4 计算的自动化2.ppt

第4章 计算的自动化—计算机硬件 电子管的发明 1831年，法拉第（Forday Michel，1791～1867）发现了电磁感应现象； 1864年麦克斯韦（James Clerk Maxwel，1831～1879）提出了电磁理论并预言电磁波的存在； 1888年赫兹（Hertz Heinrich Ruddph，1857～1894）用实验证明了麦克斯韦的理论； 1895年意大利的发明家马可尼（Guglielmo Marchese Marconi，1874～1937）利用电磁波理论成功地进行了电磁波的发射和接收，从而诞生了无线电报和无线电话，随后诞生了无线电电子学科。 电子管的发明 1883年，爱迪生在改进白炽灯泡时，发现了爱迪生效应（The Edison effect） 。 1884年，弗莱明（John Ambrose Fleming，1849～1945）断言一定有一种带电粒子通过了灯泡内的空间，铜丝的电流是由加负电压的灯丝流向连接正电压的铜丝的带电粒子流形成的。 1897年，汤姆逊发现电子，弗莱明的断言得到证实。 电子管的发明 1904年弗莱明利用这种原理，把真空管（Vacuum Tube）用到无线电报的接收机上，成功完成了检波功能，这就是我们所说的真空二极管(Diode)。自此人类有了第一只电子器件，开始了控制电子和驾驭电子的历程。 电子管的发明 1906年，美国的德·弗雷斯特(Lee De Forest，1873～1961)做了这样一个试验：在阴极和阳极的地方加以金属的栅状电极，观察电流输出，结果发现随着栅状电极所加电压的变化，输出电流会有较大的变化。利用这一现象，检波效果大大改善。人们称这种新器件为真空三极管(Triode)。 ABC计算机 科学、技术和生产三者的关系，包含着许许多多中间环节和过渡阶段，要经历各种层次的“反馈”和“前馈”。现代科学技术史上的重大突破，有一条共同规律：他们并不来自当时社会生产的直接需求，而是在生产和技术提供的整体背景上，出现在安静的科学实验室中。当前的生产需求只能导致技术革新，为了认识世界而进行的包括理论分析在内的科学实验才会引发科学和技术的革命。 ABC计算机 从弗莱明发明第一只电子管到公认的第一台计算机问世，历经了近50年。在这期间，美国衣阿华大学（Iowa State University）数学物理教授、保加利亚裔的美国博士阿坦那索夫（John Vincent Atanasoff，1903～1995）为了解决物理上的线性方程式，指导克利夫·贝瑞（Clifford Berry，1918～1963）制造ABC电子计算机（Atanasoff Berry Computer）。 ENIAC的背景及意义 1943年，二次世界大战关键时期，战争需要像一只有力的巨手，给电脑的诞生铺平了道路。由于阿贝丁试炮场再次承担美国陆军新式火炮的试验任务，陆军军械部派青年军官戈德斯坦（H. Glodstine）中尉，从宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院召集来一批研究人员，帮助计算弹道表。 戈德斯坦本人就是数学家， 战前在密歇根大学任数学助理教授。他从陆军抽调了100 多名姑娘作辅助性人工计算，不仅效率低还经常出错。 ENIAC的背景及意义 莫尔学院的两位青年学者——36岁 副教授莫契利（J. Mauchiy）和24岁的工程师埃克特（P.Eckert），向戈德斯坦提交了一 份研制电子计算机的设计方案——“高速电子管计算装置的使用”，他们建议用电子管为 主要元件，制造一台前所未有的计算机，把弹道计算的效率提高成百上千倍。 ENIAC的背景及意义 4月9日，陆军军械部召集会议审议这份报告。会议即将结束时，身为军械部科学顾问 的韦伯伦教授一言九鼎，他猛然站起身，“砰”地一声推开身后的椅子，对阿贝丁试炮场 负责人大声说：“西蒙，给戈德斯坦这笔经费！”说完这句话，立即转身向大门外走去， 戏剧性地决定了第一台电子计算机的命运。 军方与莫尔学院签订的协议是提供14万美元的研制经费，但后来合同被修订了12次， 经费一直追加到了48万，大约相当于现在1000多万美元。 ENIAC的背景及意义 电子计算机研制项目由莫尔学院资深教授勃雷纳德（J.Brainerd）总负责，他曾经讲：“这是一项不能确保一定会达到预期效果的开发方案，然而，现在正是一个合适的时机。” ENIAC的背景及意义 莫尔学院研制小组是一个朝气蓬勃的跨学科攻关小组，在科技史上留下了敢冒风险、 敢于取胜的美名。小组成员包括物理学家、数学家和工程师30余名。其中，戈德斯坦在科 研组织方面表现出杰出的才干，负责协调项目进展。发挥主要作用的是莫契利和埃克特，及一位名叫勃克斯（A. Burks）的工程师。莫契利是总设计师，主持机器的总体设计； 埃克特是总工程师，负责解决复杂而困