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计算机历史博物馆之旅
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【2011年6月去加州开会抽时间参观了计算机历史博物馆，后来在新浪微博(@包云岗)上写了一个系列，现整理成一篇科普文章，与大家一起分享。】
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(0). 2011年6月份去加州参加美国计算机学会(ACM)四年一次联合大会【FCRC (Federated Computing Research Conference)】会议时，找了一个下午专门前往Google总部旁边著名的【Computer History Museum (CHM)】参观，见识了计算机的前世和今生。CHM收藏了计算机发展史上许多具有里程碑意义的机器和设备。
(1). 说起计算机起源，不得不提中国人发明的算盘。展厅入口就是一个大算盘。从计算的角度来看，算盘的进步主要体现在两点：1）数的表示以及相应的运算法则，比如“一下五去四”；2）具有存储功能，能连续运算。 现代计算机思想基本一样，只是用0,1来表示数，有专门的存储设备。【算盘的介绍】
(2). 1819年，英国人巴贝奇设计出能自动计算的机器，被称为【巴贝奇差分机 (The Babbage Engine)】，但因太复杂一直没有研制成功。过了近200年，英国于2002年根据巴贝奇的设计复制出了第一台原型机。巴贝奇差分机的意义在于实现了自动运算和数据传输，虽然是以机械方式进行。运算部件和数据传输通道是CPU的最基本构成要素(另外还有控制单元)，只是现在是用电信号。
(3). 巴贝奇发明自动差分机是受织布机的启发。1801年法国人雅卡尔发明了一种织布机，能根据打有花纹孔的纸带来自动编织出精美的花纹。雅卡尔织布机利用纸带上的孔来对信息进行编码，并作为输入来控制织布机自动工作，这种思想也被早期电子计算机所采用，比如字带输入、针式打印机等。
(4). 在电子计算机发明以前，人们在不断地改进差分机。1950年，Arnold Nordsieck在根据1930年的一个机械差分机成功组装出一台【电子差分机】，使用电来传输数据。它虽然比第一台电子计算机ENIAC还要晚几年，但因为便宜、成熟，在当时仍然受到大众青睐。
(5). 1942年Mauchly提出不用机械装置的电子计算机方案，1943年与Eckert进行详细设计。在开发团队帮助下1946年人类第一台电子计算机【ENIAC】诞生了；1945年，冯诺依曼发表著名的“101报告”(101页)阐述了【冯诺依曼结构】；1948年英国曼彻斯特大学研制出第一台能运行存储程序的电子计算机【“Baby”】；1949年剑桥大学【EDSAC】研制成功，标志冯诺依曼结构正式登上了历史舞台。
(6). 一段小插曲: 【到底谁发明了计算机？】当Mauchly和Eckert为ENIAC申请专利时，被指控他们抄袭了爱荷华州立大学教授Atanasoff的想法。有证据表明，早在1940年Atanasoff教授向来访的Mauchly演示过他发明的【电子计算机ABC】。而图灵(Turing)在1936年的文章中就提出了图灵机的概念。而德国天才工程师Konrad Zune从1936年开始就研制了一系列能编程的计算机【Z1~Z3】。如果算更早的话，前面所说的巴贝奇差分机也算是一种机械的计算机。到底谁真正发明了第一台计算机？已经无从考证。因此，最终法官裁定：计算机是一个概念，不是由某个人发明！
(7). 1950年代计算机产业飞速发展。Mauchly和Eckert离开学术界成立了公司开始卖UNIVAC；IBM于1951年进军电子计算机领域，研发了一系列计算机650、701、702等，迅速占领了市场。同时出现了汇编语言和高级语言FORTRAN，计算机编程的效率大大提高，促进了计算机的推广普及。
(8). 给我印象最深刻的是第一个实时系统SAGE。这个项目的初衷是因为惧怕苏联的核轰炸机，希望能实时预警，整个项目耗费了超过100亿美元。讽刺的是SAGE于1963年研制成功时，苏联洲际导弹技术已成熟，不再需要轰炸机。但负责研发SAGE的MIT、IBM等实力得到跨越式提升，并为后来的大型机发展积累了很多技术。【推荐万赟博主介绍SAGE的博文】
(9). 1960年代是计算机发展的黄金期，许多大学斯坦福、CMU等开始成立计算机系。SAGE项目促进了内存技术、交互技术等，并且孵化了一些创业公司，如DEC。实现了“军转民”，推动了计算机产业的发展。而IBM则是其中的典型代表，它参与几乎各种军方项目，形成了一条军用技术转民用的道路，并创造性地推出计算机租赁服务，成为当时技术与市场的领头羊。
(10). 1965年IBM推出了【System 360】系列机，彻底改变了计算机的发展。此前程序是与硬件绑定的，只能在一种计算机上运行。S/360设计师Amdahl提出了兼容概念，使一个程序能在不同型号计算机上都能运行，从而程序不再附属于计算机硬件。从此，软件得到了解放，成为了一种产品，最终形成一个新的软件产业。
(11). 1960年代大型机动辄几十万美元，小公司负担不起。于是催生两个新方向：1) 共享技术。一些公司如Tymshare购置机器，小公司通过电话拨号使用，是早期的云计算，Unix和虚拟化都是那个时代的产物；2）小型化低成本技术。代表是【Intel】，1968年成立，1971年第一个微处理器4004诞生
(12). 一个“更”字是驱动人类突破自我的本能，制造“更快”的计算机成了一种新的动力。还是那个1960黄金年代， Cray几乎是一个人在推动计算机速度以指数增长：CDC 6600是当时世界上最快机器的10倍，后来Cray-1向量机又是当时世界上最快机器的10倍。Cray当之无愧是超级计算机之父。
(13). 《乔布斯传》那么畅销，PC时代就不说了。最后用网络来结束这个系列吧。1950年代有人提出用网络连接各种计算机的思想，但难度太大；1960年代包交换技术出现，美国国防部决定用该技术构建ARPANET；1977年Cerf和Kahn发明TCP/IP；1983年ARPANET全面采用TCP/IP，互联网诞生！
花絮：1969年10月29日，UCLA的科学家从洛杉矶向Stanford Research Institute(SRI)的服务器发出登录请求。服务器向ULCA的客户端发送“login”消息，第一个字母“l”顺利抵达，然后是第二个字母“o”，接着服务器崩溃！于是，“lo”有幸成为人类历史上的第一个由网络传输的消息。(完）
(14). 这个系列主要介绍和计算机硬件发展有关的历史，这只是历史博物馆的一角而已。想了解更多的内容可以访问其网站。我在这里做一个简单的导航，主要内容可以访问网站的【展览区】。CHM除了介绍各种历史事件，还有【名人堂】，目前上榜的只有61位，都是在计算机发展历史上做出里程牌工作的先驱们。此外还有【口述历史-大家访谈】，用文字记录了对一些图灵奖得主的采访。如果想了解计算机历史，一定要去计算机历史博物馆看看。
https://blog.sciencenet.cn/blog-414166-568032.html
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