1946年2月14日,恰逢当年的情人节,世界上第一台电子计算机研制成功。研究小组将其命名为“ENIAC”(“电子数值积分和计算机”的英文缩写)。Niak使用穿孔卡片输入和输出数据,每分钟可输入125张卡片,输出100张卡片。内部安装了17468个电子管、7200个二极管、7万多个电阻、1万多个电容和6000个继电器,电路中的焊点多达50万个。机器安装在一排2.75m高的金属柜内,面积约170m2,总重量30 t,表面布满电表、电线和指示灯,耗电量超过174kW,平均每7min就会烧坏一个电子管,必须不断更换。它的运算速度高达每秒5000次加法,3/1000秒可以完成两次10位数的乘法。20秒就能算出一颗炮弹的轨迹,比炮弹本身的飞行速度还快。与我们今天已经发展到第五代,运算速度可以达到几十亿次的计算机相比,它的性能只相当于我们日常使用的简单计算器。但是,这台电脑仍然是一个划时代的发明。niak的诞生标志着电子计算机的出现,人类社会从此跨入了电子计算机时代。
在Eniak投入运行之前,Neumann就开始进一步完善这种电子计算机的设计方案。他将新的计算机设计方案命名为“离散变量自动电子计算机”,英文缩写为“EDVAC”。1945年6月,诺依曼、戈尔茨坦等人联合发表了一份长达101页的报告,这就是计算机史上著名的“101页报告”。这份报告为现代计算机体系结构奠定了坚实的基础,直到今天仍被视为现代计算机科学发展的标志性文献。
在这份报告中,诺依曼明确定义了计算机的五大组成部分:计算器(CA)、逻辑控制器(CC)、存储器(M)、输入设备(I)和输出设备(O),并描述了五大组成部分的功能和关系。莫奇里和埃克特开发的Eniac计算机虽然取得了巨大的成功,但其最致命的缺点是程序和计算的分离。控制近20,000个电子管“开关”的程序指令储存在机器的外部电路中。目前,埃克特在计算某个问题时,必须派人手工连接上百条线路,像话务员一样工作几个小时甚至几天,才能进行几分钟的计算。与Eniak相比,“EDVAC”的改进首先在于Neumann别出心裁的“存储程序”方式,程序也被他作为数据存储在机器中,让计算机自动执行一条条指令,不再需要手动连线。其次,他明确指出电子计算机必须采用二进制数制,这样才能充分发挥电子器件的工作特性,使结构紧凑,更具通用性。后来,人们把按照这种思想设计的电子计算机称为“诺依曼机”。
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