现代计算史(二)

Deuce的销售,试点模型ACE的生产版本,浮现 - 令人振奋的建议,1946年由NPL主任,Charles Darwin的主任制作,“......一台机器就足够了解所需的所有问题它来自整个国家的[Copeland 2005,p。 4]。 哈里Huske(韦恩州立大学,底特律)采用了图灵的ACE设计的基础知识(Huskey in Puserke in Afterneld,1998年)。 G15可以说是第一个个人计算机; 超过400人在全球销售。 Deuce和G15仍然在使用,直到1970年左右。源于图灵的ACE设计,马赛克的另一台计算机在冷战期间在英国的空气防御中发挥了作用; 其他衍生物包括Packard-Bell PB250(1961)。 (关于这些早期计算机的更多信息在[Copeland 2005]中给出。)

曼彻斯特机器

最早的通用存储程序电子数字计算机在纽曼的曼彻斯特大学建造在纽曼的计算机实验室。 曼彻斯特“宝贝”,因为它被众所周知,由工程师提供工程师。 威廉姆斯和汤姆克劳,并于1948年6月21日进行了第一次计算。储存在阴极射线管面上的微小程序仅为十七条指令。 该机器的一个大量放大版本,具有通过图灵设计的编程系统,成为世界上第一个商业上可获得的计算机,Ferranti Mark I.于1951年2月在曼彻斯特大学安装了第一个完成; 总之,大约十是在英国,加拿大,荷兰和意大利出售的。

在曼彻斯特的Tying和Newman对曼彻斯特胜利的基本逻辑数学贡献被忽视了,并且曼彻斯特机器现在被记住为威廉姆斯和Killburn的工作。 事实上,纽曼在计算机发展中的作用从未充分强调(由于他彻底的自我效力相关的方式,从而达到相关事件)。

这是纽曼在1935年在剑桥演讲中,引入了直接导致图灵机的概念:纽曼定义了一个机器可以进行的建设性过程(纽曼在采访埃文斯,op。cit。)。 由于他对所作的知识,新手对当他的计算机器的可能性感兴趣,因为他把它“是一个相当理论的方式”。 直到纽曼在1942年加入GC&CS,他对计算机械的兴趣突然变得实用,他的实现可以实现对唐尼尼的攻击。 在大厦在巨型建筑过程中,纽曼试图在图灵的1936年纸 - 储存计划概念的发源地中感兴趣 - 但是鲜花没有大大提出的奥术符号。 毫无疑问,到1943年,纽曼牢牢铭记了使用电子技术的想法,以构建存储的程序通用数字计算机。

1946年7月(皇家社会批准纽曼的资金申请的月份发现计算机实验室),弗雷迪·威廉姆斯(Freddie Williams)在Malvern工作的电信研究机构工作,开始了在阴极射线管存储上的一系列实验那是为了导致威廉姆斯管记忆。 威廉姆斯,直到那么雷达工程师解释说他是如何努力工作的计算机内存问题:

[o] nce [德国军队]崩溃了......没有人会照顾雷达,像我这样的人......除非我们发现别的东西,否则就会在汤中。 电脑在空中。 绝对无论是什么都不了解他们,我锁定在存储问题上并解决了这一点。 (在Bennett 1976中引用)

纽曼了解了威廉姆斯的工作,并在曼彻斯特兰克布莱特(Patrick Blackett)的帮助下,在曼彻斯特的物理学教授和大学中最强大的数字之一,在预约35岁的威廉姆斯到最近被腾出的电器椅子中有用 - 曼彻斯特的技术。 (两者都是委任委员会成员(在采访Copeland,1997)。)威廉姆斯立即在马尔弗恩的助理,借助于曼彻斯特,威廉姆斯立即有Kilburn。 占据威廉姆斯自己的话语的故事:

[n]汤姆克劳,也不知道当我们抵达曼彻斯特大学时,我就知道了电脑的第一件事。 我们对我们来说有足够的向我们解释了存储的问题以及我们想要存储的问题,我们已经实现了什么,所以当我们找到关于电脑的时候,现在已经达到了...... Newman解释了计算机如何为我们工作的整体业务。 (F.C. Williams参加埃文斯的访谈[1976])

其他地方威廉姆斯明确有关图灵的角色,并给出了他和公斤收到的解释的味道:

汤姆克劳,我对电脑一无所知,但很多关于电路。 纽曼教授和上午先生 图灵......了解计算机很多关于电子产品的信息。 他们用手带来了我们,并解释了数字如何生活在与地址的房屋中,以及如何在计算期间跟踪它们。 (威廉姆斯[1975],第328页)

纽曼似乎必须使用与威廉姆斯和Kilburn在1948年3月4日的皇家社会的地址中使用了与威廉姆斯和公斤的相同单词:

Hartree教授......回顾说,现在正在进行的通用计算机器的所有必要思想都将在贝类的他的分析发动机的计划中找到。 在现代,通过图灵的方式独立地引入了通用计算机器的想法...... [T]他正在在美国和这个国家在这个国家制造...... [是]在某些一般方面......所有类似。 存储数字的规定,在2的等级中说出,因此每个数字都显示为一行,例如,在机器中的某些地方或“房屋”中。 ......某些数字,或“单词”被读取,一个接一个地作为订单。 在一种可能类型的机器中,订单由四个数字组成,例如11,13,27,4,4。数字4表示“添加”,并且当控制转移到该单词时,“房屋”H11和H13将被连接到加法器作为输入,以及H27作为输出。 添加存储在H11和H13中的数字通过加法器,并将总和传递到H27。 然后控制转移到下一个订单。 在大多数真实机器中,刚刚描述的过程将通过三个单独的订单来完成,首先将[H11](= H11的内容)与中央累加器,第二加入累加器中的第二添加[H11],以及将结果发送到H27; 因此,每个订单中只需要一个地址。 ......带有存储的机器,具有这种自动电话交换装置,并具有必要的加法器,减法器等,是一个有道的机器。 (纽曼[1948],第271-272页)

在这种解释图灵的三个地址概念(源1,源2,目的地,函数,函数)纽曼继续描述程序存储('订单应在一系列房屋x1,x2,...')和条件分支中。 然后他总结了:

从这种高度简化的帐户,它出现了机器的基本内部部件首先是数字存储(也可能是订单)。 ......其次,添加剂,乘数等第三,用于选择“房屋”的“自动电话交换”,将它们连接到算术器官,并在其他规定的房屋中写出答案。 最后,如果满足某个条件,则在任何所选顺序中移动控制的方法,否则在正常序列中传递到下一个顺序。 除此之外,必须有方法在开始时设置机器,并以可用形式提取最终答案。 (纽曼[1948],第273-4)

在1972年写的一封信中,威廉姆斯详细描述了他和Kilburn被纽曼告诉的:

关于今年中期[1946]曼彻斯特大学任命的可能性出现了,我与纽曼教授谈过,已经对开发计算机的可能性感兴趣,并为此目的获得了30,000英镑的皇家学会的授予。 由于他理解计算机和我理解电子产品,因此富有成效的合作的可能性是显而易见的。 我记得纽曼向我们提供了一些讲座,其中他概述了由他们被安置的房屋的地址确定的数量的数量,并在一次从这个地址转移到累积器中的数量,每个输入号码被添加到什么已经在那里。 在任何时候,累加器中的数字都可以转回商店中的分配地址,累加器清除以供进一步使用。 转移是由存储的程序实现的,其中顺序地遵守指令列表。 通过列表的订购进度可能是由测试指令中断的,该测试指令检查了累加器中的数量的标志。 此后,操作从指令列表中的新点开始。 这是我收到的第一个关于计算机组织的信息。 ......我们的第一台计算机是这些原则的最简单的实施例,它使用了减去而不是添加累加器的唯一差异。 (来自威廉姆斯到兰德,1972年的信;在Randell [1972],第9页)

图灵早期投入曼彻斯特的发展,由威廉姆斯暗示在他上述提交的提及中,可能已经通过计算机设计的讲座,即在1946年12月至2月期间在伦敦举行的计算机设计讲座1947年(图灵和威尔金森[1946-7])。 计划使用或建造电子计算机的各种组织的代表参加了讲座。 Kilburn是在观众(Bowker和Giordano [1993])。 (Kilburn通常说,当被问到他获得了他的基本知识的时候,他不记得(Brian Phapper到Copeland的信);例如,在1992年的采访中,他说:'在1945年初和1947年初,在某种程度上或者我知道一个数字计算机是什么......我从我没有想到这个知识'(Bowker和Giordano [1993],第19页)。)

无论是什么作用的讲座可能在通知Killburn中发挥作用,毫无疑问,曼彻斯特电脑的信誉 - 在当代文件(Huskey 1947)中称为“Newman-Williams机器”(Huskey 1947) - 不仅属于Williams和Kilburn而且也是纽曼,而且对图灵的1936篇论文纽曼的影响至关重要,鲜花“巨大的影响就是。

第一个工作AI计划,由克里斯托弗Strachey写的草稿(跳棋)员工,在曼彻斯特计算机实验室的Ferranti Mark I跑。 Strachey(哈罗学校和业余程序员的老师时)写了该计划,并利用后者最近完成的法国人的手册。 (Strachey后来成为牛津大学的编程研究小组总监。)在1952年夏天,Strachey可以报告该计划,以合理的速度发挥完整的草稿游戏。 (Strachey的计划成立了Arthur Samuel的众所周知的棋谱计划的基础。)第一份国际象棋竞赛计划,也是由Dietrich Prinz的曼彻斯特菲兰特编写的; 该计划首次在1951年11月举行。旨在解决交配各种各样的简单问题,该计划将在发现解决方案之前检查各种可能的举措。 图灵开始在Ferranti Mark I上编写他的'Turochamp'Chess-Player,但从未完成任务。 与Prinz的程序不同,TuroChamp可以播放完整的游戏(当手工模拟时)并不通过详尽的搜索操作,但在启发式的指导下。

Eniac和Edvac

第一个完全运行的电子数字计算机是在美国建造的,是在宾夕法尼亚大学摩尔工程学院建造的,为军队军械部门,由J.Presper Eckert和John Mauchly建造。 在1945年完成,Eniac与早期的巨型有点相似,但相当大,更灵活(虽然远非通用)。 设计Eniac的主要功能是计算瞄准炮兵的表。 ENIAC不是存储程序的计算机,并将其设置为涉及通过插头和交换机重新配置机器的新作业。 多年来,Eniac被认为是第一个功能的电子数字电脑,巨大而不是几个。

1944年,John Von Neumann加入了Eniac集团。 在1936年至1938年,他已经成为“荣辱”(Goldstine的话语,[1972],第275页),同时在普林斯顿大学进行了普遍机器。 在Moore School,von Neumann强调了存储程序概念对电子计算的重要性,包括允许机器在运行时以有用的方式修改自己的程序的可能性(例如,以控制循环和分支)。 1936年的文件(“在可计算数上,在普林斯顿大学先进研究所(Julian Bigelow的信中,von Neumann的战后电脑项目的成员都需要阅读von Neumann战后计算机项目的申请书COPELAND,2002;另见COPELAND [2004],第23页)。 Eccert似乎是独立实现的,并且在von Neumann加入ENIAC组之前,即要通过电子电路处理数据的速度的充分利用数据的方式是为了控制相同的高速存储设备中的处理的适当编码的指令。数据本身(记录在宾夕法尔[2004],第26-7页)。 1945年,虽然Eniac仍在建设中,冯·诺曼在此前提到了一份报告草稿,以前提到,阐述了ENIAC集团的电子存储计划通用数字计算机的想法,EDVAC(冯诺曼[1945])。 EDVAC六年后完成,但不是其发起人,他离开了摩尔学校以在其他地方建造电脑。 1946年在摩尔学校举行的讲座在拟议的EDVAC上被广泛参加并为传播新想法而贡献。

von neumann是一个着名的人物,他通过他的着作和公共地址众所周知,使高速存储程序数字计算机的概念。 由于他在该领域的高调,但它变得习惯,虽然历史上不合适,但将电子存储程序数字计算机称为“von neumann机器”。

Los Alamos Memicyist Stanley Frankel,负责冯Neumann和其他用于机械化的大规模计算,涉及原子弹的设计,已经描述了Von Neumann在一封信中进行了图灵的1936纸的重要性:

我知道,在1943年或大约1943年或大约1943年或'44岁的von neumann非常了解1936年的图灵论文的基本重要性...... von neumann向我介绍了我的纸张,并在他敦促我谨慎地研究了它。 许多人赞同冯·诺伊曼作为“计算机的父亲”(在历史的现代意义上),但我相信他永远不会让自己犯错。 也许,他可能会被称为助产士,但他坚定地强调给我,并向别人我肯定的是,基本的概念是由于贝巴比特的未预期而不是预期的......既不期待,当然,还对这些概念的“减少实践”进行了实质性贡献,但我不会认为这些概念与能够存储其活动计划的计算机概念的引入和解释以及在这些活动过程中修改该计划的概念。 (在Randell引用[1972],第10页)

其他值得注意的早期电脑

其他值得注意的早期存储程序电子数字计算机是:

1949年,由Maurice Wilkes建造在剑桥大学的edsac

1949年,由Eckert和Mauchly的电子对照公司建造的费城(意见与Binac实际上有所不同)建造

Jay Forrester Massachusetts理工学院数字计算机实验室,1949年,1949年

SEAC,1950年,美国标准局东部,华盛顿D.C.,Samuel Alexander,Ralph Slutz

SWAC,1950年,美国标准局西部,加州大学洛杉矶大学加利福尼亚州的数值分析研究所

Univac,1951,Eckert-Mauchly Computer Corporation,费城(第一台电脑在美国商业上市)

IAS计算机,1952年,高级学习,普林斯顿大学,Julian Bigelow,Arthur Burks,Herman Goldstine,Von Neumann等,(归功于von Neumann的出版IAS机器的规格,它变成了一组称为普林斯顿类机的计算机模型; IAS计算机对IBM 701也是强烈影响力)

IBM 701,1952,国际商业机器的第一个大规模生产的电子存储程序计算机。

高速记忆

EDVAC和ACE建议都倡导使用填充汞管,称为“延迟线”,用于高速内存。 这种形式的内存被称为声学存储器。 最初已经开发出延迟线以在雷达中进行回声消除; 使用它们作为存储器设备的想法源于摩尔学校的Eckert。 这是图灵的描述:

建议将由汞型号的“延迟线”单元构成,该单元包括约5英寸长,1“的直径与每端的石英晶体接触。 声音的声音......水银......是这样的延迟将是1.024毫秒。 要存储的信息可以被认为是1024'位'(0或1)的序列......这些数字将由相应的脉冲序列表示。 数字0 ......将通过在适当的时间,数字1的情况下缺失脉冲来表示。 通过一个压电晶体,该系列脉冲在线末端印象,它以超声波的形式传递给沿着超声波的形式传输,并且在远端的晶体被晶体重新转换成变化的电压。 该电压充分放大,以使10伏峰的输出量为峰值,并且用于栅极由时钟产生的标准脉冲。 该脉冲可以通过发射晶体再次馈入线路,或者我们可以在一些完全不同的信号中馈送。 如果我们当时需要该信息,我们还可以将门控脉冲引导到计算器的其他一些部分。 使用这些信息并不是妨碍保持它。 (图灵[1945],第375页)

Mercury Delay Line Memory用于Edsac,Binac,Seac,试点模型ACE,Edvac,Deuce和全尺寸Ace(1958)。 作为记忆介质的延迟线的主要优点是如图所示,延迟线是“已经追求的关注”(图灵[1947],p。380)。 延迟线的基本缺点是随机访问是不可能的,而且,从延迟线中出现的指令或数量所花费的时间取决于它发生的线路的位置。

为了最小化等待时间,所布置用于不在延迟线中的连续位置存储的指令,而是以编程器选择的相对位置,使得每个指令在所需的时间恰好出现,即到目前为止,这是可能的。 每个指令包含下一个位置的规范。 此系统随后被称为“最佳编码”。 这是ACE设计的每个版本的一个积分特征。 最佳编码对于困难和不整洁的编程,但在速度方面的优势是相当大的。 由于最佳编码,试点型号ACE能够在3毫秒(Wilkes的EDSAC需要4.5毫秒以执行单个固定点乘法)进行浮点乘法。

在威廉姆斯管或静电存储器中,先前提到的,在市售的阴极射线管的面上储存了二维矩形的二进制阵列。 访问数据是立即的。 威廉姆斯管记忆是在曼彻斯特系列机器,SWAC,IAS计算机和IBM 701中使用的,以及在旋风I中的修饰形式的威廉姆斯管(直到1953年通过磁芯替换)。

在大西洋的两侧开发了滚筒存储器,其中数据在金属缸的表面上磁性滚筒的表面上。 最初的想法似乎是Eckert的。 滚筒提供了合理大量的中速存储器,并用于补充高速声学或静电存储器。 1949年,曼彻斯特电脑成功配备了鼓内存器; 这是由曼彻斯特工程师构建的,在伦敦Birkbeck学院的Andrew Booth开发的鼓的模型上。

电子计算早期历史中的最终主要活动是磁芯记忆的发展。 Jay Forrester意识到磁芯的滞后性能(通常用于变压器)借助于实现三维固体阵列的随机可接近的存储点。 1949年,在马萨诸塞州理工学院,他开始凭经验调查这个想法。 Forrester早期的金属核心实验很快导致他开发出高级铁氧体核心记忆。 数字设备公司承诺将类似于旋风I的计算机作为铁氧体核心存储器的测试车。 内存测试计算机于1953年完成。(此计算机于1954年使用了MIT林肯实验室MIT Park的第一次模拟神经网络(参见Copeland和Pullfoot [1996])。

一旦绝对可靠性,相对廉价,高容量和铁氧体核心内存的永久性寿命变得明显,核心很快就取代了其他形式的高速记忆。 IBM 704和705台计算机(分别宣布于1954年5月和10月)将核心内存带入广泛使用。

(本章完)

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