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计算机学习漫谈(5)——阿坦纳索夫

已有 4695 次阅读 2010-12-6 14:06 |个人分类:计算机漫谈|系统分类:科普集锦| 电子计算机, 计算机历史, 阿坦纳索夫


  尽管电脑史书上有各种不同的说法,但是,首先采用电子管研制数字计算机的荣誉,却无可争议地归功于约翰·文森特·阿坦纳索夫(John V.Atanasoff)。阿坦纳索夫发的发明过程颇具创奇色彩。
  1903年10月4日,阿坦纳索夫出生于美国马里兰州的哈密尔敦,在南部的佛罗里达州度过童年。父亲是保加利亚侨民,曾获得保加利亚最高级别的科学奖,是一名电气工程师;母亲是一名数学教师。所以,阿坦纳索夫从小就与电气与数学结下不解之缘。在母亲的帮助下,阿坦纳索夫中学时期就自学了大学数学课程,如数学原理和微积分等。1921年,他进入佛罗里达大学,学习电气工程。1925年本科毕业,进入衣阿华大学学习数学。拿到硕士学位后又考进威斯康星大学攻读物理学博士学位。1930年,当阿坦纳索夫如愿以偿地戴上博士帽时,他所学的专业已经横跨了电气、数学和物理,广阔的知识面为他今后的发明创造打下了坚实的基础。毕业后,阿坦纳索夫来到衣阿华大学物理系担任副教授。在讲授量子力学课时,他缺乏有效地计算工具,虽然学校里有一台IBM的小型制表机,但使用起来很不顺手。当他决定要对这台IBM制表机做些改进时,却受到IBM推销员的一封措辞强硬的信,说那台机器不属于衣阿华大学,而是IBM的财产,不得随意乱动。衣阿华大学十分生气,决心自己做一台计算机实现自己的构想。
  1937年冬天,阿坦纳索夫心情非常郁闷。研制计算机的一系列难题的困扰让他举步维艰的同时,他还再次收到IBM公司的又一封警告信。一气之下,他独自驱车到高速公路上去兜风。他在高速公路上跑了好几个小水,一直跑到邻近的伊利诺斯州边境。由于这段时间全神贯注地开创,他的神经逐渐松弛了,心情也渐渐开朗了。他从高速公路上开到一条小路上,进入了路旁一个年久失修的小店。他找了张台子,点了一杯饮料,看起来精神抖擞。当他喝了几口饮料之后,思维变量异常活跃,灵感从天而降。阿坦纳索夫一把抓起一叠餐巾纸,头也不抬的奋笔疾书。他此刻想到的是采用电子管取代机械装置或继电器元件,并且迸发出了“逻辑思维”的思想火花,决定采用二进制而不是采用十进制作为机器的运算基础。但还有一个关键的问题没法解决,就是如果解决二进制数的存储问题。他曾考虑过用电容器,但电容器里保存的电荷很快就会因泄漏而消失殆尽,……阿坦纳索夫皱着眉头,把杯中剩下的饮料一饮而尽。这时,店员走过来,往他的杯中添上了一些水。阿坦纳索夫看着杯中再次充满了水,心中豁然开朗:水喝完了可以补充,电容器里的电荷只要不断地刷新,存储的数据就不会消失--“再生存储”的概念终于被阿坦纳索夫悟出来了。他弓着身开始描画设计草图:有自行车链条带动的滚筒旋转,滚筒上安装着许多电容器,这些电容器在旋转中扫过已经充电的刷子。只要这个过程不中断,电容器便周而复始存储某一状态--充电(1)或未充电(0)。电子管、二进制、逻辑电路、再生存储……,阿坦纳索夫继续奋笔疾书,餐巾纸一张张堆满了破旧的餐桌。就是在这个小店,就是用这些餐巾纸,阿坦纳索夫创造了计算机史上的奇迹,他为计算机设计提出了一些列基本概念,对现代电脑产生了及其深远的影响。阿坦纳索夫的灵感出自“瞬间”,背后却有一个长达数十年之久的积累过程。
  返回衣阿华大学,阿坦纳索夫又用了一年多时间,把那些餐巾纸上记录的构想,变成了详细的设计和说明,然后给学校研究理事会写了一份申请报告,希望得到一笔研究资金。衣阿华大学也“慷慨”的给了他650美元。阿坦纳索夫算了算,这些钱只够制造一个部件。所幸的是,他找到了一个合作者,可以帮助他建造机器的工程师克利夫·贝瑞(Clifford E.Berry)。在机械制造工艺上训练有素的贝瑞给阿坦纳索夫餐纸上的构想蓝图注入了生命。他们两人在衣阿华大学物理楼地下室里建立了一个简陋的制造车间,开始了电子计算机的研制工作。1939年10月,第一台小型试验样机开始运作,尽管它只能对8为数字进行运行,速度甚至比人工手算还慢,但这台机器仍然帮助衣阿华的教授和研究生解决了若干复杂的方程。阿坦纳索夫给这台机器命名为ABC(Atanasoff-Berry-Computer)。阿坦纳索夫和贝瑞并不认为这台样机已经研制成功,于是他们写了一份更详细的建议书,向学校申请更大的资助。不过保守的衣阿华大学认为这是浪费金钱,断然拒绝了他们的请求。阿坦纳索夫的工作得不到学校的重视,却引起宾夕法尼亚大学一位叫莫切利的极大兴趣。他驱车来到衣阿华,实地参观并向阿坦纳索夫详细请教了ABC计算机的原理和结构。阿坦纳索夫的天才思想,为后来研制ENIAC提供了样本。
  不过,阿坦纳索夫和贝瑞并没有获得成功的光环。1942年,日本袭击珍珠港,他们都主动放下手中的研制计划,离开阿衣华大学,转向更紧迫的国防科研项目。在阿坦纳索夫和贝瑞离开之前,已有两台改进后的ABC计算机能够运行,这两台ABC计算机被存放在阿衣华大学物理楼的储存室,逐渐被人遗忘。1946年,由于物质短缺,两台机器被人拆散,零件移作它用,唯一留下了一个电容存储器部件。衣阿华大学没有为ABC计算机申请专利,也给电子计算机的发明权问题带来了旷日持久的法律纠纷。


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