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世界上最大的计算机是什么

巩诗分享

  世界上最大的计算机也就是世界上诞生的第一台计算机,才用的是大规模集成电路的形式,这台电脑不仅体积庞大,而且还会耗费大量的能源。关于这台电脑的相关内容你又了解多少呢?下面是学习啦小编推荐的最大的计算机相关内容,欢迎阅读参考!

  世界上最大的计算机是什么

  简介

  第一台电子计算机叫 ENIAC(电子数字积分计算机的简称,英文全称为 Electronic Numerical Integrator And Computer),它于1946年2月15日在美国宣告诞生。承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成,总工程师埃克特当时年仅24岁。

  ENIAC:长30.48米,宽1米,占地面积170平方米,30个操作台,约相当于10件普通房间的大小,重达30吨,耗电量150千瓦,造价48万美元。它使用18000个电子管,70000个电阻,10000个电容,1500个继电器,6000多个开关,每秒执行5000次加法或400次乘法,是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。

  主要参数

  eniac

  ENIAC的统计数据

  尺寸(英尺) 30×50

  重量(吨) 30

  真空管 18800

  电阻 70000

  电容 10000

  开关 6000

  耗电(W) 150000

  成本(1940年) 万

  过程

  研制电子计算机的想法产生于第二次世界大战进行期间。当时激战正酣,各国的武器装备跟现在闭差远了,占主要地位的战略武器就是飞机和大炮,哪有什么“飞毛腿”导弹、“爱国者”防空导弹、“战斧式”巡航导弹,因此研制和开发新型大炮和导弹就显得十分必要和迫切。为此美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”。

  美国军方要求该实验室每天为陆军炮弹部队提供6张火力表以便对导弹的研制进行技术鉴定。千万别小瞧了这区区6张火力表,它们所需的工作量大得惊人!事实上每张火力表都要计算几百条弹道,而每条弹道的数学模型你知道是什么吗?一组非常复杂的非线性方程组。这些方程组是没有办法求出准确解的,因此只能用数值方法近似地进行计算。

  但即使用数值方法近似求解也不是一件容易的事!按当时的计算工具,实验室即使雇用200多名计算员加班加点工作也大约需要二个多月的时间才能算完一张火力表。在“时间就是胜利”的战争年代,这么慢的速度怎么能行呢?恐怕还没等先进的武器研制出来,败局已定。

  为了改变这种不利的状况,当时任职宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利(John Mauchly)于 1942年提出了试制第一台电子计算机的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”,期望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度。

  美国军方得知这一设想,马上拨款大力支持,成立了一个以莫希利、埃克特(Eckert)为首的研制小组开始研制工作、预算经费为15万美元,这在当时是一笔巨款。要不是为了战争,谁能舍得出这么大的钱!虽说战争万恶,但未始不偶尔促进科技的发展。

  让研制工作十分幸运的是,当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼(v·n weumann,美籍匈牙利人)带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题,在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献,从而保证了计算机的顺利问世。

  虽然ENIAC体积庞大,耗电惊人,运算速度不过几千次(现在的超级计算机的速度最快每秒运算达万亿次!),但它比当时已有的计算装置要快1000倍,而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。ENIAC宣告了一个新时代的开始。从此科学计算的大门也被打开了。

  发展

  人们当然不会满足于此的!

  自第一台计算机问世以后,越来越多的高性能计算机被研制出来。计算机已从第一代发展到了第四代,目前正在向第五代、第六代智能化计算机发展。像最初制造出来的ENIAC一样,许多高性能的计算机总是在为尖端和常规武器、特别是核武器的研制服务。

  Goldstine与Eckert

  和人类发明的所有工具一样,计算机的产生也是由于实际需要方得以问世的。从18世纪以来,科学技术水平有了长足的进步。制造电子计算机所必需的逻辑电路知识和电子管技术已经在19世纪末和20世纪初出现并得以完善。因此可以说制造计算机的基础科学知识已经完备。

  但为什么世界上第一台电子计算机要退至40年代中期才得以问世呢?这里面主要是实际需要是否迫切和资金是否到位的问题。实际需要当然一直都存在,谁不想拥有一种最先进的计算工具呢?但光是需求并不能决定一切。凡研制一种新工具,总是需要先期投入大量资金(研制ENIAC时,一开始就投资15万美元,但最后的总投资高达48万美元,这在40年代可是一笔巨款!)。能为一种未问世的工具大胆出钱的总是少数。

  最后还是战争使计算机的诞生成为现实。事实上各种各样的社会需求中,战争期间的需求始终是最迫切的,因为事关生死存亡。政府和军方总是出手大方,将最新的科技成果应用到诸如战略和常规武器的研制工作上,以确保己方在军事上处于领先地位。

  电子计算机正是在二次世界大战弥漫的硝烟中开始研制的。如前面所述,当时为了给美国军械试验提供准确而及时的弹道火力表,迫切需要有一种高速的计算工具。因此在美国军方的大力支持下,世界上第一台电子计算机ENIAC于1943年开始研制。参加研制工作的是以宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫西利和埃克特为首的研制小组。在研制中期,著名数学家冯·诺依曼加入行列。

  历时两年多,ENIAC研制成功。1945年春天,ENIAC首次试运行成功。1946年2月10日,美国陆军军械部和宾夕法尼亚大学莫尔学院联合向世界宣布ENIAC的诞生,从此揭开了电子计算机发展和应用的序幕。

  现在人们常打交道的绝大多数都是个人计算机,它体积小,重量轻,性能高。虽然现在也有不少的巨型和大型计算机,但它们都“藏在深闺人未识”,安置在专门为它建造的建筑物里,一般人是不太容易一睹其“芳容”的。所以在许多人的心目中,可能会想当然地认为最初的计算机也有这么“苗条”。那可大错特错了!以前的计算机可是不折不扣的庞然大物!

  就拿ENIAC来说吧,它采用电子管作为基本电子元件。用了多少个呢?足足有18800个电子管,而每个电子管大约有一个普通家用25瓦灯泡那么大!这样ENIAC就有了8英尺高(约2.44米)、3英尺宽(约0.肌米)、100英尺长(约用.48米)的身躯,体积有研立方米,重达30吨,耗电140千瓦。

  ENIAC这个庞然大物能做什么呢?它每秒能进行5000次加法运算(据测算,人最快的运算速度每秒仅 5次加法运算),每秒即次乘法运算。它还能进行平方和立方运算,计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。

  以现在的眼光来看,这当然很微不足道。但这在当时可是很了不起的成就!原来需要20多分钟时间才能计算出来的一条弹道,现在只要短短的30秒!这可一下子缓解了当时极为严重的计算速度大大落后于实际要求的局面。

  由于当时冯·诺依曼正参与原子弹的研制工作,他是带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题加入到计算机的研制工作中来的。因此可以说,ENIAC为世界上第一颗原子弹的诞生也出了不少力。

  但即使在当时看来,ENIAC也是有不少缺点的:除了体积大,耗电多以外,由于机器运行产生的高热量使电子管很容易损坏。一已有~个电子管损坏,整台机器就不能正常运转,于是就得先从这1.8万多个电子管中找出那个损坏的,再换上新的,别提有多么麻烦了。

  计算机的黎明——ENIAC

  如果你学过任何有关计算机的课程,恐怕都会教给你第一台计算机是1946年美国制造成功的ENIAC。(相关信息:新华网有一篇第一台电脑诞生在情人节,估计记者是从哪个英文资料编写过来的,好歹写得还能看。)这么说并不算错,但还不够完整。应该说第一台“通用、图灵完全、全电子”计算机是ENIAC。它的全称是Electronic Numerical Integrator And Computer,翻译过来大概叫做电子数字积分和计算机。

  可以看出来ENIAC真是一个庞然大物。它运行的程序是由五位女性操作员输入的。别以为输入程序是敲敲键盘的事儿,那个时候的电脑连键盘和显示器都没有呢,完全是搬动开关和重新连线的体力活儿。

  在ENIAC之前,有各种专用的、机械电子混合的、图灵不完全的设备可以进行计算。图灵完全是什么意思?自己去wiki查吧,这里恐怕感兴趣的人不多。记住一点即可,现在所有的计算机,都是在图灵(这是一个人)的天才理论基础上建立起来的。

  宾夕法尼亚大学显然以造出ENIAC开创信息时代为荣,他们还专门立了个牌子。

  早年的计算机并不是用来算工资和翻纸牌的,而是科学家和高端专业人员关在实验室里的宠物,它们与绝大多数普通人毫无关系。在电子计算机出现之前,解决复杂的科学计算的方式是用手摇计算机(机械的)和计算尺,想想大开间办公室里数十数百的机械计算机喀嚓作响,那是何等壮观。为了保证人手算出来的结果正确,一般还需要计算至少两次进行复核。手工计算复杂的积分这样我现在也搞不清楚的高等数学题目需要何等巨大的工作量,当时的科学工作者的工作环境实在不咋样。如果家里上一辈的亲属有工程师,你可以回去问问计算尺是啥,在连计算器都没有的年代,会用计算尺可是一门值得炫耀的手艺呢。

  在早期计算机上面运行的当然是艰难的科学计算,主要是为了降低人力计算的成本,提高速度和准确性。用电力驱动机械进行计算是计算机的最早尝试。但是机械的东西有速度和可靠性问题,毕竟齿轮之类的零件不适合高速高精度运动,何况当时也没有数控机床制造便宜的精密零件。但是最初电子的东西也不是那么靠谱,四十年代电子管刚出现,模拟电路的可靠性同样是问题。很多早期的电子计算机运转起来也是很壮观的,砰啪作响,黑烟四起是家常便饭,很多机器能正常运行几十秒就是很令人高兴的事情。

  战争会破坏,但也能创造。建造ENIAC的本意就是加快美军炮弹弹道速查表的计算,可惜人算不如天算,等到这台机器能工作的时候二战已经差不多打完了。打完仗,首要任务当然是恢复经济,美国人打了胜仗生意更好,经济兴旺自然就对商业化应用的计算机有了兴致,影响了我们人生的IT产业就此起步。

  PS:别忘了,既是是PC,在中国也有过一段作为高级科学设备的时代。对岁数稍大的人来说(你们大多数80后可能对机房啥的没什么概念吧),你们可能经历过需要换上白大褂和拖鞋才能进机房,接触PC的时代。其实早期的PC并不比现在的电脑对静电和灰尘更敏感,相反它们的品质和坚固程度绝对胜过现在的大多数品牌机,只是价格昂贵,再加上计算机作为精密科学仪器的传统,才让PC(别忘了它是Personal Computer)在中国一度也成了不可轻易接近的宝贝。

  电子数字积分计算机(ENIAC)的故事

  第一台电子计算机,于1946年2月问世,它的产生经历了十分曲折复杂的过程。应该从英国数学家C.巴贝吉的工作开始。

  英国数学家C.巴贝吉在19世纪30年代受法国织工雅卡尔用穿孔卡片来自动控制提纱机方法的启发,1834年他把这种穿孔卡控制用到自己设计的分析机中,从而提出了具有五大装置——输人、存储、控制、处理、输出——的计算机,这可以说开启了现代电子计算机设计的先河。尤其是,他提出的控制方案则一直运用到20世纪50-60年代,许多计算机都以穿孔卡作为控制工具,不过后来对穿孔卡的阅读方法不断有所改进。C.巴贝吉还提出“程序控制”的思想,即把对计算机的控制用对计算机操作的指令集(即程序)来实现,并把有关程序存储在机器中,使之能自动控制,按人的要求进行计算。

  在元件方面,20世纪30-40年代,德国工程师K.楚泽首先采用继电器代替机械元件制成了机电式计算机(1939,Z-2型;1941,Z-3型;1945,Z-4型)。所谓继电器是一种电磁装置,主要是利用它使一个回路保持接通,而使其他回路断开。因此它是一种“开关装置”。继电器被广泛用于电话中继接线。与K.楚泽工作的同时,美国贝尔电话实验室的G.斯蒂比兹也创制出机电式计算机(K-机,1937;M-1机,1939), M-1型机使用了440个二进制继电器,还用了10多个继电器作为存数的存储器。后来,贝尔实验室还研制了一系列的机电式计算器:M-2型,1943;M-3型,1944;M-4型,1945。最后制成了M-5型(1945)机,一直用到20世纪50年代。与此同时,著名的国际商用机器公司(IBM公司)支持H.艾肯研制了另一种机电式计算机Mark-I,该机于1944年制成,用了3000多个继电器,机器采用十进制,对23位数的加法,一次用0.3秒,乘法则用6秒,用穿孔纸带传送指令。一般认为,它是一台通用机电式计算机。1947年,H.艾肯又研制成Mark-Ⅱ号机电式计算机,它每秒可进行8次加法运算。在这个时期,电子元件也已出现了。1904年英国的弗莱明发明二极管,并把它用于无线电之中;1906年美国D.福雷斯特发明了三极管,三极管可以用栅极电路的微弱电流控制板极的较大电流。人们很快发现,利用三极管的栅极能迅速控制板极电路电流的通断,控制速度要比继电器快1万倍,并具有放大作用、振荡作用等,因此三极管很快被广泛用于无线电和其他电器产品领域。各种电子元器件很快投入应用。1913年,德国的梅斯涅尔发明了电子振荡发生器,5年后,亚伯拉罕等发明了多谐振荡电路,1919年英国爱克尔斯等人发明了触发电路。这种电路使计数和存储有了可能,它能迅速改变电路的状态,一个触发电路可以用来存储一个二进制数,若干个触发电路可组成寄存器。按一定方式连接的触发器可形成计数器,这些为计算机的“电子化”提供了元器件条件。

  在以上条件下,一些目光敏锐的学者已经注意到电子元器件在计算机技术上的可能性。早期的探索者中,最著名的是美国衣阿华州立学院的阿塔纳索夫。他是一位数学物理教授,是在求解数学物理方程遇到困难时对计算技术发生兴趣的。从20世纪30年代初到1937年,他仔细地考察了当时的各种计算装置,提出了与它们不同的计算机研制方案:①以二进制的逻辑运算为基础;②利用电子元器件及电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算;③计算机应采用把计算功能和二进制数再生存储功能分开的结构。从1939年开始,他与一位年轻的同事C.贝利合作,试制了一台样机,就称之为“ABC”样机,A是阿塔纳索夫姓的首母,B是贝利姓的首母,C代表计算机。这台计算机于1939年秋制出来,但并没有完全制造完成,因为经费尤其是第二次世界大战爆发,阿塔纳索夫转人军队服务,他没有再回到这个课题上来,ABC样机半成品存于衣阿华州立学院物理系的贮藏室里。应该说,阿塔纳索夫的电子计算机制造方案是最早的电子(运用电子技术)计算机方案。后来设计并制成ENIAC的莫奇利在1941年曾经看过阿塔纳索夫关于电子计算机设计的笔记本

  英国数学家图灵在第二次世界大战爆发后服务于英国情报部门,参与了对德国密码的破译工作,为此参与设计研制一台电子装置——COLOSSUS(巨人)机。它使用了1500个电子管和光电阅读装置。这就是最早的电子计算机,利用这种计算机达到了破译德方密码的目的。但是由于英国的保密制度,对其详情人们仍然不得而知。但巨人机的研制说明了社会需要对计算机发展的促进甚至是决定性的作用。

  与巨人机同时,在美国也出现了处理数据的巨大的军事上的压力。一个重要的具体表现就是在战时,宾夕法尼亚大学莫尔学院同阿伯丁弹道研究实验室共同负责为陆军每天提供6张武器火力表,这是一项非常困难的任务,实验室聘用了200多名计算员,一张火力表也要算上二三个月,严重影响了武器的改进。迅速提高计算速度成了当时武器研制的关键。在这种形势下,莫奇利于1942年8月写出一份题为《高速电子管计算装置的使用》的备忘录,其时,莫奇利正在莫尔学院任职,这一备忘录实际上可以说是一台计算机的设计方案,这一方案很快受到军方的重视和支持。1943年6月5日莫尔学院与军械部签订了合同,开始研制电子计算机,其正式名称为“电子数值积分和计算机”( Eleceronic Numerical Integrator and Computer,简称ENIAC)。由莫奇利负责设计,由24岁的埃克特任总工程师。经过两年多的艰苦工作,于1945年底竣工,1946年2月15日举行了正式的揭幕典礼——这实际上同时揭开了人类历史的新的一页:人类进入了信息时代!

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