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改变世界面貌的精灵

时间:2017-08-30 [] 浏览次数:

  20世纪30年代末,狭义信息论的创始人申农还是一个学生时,就演示了一种能执行逻辑指令、可以处理信息的机器。他的创新在于:他使用数字来让计算机电路完成逻辑操作,用“1”代表“真”,使电路关闭;用“0”代表“假”,使电路开通。这是一种二进制的代码,二进制是电子计算机的基本原理,是计算机对所有信息进行编译、存储和运行的语言基础,二进制表达使得用电子线路制造计算机成为可能。

  第二次世界大战时,由于火箭、导弹、原子弹等技术的发展,产生了许多极其繁复的数学计算课题,这些课题需要成百上千次甚至几亿、数十亿次运算,有些运算还需要在很短的时间内完成,如用火箭攻击飞机等目标。于是,在美国军械部拨款支持下,年仅24岁的宾夕法尼亚大学摩尔电子工程学院的普雷斯普•埃克特和30多岁的约翰•莫希莱建立了一个专门研究小组,开始研制一台电子计算机器,这台机器叫做电子数字交换机和计算器,简称ENIAC。它的目的是加快火炮瞄准仪的计算速度。

  这台“巨人”机器是用电子管制造的,用电子管作“开关”,一共用了1.88万个电子管,加上1500个继电器以及其他器件,其总体积大约有90多立方米,重达30吨,需要用一间30多米长的大房间才能存放。这台耗电量为150千瓦的计算机,运算速度为每秒5000次加法,或者400次乘法,比机械计算机快几百倍到1000倍,比人快数千倍。计算过程是按人编好的程序自动进行的。

  1946年,杰出的数学家、美籍匈牙利人冯•诺伊曼提出了设计电子计算机的新思想,创立了一个所有数字式电子计算机至今仍遵循的范式。今天人们众所周知的“冯•诺伊曼结构”就是建立在他公布的原理基础上的,其中重要的一条原理是,计算机可以通过在内存中储存指令的方式来避免改变多芯导致的工作方式。这个思想一经付诸实现,现代计算机这个改变世界进程和面貌的精灵就诞生了。

  1949年,英国科学家根据冯•诺伊曼的思想制成了一台电子计算机,叫做“电子延迟存储自动计算机”,简称EDSAC。这台计算机已具备了现代计算机的特点,此后,依据新思想研制的计算机不断涌现,到50年代中期,全世界大约已制造了1000台计算机。

  计算机堪称20世纪后半叶人类最重要的发明。纵观现代计算机的发展,从第一台电子计算机问世起,计算机已经发明了四代,即电子管计算机(1946年~1958年),晶体管计算机(1959年~1964年),集成电路计算机(1965年~1970年),大规模集成电路计算机(1971年以来)。目前,计算机正向第五代即人工智能计算机时代发展。而且,从第一代的“巨无霸”计算机到现代的类型多样的电脑,计算机的体积日益缩小,功能却越来越强大,在人类信息社会生活中所发挥的作用也越来越重要。

  2006年,美国国家核安全局(NNSA)启用蓝色基因/L超级计算机,创造了每秒钟280.6万亿次运算的性能纪录。蓝色基因/L系统还将提供最高每秒钟500万亿次计算峰值性能超级计算机。这种超级计算能力超过了世界上其他任何科学计算设备的能力。2008年,IBM的Roadrunner更是突破了千万亿次的量级,成为目前世界上最快的计算机。

  中国在2008年6月推出了“曙光5000型”每秒钟230万亿次浮点运算的超级计算机,创造了亚洲第一,也是世界上继美国之后,第二个超越每秒钟100万亿次运算纪录的国家。

  今天的计算机除了运算以外,还能处理各种信息,如文字、图像、声音等等,因此,计算机以成为一种能快速而高效地自动完成信息处理的电子设备。它能按照程序引导的确定步骤,对输入数据进行加工处理、存储或传送,以便获得所期望的输出信息。由于计算机的强大信息处理功能,人们把它看作是人脑的延伸,所以又把它称为“电脑”。