现代计算史（一）

从历史上看，计算机是根据有效方法计算的人文职员。 这些人类计算机现在执行了电子计算机执行的数量，并且许多人在商业，政府和研究机构中受雇。 术语计算机器，越来越多地从20世纪20年代使用，指的是任何机器，该机器是人机，即根据有效方法计算的任何机器。 在20世纪40年代末和20世纪50年代初期，通过电子计算机的出现，短语“计算机器”逐步逐步向“计算机”逐步逐步掌握“计算机”，通常通常是前缀“电子”或“数字”。 此条目调查这些机器的历史。

巴贝奇

模拟计算机

通用图灵机

电机电与电子计算

阿塔纳索夫

庞然大物

图灵的自动计算引擎

曼彻斯特机器

Eniac和Edvac

其他值得注意的早期电脑

高速记忆

参考书目

学术工具

其他互联网资源

相关条目

巴贝奇

从1828年到1839年剑桥大学的查尔斯贝巴贝是露西大学数学教授（以前由Isaac Newton举行的帖子）。 贝叶比的建议差异引擎是一种专用数字计算机，用于自动生产数学表（如对数表，潮汐表和天文表）。 通过机械部件 - 黄铜齿轮，杆，棘轮，小齿轮等组成的差异发动机由安装在列中的10齿形金属轮的位置在小数系统中表示。 贝类在1822年展出了一个小型工作模型。他从未完成他设计的全尺度机器，但确实完成了几个碎片。 最大 - 完整的计算器的第一个 - 正在展出伦敦科学博物馆。 贝类使用它来执行严重的计算工作，计算各种数学表。 1990年，贝类的差异引擎第2号最终由乌龟的设计建造，也在伦敦科学博物馆展出。

瑞典人Georg和Edvard Scheutz（父亲和儿子）建造了一个改进版的海龟差异引擎。 制作了三个原型和两种商业模式，其中一个是在纽约奥尔巴尼，纽约的天文台上销售，另一个在伦敦的注册商 - 将军办公室，在那里计算和印刷精算表。

贝类的建议分析发动机比差异引擎更雄心勃勃，是一般的机械数字计算机。 分析引擎用于存储器存储器和中央处理单元（或'磨机'），并且能够在其先前动作的结果（现在称为条件分支的设施）之间的替代动作中选择。 分析发动机的行为将由包含在与丝带连接在一起的冲孔卡上的说明程序来控制（一个想法，即巴豆从Jacquard Weaving Loom采用）。 贝叶比强调了分析发动机的一般性，说“在分析发动机”（屠击[1994]，第97页）中满足了使有限机能够计算无限程度计算的条件。

贝叶比与Ada Lovelace密切合作，拜伦的女儿，后者现代编程语言ADA被命名。 Lovelace预见程序使用分析引擎进行非数字计算的可能性，表明发动机甚至可能能够构成精心设计的音乐。

在1871年在巴贝比死亡时，在贝叶比死亡时建设了大型的分析发动机，但从未建造过全面的版本。 巴贝奇的想法的一个通用计算引擎是永远不会忘记，特别是在剑桥，并在场合一个热闹的主题的进餐时间讨论在战争时总部政府代码和药物洗脱支架学校，布莱奇利公园，白金汉郡，发源地电子数字计算机上。

模拟计算机

广泛使用中最早的计算机器不是数字化而是模拟的。 在模拟表示中，代表介质APE（或反射或模型）属性的特性。 （在明显的对比度中，数字表示中使用的二进制数字的串不是通过拥有一些物理性质 - 例如长度 - 其幅度与所表示的属性的大小成比例变化。）模拟表示形成了一个不同的类。 一些例子：路线图的一条线越长，线路代表的道路越长; 建筑师模型中透明塑料方块的数量越大，代表的建筑物中的窗口数量越大; 声学深度计的间距越高，水的浅。 在模拟计算机中，数值由例如轴的旋转角度或电位的差异表示。 因此，当时机器的输出电压可能表示被建模的对象的瞬时速度。

作为建筑师模型的情况，使得模拟表示可以是分立的（没有像窗口的小数）。 在计算机科学家中，术语“模拟”有时狭窄地使用，以指示一个不断值的量的表示（例如，速度通过电压）表示。 正如Brian Cantwell Smith所说：

'模拟'应该...是一个谓词的结构对应于它所代表的谓词......那个持续的表示应该历史上被称为模拟，大概令人难以置信，这是对我们对我们重要的级别，世界上的级别比它更加正当离散。 （史密斯[1991]，第271页）

詹姆斯汤姆森，Kelvin的兄弟，发明了机械轮和盘积分器，成为模拟计算的基础（Thomson [1876]）。 这两个兄弟构建了一种用于计算两个给定功能的产品的积分，并且所描述的keelvin（尽管没有构造）通用模拟机器，用于集成任何顺序的线性微分方程和求解同时线性方程。 Kelvin最成功的模拟计算机是他的潮流预测机器，它仍然在利物浦港才能直到20世纪60年代。 基于轮子和盘Integrator的机械模拟设备在第二次世界大战期间用于枪械计算。 战争之后，汉尼巴尔福特（FORD [1919]）大大改善了积分器的设计。

Stanley Fiver Repors认为，第一个半自动机械模拟计算机由1930年之前的大都市维克斯曼彻斯特公司建于英格兰（50人[1961]，第29页）; 但是，到目前为止，我还无法验证这一索赔。 1931年，Vannevar布什，在麻省理工学院工作，建造了差分分析仪，这是第一个大型自动通用机械模拟计算机。 布什的设计基于轮子和盘集成器。 他的机器即将在世界各地使用他的机器（包括，在剑桥和曼彻斯特大学，在英国，差动分析仪由套装梅卡诺建造，曾经是流行的工程玩具）。

它需要一个配备有铅锤的熟练的机械师，为每项新工作设置灌木的机械差动分析仪。 随后，布什和他的同事通过机电替换了轮子和盘集成商和其他机械部件，最后通过电子设备。

差分分析器可以概念化为以允许相当大的反馈的方式连接在一起的“黑匣子”的集合。 每个框都执行基本过程，例如添加，通过常量乘以变量，并集成。 在为给定任务设置机器时，框连接在一起，以便执行所需的基本进程集。 在电机的情况下，通常通过将线驻留到贴片面板上的插座（以这种方式确定的计算机器被称为“程序控制”）中来完成。

由于所有盒子并行工作，因此电子差分分析仪非常快速地解决方程组。 反对这必须设定按摩问题的成本，以便在模拟机器所需的形式中解决，并设置硬件以执行所需的计算。 模拟计算的主要缺点是相对于数字机器的成本越高，精度增加。 在20世纪60年代和20世纪70年代，在“混合机器”机器上存在相当大的兴趣，其中模拟部分通过数字部分控制和编程。 然而，这种机器现在是罕见的。

通用图灵机

1936年，在剑桥大学，图灵发明了现代计算机的原理。 他描述了一种由无限值的存储器和扫描仪组成的抽象数字计算机，扫描仪通过符号来回移动，符号，读取它发现并写出更多符号（图灵[1936]）。 扫描仪的操作由以符号形式存储在存储器中的指令程序。 这是图灵的存储程序概念，隐含的内容是机器的可能性，并修改自己的程序。 （在伦敦于1947年，在众所周知的过程中，最早的公开讲座提到了计算机智能，所说的，“我们想要的是一台可以从经验中学习的机器，并补充说”让机器改变自己的指示的可能性“提供了机制为此（提出[1947] p.393）。图灵的计算机计算机现在只是作为通用图灵机所知的。剑桥Mathematician Max Newman评论了，从开始图灵的权利对实际构建计算机的可能性感兴趣他描述的那种（纽曼在埃文斯克里斯托弗埃文斯采访中[197年]。

从Start（开始）的第二次世界大战图灵是一个领先的cryptanalyst在政府代码和药物洗脱支架学校，布莱奇利公园。 在这里，他熟悉托马斯花的工作，涉及大规模的高速电子切换（下面描述）。 然而，在1945年，在欧洲敌对行动的停止之前，图灵无法转向构建电子存储程序计算机的项目。

在战时数年期间，图灵确实对机器智能问题提供了相当大的思考。 他的同事在布莱奇利公园召回众多关闭义务讨论了他的主题，并在一个点图灵分发一个打字报告（现在丢失）设置了他的一些想法。 其中一位同事唐纳德·米歇尔（后来创立了爱丁堡大学机器智能和感知部门），常常记住，通过计算机器（1）学习的可能性和（2）通过搜索可能的解决方案的空间，由经过拇指原则（Michie在采访中，1995年）。 后者思想的现代术语是“启发式搜索”，启发式是任何经过拇指的原则，可以削减所需的搜索量，以便找到问题的解决方案。 在布莱奇利公园图灵说明他的想法机器智能参照国际象棋。 Michie召回试验与后来在国际象棋编程中常见的启发式（特别是最低限度和最佳）。

有关图灵和计算机的进一步资料，包括他的战时致力于对码头和思考人工智能和人工生命，可以在Copeland 2004中找到。

电机电与电子计算

有一些例外 - 包括巴比比尔纯机械发动机，手指动力全国会计机 - 早期数字计算机是机电的。 也就是说，它们的基本组件小，电驱动，机械开关称为“继电器”。 这些相对缓慢地运行，而电子计算机的基本组件 - 最初的真空管（阀门） - 没有移动部件节省电子，因此操作非常快。 机电数字计算机是之前建造和在第二次世界大战由（他人之间）霍华德艾肯在哈佛大学，乔治·stibitz在贝尔电话实验室，图灵在普林斯顿大学和布莱奇利公园，和康拉德楚泽在柏林。 ZUES属于建立第一个工作通用程序控制数字计算机的荣誉。 这台机器后来称为Z3，于1941年运作。（通过插头，通过插头等来设置用于新任务的新任务的程序控制的计算机。）

继电器对于大规模通用数字计算（尽管AIKEN做出了勇敢的努力），继电器过于缓慢和不可靠的媒介。 它是使用制造现代计算机的真空管的高速数字技术的开发。

用于数字数据处理的最早广泛使用真空管似乎是由工程师托马斯花，在伦敦在英国邮局研究站工作在白天山。 1934年由鲜花设计的电子设备，用于控制电话交换之间的连接，于1939年投入运行，并涉及三个和四千个真空管连续运行。 1938年至1939年鲜花在实验电子数字数据处理系统上工作，涉及高速数据存储。 鲜花“宗旨，在战争结束后实现，电子设备应取代现有，更可靠，由继电器建造的系统，并用于电话交换。 鲜花并未调查使用电子设备进行数值计算的想法，但是在1939年与德国的战争爆发时，他可能是英国的唯一一个人意识到真空管可以用于大规模用于高速数字计算。 （见COPELALD 2006为M更多信息有关鲜花的工作。）

阿塔纳索夫

最早的真空管在美国的可比性使用似乎是约翰阿塔纳奥多夫在伊瓦达州立大学（现在大学）的内容。 在1937-1942期间，Atanasoff开发了使用真空管的技术以数字方式进行数值计算。 1939年，在他的学生Clifford Berry的协助下，Atanasoff开始建立有时称为Atanasoff-Berry Computer或ABC的小型专用电子数字机器，用于解决线性代数方程的系统。 机器包含大约300个真空管。 虽然机器的电子部分成功运行，但计算机整体从未可靠地工作，令人不满意的二进制卡读者引入错误。 当Atanasoff离开爱荷华州时，1942年在1942年停止了工作。

庞然大物

第一个充分发挥作用电子数字计算机是巨人，所使用布莱奇利公园cryptanalysts从2月1944。

从战争的早期，政府法典和蓄电池学校（GC＆CS）成功地解读了通过谜制编码的德国无线电通信，并且由于机电机械，每月约为39,000条截获的消息。被称为“轰炸”。 这些是由图灵和戈登韦尔科曼（在早些时候通过波兰密码山上工作）设计的。

在1941年下半年，通过完全不同的方法编码的消息开始被截获。 这种新的密码机器，代号为“金枪鱼”由布莱奇利公园，是打破在4月1942和当前交通读取的第一次在7月这一年。 基于二进制TelePrinter代码，唐尼尼用于莫尔斯的谜，以便加密高级信号，例如来自希特勒和德国高命令的成员的消息。

需要破译这种重要智能，尽可能迅速地LED Max Newman于1942年11月推荐（他招聘到剑桥大学GC＆CS之后），通过高速电子计数设备自动化解密过程的关键部分。 第一批机器设计和构建在纽曼的规范中，称为Heath Robinson，基于电子电路进行计数。 （电子计数器由C.E. Wynn-Williams设计，他们在Camentish实验室，剑桥的Chienish实验室的计数电路中使用了Thyratron管，自1932年[Wynn-Williams 1932]。）于6月份安装1943年，Heath Robinson不可靠，并且其高速纸带持续打破，但它证明了纽曼的想法。 鲜花建议改为全电子机器，但他没有从GC＆CS获得官方鼓励。 独立在Dollis Hill的邮局研究站工作，鲜花悄悄地建造了世界上第一个大型可编程电子数字计算机。 庞然大物我被送到布莱奇利公园在一月1943。

由战争结束共有10 colossi工作轮的时钟在布莱奇利公园。 从Cryptanalytic观点来看，在Cryptanalysts Donald Michie和Jack的关键发现之后，原型巨型电脑和后来机器之间的主要差异是所谓的特殊附件。 这扩大了“轮设置” - 即巨型的函数 - 即，根据车轮的“图案”，确定一个特定消息的唐尼机器的编码轮的设置 - 给出'车轮断裂'，即确定轮子模式本身。 德国陆军高指挥场和该领域的陆军集团指挥官之间的每一个德国人最终被德国人民每天都会被日常改变车轮模式。 到1945年，总共有30个链接。 大约十分之一被打破并定期阅读。

巨大I包含大约1600个真空管，每个后续机器大约2400个真空管。 像较小的ABC一样，巨蟹座缺乏现代计算机的两个重要特征。 首先，它没有内部存储的程序。 要将其设置为新任务，操作员必须使用插头和交换机更改机器的物理接线。 其次，巨大不是通用机器，专为涉及计数和布尔运营的特定密码任务而设计。

f.h.欣斯利，官方历史学家gc＆cs，拥有预计的战争在欧洲缩短至少两年作为一个结果的信号智能操作进行了在布莱奇利公园，其中庞然大物发挥了重要作用。 一旦敌对行动停止，大多数大多数都被摧毁了。 一些电子面板最终在纽曼的曼彻斯特（见下文）中的纽曼的计算机器实验室（见下文），所有原始用途都已被拆除。 通过GC＆CS保留了两个巨型赛（在战争结束后重命名的GCHQ）。 最后一个巨大据信已经在1960年停止运行。

官方秘密禁止着了解巨人的人来分享他们的知识。 直到20世纪70年代，很少有人知道在第二次世界大战期间已经成功使用了电子计算。 1970年和1975年，分别是良好的，米奇公布的笔记，给出了巨大的巨型纲要。 到1983年，鲜花收到了英国政府的许可，以发布巨型硬件的一部分账户。后来的机器和特殊附件的详细信息，罗西的用途以及他们跑的密码分析算法，只有最近被拒绝了。 （对于巨大的巨大叙述和Tunny的攻击，请参阅Copeland 2006.）

对于那些熟悉1936年的通用图灵机的人和相关的存储程序概念，鲜花的数字电子设备架是使用大量真空管来实现高速通用存储程序计算机的可行性证明。 战争结束，纽曼没有丢失在曼彻斯特大学建立皇家社会计算机实验室的时间，恰恰是这种目的。 纽曼抵达曼彻斯特的几个月后，纽曼写道，普林斯顿数学家约翰·冯·诺伊曼（1946年2月）：

我是...希望在这里开始在这里踏上计算机器部分，在过去的两三年里对这种电子设备感兴趣。 大约十八个月前，我决定在我出去时开始我的手。 ......我当然与图灵紧密联系。

图灵的自动计算引擎

图灵和纽曼正在沿着类似的线路思考。 1945年，在伦敦加入了国家物理实验室（NPL），他的简短设计和开发了一个用于科学工作的电子存储程序数字计算机。 （人工智能不远的是图灵的想法：他将自己描述为“建立一个大脑”并在一封信中讲述了他“更感兴趣的是制造大脑行动模式的可能性，而不是在计算'。）John Womersley，Tying的NPL立即上级优越，Christened Tying的建议机器自动计算发动机或ACE与海龟差异发动机和分析发动机的致敬。

图灵的1945年报告'提出的电子计算器'给出了电子存储程序通用数字计算机的第一个相对完整的规范。 该报告在2005年的COPELAND中全额重印。

第一个电子存储程序数字计算机在美国提出是EDVAC（见下文）。 由Von Neumann组成的“EDVAC”（1945年5月）的“初稿”草案，尤其涉及电子硬件的工程细节，特别是电子硬件（由于美国的限制）。 另一方面，图灵的“建议的电子计算器”提供了详细的电路设计和硬件单元规范，机器代码中的标本程序，甚至估计建造机器的成本（11,200英镑）。 ACE和EDVAC对彼此的根本性不同; 例如，ACE采用分布式处理，而EDVAC具有集中式结构。

图灵看到速度和记忆是计算的键。 在NPL，Jim Wilkinson的同事观察到，TINGE'痴迷于机器上的速度概念[COPELAND 2005，P。 2]。 图灵的设计与当今的RISC架构有很大的共同之处，并且它呼吁高速记忆大致与早期的Macintosh计算机相同的容量（他的日子标准巨大）。 已经按计划建造了图灵的王牌，它将来自其他早期电脑的不同联盟。 然而，由于NPL的组织困难，在1948年的组织困难，1948年“罗宾甘地的描述”，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年，1995年的赛车的书籍的自动计算发动机的进展情况慢慢地进行了慢慢曼彻斯特大学。 直到1950年5月到1950年5月，由威尔金森，爱德华纽曼，迈克伍德和其他人建造的自动计算引擎的小试点模型首先执行了一个程序。 试点模型ACE的运行速度为1 MHz，是世界上最快的计算机。