简单百科
ENIAC

ENIAC

ENIAC是电子数字积分式计算机（英文：The Electronic Numberical Intergrator and Computer）的简称，是世界上第一台电子数字式计算机，于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行。

第二次世界大战期间，美国军方要求宾夕法尼亚大学莫奇来(Mauchly)博士和他的学生爱克特(Eckert) 设计以真空管取代继电器的"电子化"电脑—ENIAC(Electronic Numerical Integrator and 计算器电子数字积分器与计算器)，目的是给美国陆军的弹道研究实验室（BRL）所使用，用于计算火炮的火力表。

ENIAC是艾伦·麦席森·图灵完备的电子计算机，能够重新编程，解决各种计算问题。它在建成后首先用于多甄弹的设计计算。该设备共使用了18800个真空管、70000个电阻器、10000个电容器、1500个继电器和6000个开关，长50英尺，宽30英尺，占地1500平方英尺，重达30吨。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，造价为487000美元。该计算机一直使用到1955年10月2日才关闭。1996 年，美国副总统艾伯特·戈尔 (Al Gore) 来访，庆祝了ENIAC成立 50 周年。旧电脑的剩余部分最后一次被启动。现在ENIAC在美国陆军野战炮兵博物馆和宾夕法尼亚大学长期展览。

ENIAC第二次世界大战期间，它在建成后首先用于多甄弹的设计计算。该计算机耗资近50万美元，一直使用到1955年10月2日才关闭。1996 年，美国副总统阿尔·戈尔 (Al Gore) 来访，庆祝了ENIAC成立 50 周年。旧电脑的剩余部分最后一次被启动。现在ENIAC在美国陆军野战炮兵博物馆和宾夕法尼亚大学长期展览。

历史

ENIAC的远亲

在17世纪，随着数学和天文学的发展，人们对算术运算机器的需求开始显现。帕斯卡发明了加法机，但戈特弗里德·莱布尼茨改进了它，并发明了伸缩齿轮和其他机械部件，以及具有步进齿的圆柱体（被称为莱布尼茨轮），使得计算机器从手动机械时代进入自动机械时代。然而，直到19世纪，巴比奇的工作才取得了真正的突破。巴比奇意识到机械原理和数学的结合可能性，并制造了一台差分机，该机器能计算高阶差分并用于编制数学用表。尽管政府支持他的计划，但最终未能完成。巴比奇并未放弃，他转向制造一台真正通用的自动计算机器——分析机。分析机主要由执行四则运算的设备和存储器组成，每个寄存器可存放50位数。巴比奇通过一套穿孔卡片来控制整个过程，这是受雅卡尔的提花机穿孔卡片的启发。然而，尽管巴比奇有生之年大部分时间都花在研制分析机上，但他去世时尚未制造出正式的产品。尽管如此，巴比奇的工作为后来的计算机发展奠定了基础。

ENIAC的近亲

19世纪末，由于霍利里思等人对统计效率的需求，计算机器开始从手动机械向电动计算发展。霍利里思采用了巴比奇的差分机原理，并利用穿孔卡片进行操作，以提高统计效率。随后，霍利里思的公司与其它公司合并，成立了国际商用机器公司（IBM），为计算机器的发展奠定了基础。到了20世纪30年代，英国数学家艾伦·麦席森·图灵提出了“图灵机”的设想，为计算机器的可计算性提供了严格的数学定义。同时，哈佛大学的艾肯基于巴比奇的构思，利用继电器部件制造出了自动程控计算机（ASCC），即Mark I。

Mark I是世界上第一台全电子计算机，它的体积庞大，重达5吨，长51英尺，高8英尺，部件数量达到800,000个，电线长达500英里。虽然运算速度不算快，但精度极高，能完成小数点后23位数字的运算。Mark I在哈佛大学服务了15年之久，为科学和工程计算做出了重要贡献。

ENIAC研发背景

第二次世界大战中，宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系与阿伯丁弹道研究实验室共同负责为陆军每天提供六张火力表。每张表都要计算几百条弹道，而一个熟练的计算员用台式计算机计算一条飞行时间60秒的弹道要花20小时，用大型的导数分析仪也需15分钟。从战争一开始，阿伯丁实验室就不断地对微分分析仪作技术上的改进，同时聘用了二百多名计算员，即使这样，一张火力表也往往要算两三个月。在紧急任务的压力下，军方代表和学术代表都想尽办法寻求问题的解决。

1942年8月，莫尔学院的莫克利写了一份题为《高速电子管计算装置的使用》的备忘录，这实际上就成为ENIAC的初始方案，而当时负责阿伯丁实验室同莫尔电工系联系的军方代表正是莫克利的朋友戈尔斯坦，得知莫克利对电子计算机的设想，戈尔斯坦立即意识到这一设想对解决制造火力表的困难的巨大价值，于是他立即向有关军事部门作了汇报，并立即受到军事部门的重视。接着军事部门就要求莫尔学院草拟一份有关电子数字计算机的发展计划，莫尔学院的有关报告经过专家认定很快得到认可，于是军事部门立即予以极大的支持，从人力到财力全力支持ENIAC的研制。很快一个由青年科技工作者和科研组织人才组成的研制团队就成立了。1945年底，这台标志着人类计算工具历史性变革的巨型机器终于诞生。它起初是专门用于弹道计算，后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。

ENIAC问世

尽管 ENIAC 是在第二次世界大战结束时完成的，但它的创建是为了帮助对抗德国联邦国防军。它于 1943 年开始建造，直到 1946 年才完工。战争期间男性工程师短缺，因此由六名女性计算机组成的团队负责编程。到 1956 年，ENIAC占地约 1,800 平方英尺，拥有近 20,000 个真空管、1,500 个继电器、10,000 个电容器和 70,000 个电阻器。它还使用 200 千瓦的电力，重量超过 30 吨，成本约为 487,000 美元。这时ENIAC 可以在一秒钟内完成 5,000 个加法循环，完成 50,000 人的工作。以 ENIAC为代表，一批计算机迅速推向市场，形成了第一代计算机族。在这一时期，美籍匈牙利科学家约翰·冯·诺依曼提出了“程序存储”的概念，其基本思想是把一些常用的基本操作都制成电路，每一个这样的操作都用一个数代表，于是这个数就可以指令计算机执行某项操作。

近代发展

ENIAC诞生后到20世纪50年代末期，世界上主要国家也纷纷研制出不同型号的电子计算机，但在这十多年的时间内，计算机的性能并没有得到奇迹般的提高，直到五十年代末期，随着晶体管技术的发展，使计算机遇上第一次大飞跃发展的机遇。被人们称为"第二代"的电脑诞生了。晶体管取代了真空管，开始大规模地应用到计算机上去，这样就大大提高了计算机的可靠性。运算速度也加快到几万至几十万次，而且体积逐步缩小，成本也随之降低了。

1958年发明了集成电路(IC)，将三种电子元件结合到一片小小的晶圆上，科学家使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。1960年，出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。 1964年，美国IBM公司研制成功第一个采用集成电路的通用电子计算机系列IBM360系统。到1965年，集成电路开始取代晶体管，从而使得"电脑家族"跨入"第三代"。其中尤以1964年由美籍华人王安博士所领导的王安电子公司生产的具有对数转换设备的办公室数位计算器(Offic_ edigitalComputer)为代表。

现代发展

到了七十年代初，集成电路发展到大规模集成电路(Larg- eScale Integrated Circuit,LSI)，使计算速度达到了每秒几千万至上亿次。这就是人们所说的"第四代"电脑。就在这种大型电脑发展的同时,小型电脑(minicom~ puter)也应社会上各方面的需要而大量出现。1981年，IBM推出个人计算机(PC)用于家庭、办公室和学校。1984年，Apple 麦金塔系列推出，Macintosh提供了友好的图形界面，用户可以用鼠标方便地操作。80年代，超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后来的ULSI将数字扩充到百万级。1993年，英特尔公司推出了Pentium或称P5（中文译名为“奔腾”）的微处理器，它具有64位的内部数据通道。1993年，微软正式向全世界推出了划时代的Windows 95操作系统。2001年，微软公司研发的操作系统Windows XP发布。2020年7月，中国科学技术大学在“神威·太湖之光超级计算机”上首次实现千万核心并行第一性原理计算模拟。2022年10月9日，中国“天河一号”新一代超级计算机系统在这里正式运行启动。

结构及原理

ENIAC的工作原理：采用电子管作基础元件;使用汞延迟线作存储设备，后来逐渐过渡到用磁芯存储器;输入、输出设备主要是用穿孔卡片，用户使用起来很不方便;系统软件还非常原始，用户必须掌握用类似于二进制机器语言进行编程的方法。

ENIAC诞生后，数学家冯•诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机应该以二进制为运算基础，其二是电子计算机应采用存储程序方式工作，并且进一步明确指出了整个计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。约翰·冯·诺依曼针对ENIAC“执行快，计划慢”的缺点，天才地提出了把程序也像数据一样放在计算机中的光辉思想，即所谓“存储程序”概念，引起了计算机发展史上划时代的变化。冯•诺依曼的这些理论的提出，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。

发展应用

军事应用

彼时正值第二次世界大战，两位受美国军方之命设计以电子管取代继电器的"电子化"电脑，目的是用来计算炮弹弹道。随着美苏冷战开始，军方又在其身上发现了很多其它用途，比如协助开发人员研究首枚氢弹，用 ENIAC 来测试初期设计的可行性。

ENIAC诞生后用于计算轨迹和编辑射表。计算机在军事方面的应用迅速扩展至核弹设计、密码学和战略国防等领域。在其生命周期中，ENIAC 进行了氢弹设计、天气预报、宇宙射线研究、随机数研究甚至风洞设计的计算。ENIAC 一直运行到 1955 年 10 月 2 日被雷击倒塌。人们相信 ENIAC 所做的计算比当时全人类的计算还要多。

20世纪40~ 50年代期间,军方资助开发的计算机大量涌现。美国武装部队不仅大力支持早期计算机技术开发,也支持技术信息的大规模扩散。美国军方对此的态度与英国和苏联军方截然不同,可能是因为担心计算机技术的开发发利用需要大规模产业研究基础设施。

后续应用

ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。

现存展示

1964 年，密歇根大学翻新了从陆军处购买的面板用于展览。2006 年 1 月，贝斯特大楼投入使用后，该展览搬到了贝斯特大楼。CSE 部门对已于 2008 年 5 月 14 日去世的已故名誉教授 Arthur Burks 表示感谢，感谢他采购并保留了这些 ENIAC 组件，这些组件由他选择来捕捉这一革命性机器的精髓。其他具有重要意义的 ENIAC 常设展览位于美国陆军野战炮兵博物馆和宾夕法尼亚大学。史密森尼还保留了 ENIAC 的部分内容，其中一些被借给其他机构。

行业影响

ENIAC是一座不朽的里程碑。它的问世，是20世纪最重大的科技成就，比18世纪瓦特发明的蒸汽机引起的工业革命对人类的生产和生活方式的影响还要深刻得多。在计算机发展的五十多年时间里，它极大地增强了人类认识世界、改造世界的能力，深入并影响到社会和生活的各个领域，计算机科学已成为新技术的带头学科和先导智能技术，成为新的生产力的代表，促进当今世界从社会工业化向社会信息化方向发展。

从CALCULUS到ENIAC，自两个世纪以前人们制造出蒸汽机以来，再没有什么发明比电子计算机更激动人心的了。今天我们之所以能以如此巨大的规模开发和利用自然资源为人类造福，都跟电子计算机的应用密切相关。它出现在哪里，哪里的面貌就为之一新，就有可能出现奇迹，产生重大突破和飞跃。现在，电子计算机已经深深地影响到我们社会生活的各个领域。

争议事件

在国内的绝大部分媒体上都会出现世界上第一台电子计算机是上世纪1946年由美国人莫克利（John Mauchly）发明的ENIAC，但另一种说法却是：世界上第一台电子计算机是由爱荷华州立大学的约翰· 文森特·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）教授和他的研究生克利福特·贝瑞（Clifford Berry）先生在1937年至1941年间开发的“阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-Berry 计算机，简称ABC）”。

ENIAC计算机诞生不久便引发了一场发明权之争。因为 ENIAC 问世 4 年前，一部名叫 ABC（“阿塔纳索夫 – 贝利”）的计算机已研制成功，“因条件所限”未能投入实际应用。ABC 是约翰·阿塔那索夫（John Vincent Atanasoff）和贝利（Clifford Berry）发明的。 1973 年 10 月 19 日，美国明尼苏达州一家地方法院经过 6 年、135 次开庭审理，传唤 77 位证人，采集 80 份书面证词，最后宣判：莫齐利和埃克特没有发明计算机，而是盗用了阿塔纳索夫的构思。法庭判决莫齐利和埃克特的专利无效，理由是：早在 1941 年，约翰·莫奇利登门拜访他的老师阿塔纳索夫，并且获得了计算机的构想。这件事本可以引发一场轰动，不料第二天尼克松“水门事件”爆发，转移了公众注意力。

在国内的绝大部分媒体上都会出现世界上第一台电子计算机是上世纪1946年由美国人毛克利（John Mauchly）发明的ENIAC文字记载，我在这里遗憾的说，那是以讹传讹，因为真实的事实是：世界上第一台电子计算机是由爱荷华州立大学的约翰· 文森特·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）教授和他的研究生克利福特·贝瑞（Clifford Berry）先生在1937年至1941年间开发的“阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-Berry 计算机，简称ABC）”