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世界上第一台计算机的用途是什么?

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当我看到“世界上第一台计算机”这样的说法时,我的脑海中涌现了不少的东西。

从大名鼎鼎的埃尼阿克到帕斯卡发明的加法器,从IBM的打孔卡片到巴贝奇的铜柱齿轮,从一度被人遗忘的阿塔纳索夫到名垂青史的图灵大神……

到底哪台机器才是“世界上第一台计算机”?

要回答这个问题,首先必须给我们所谈论的“计算机”下一个精确的定义。

是符合冯诺依曼结构的现代电子计算机,还是图灵完备的现代电子计算机,还是只需要是电子计算机即可,还是包括机电计算机甚至是纯机械型计算机?

不如我们来挨着全看一下。

1. 第一台机械式自动计算机

世界上第一台机械式自动计算机由帕斯卡在1642年发明。

没错,就是初中物理课本上的帕斯卡,以自己的名字冠名了压强单位Pa的帕斯卡。

这台机器通常被称为加法器(Pascaline) ,可以自动进行六位数的加法和减法运算,同时这也就是它仅有的功能。显然,我们不能指望世界上第一台自动计算机能够完成多么复杂的任务。

帕斯卡加法器的内部是一系列相互耦合的齿轮和棘轮,外形是一个长方形的盒子。盒子顶面上方是充当“显示器”的六个小窗口,用来按位显示输入的加数和最后的结果,下方是用来输入加数的可以拨动的圆盘。看来,现代计算器的这种显示屏在上方,按键在下方的布局早在17世纪就已确定……

Windows10中的计算器

2. 第一台机电式计算机/第一台可编程计算机

世界上第一台机电式计算机由德国工程师祖斯( Konrad Zuse)于1941年发明,该计算机同时也是世界上第一台可编程的计算机。

Z3是同样由祖斯自主研发的Z1计算机的改进版,制造Z1的时候祖斯还是使用的纯机械结构,后来他发现这样造出来的计算机速度慢、可靠性差,于是就开始尝试在计算机中使用电磁继电器技术,终于在三年后造出了这台意义非凡的神器。

在这台计算机中,祖斯使用了很多现代计算机仍在使用的思想,包括浮点计数、二进制计算、使用数字表示地址和指令等。可惜的是,彼时正处于希特勒统治下的德国忙于战争,祖斯没能将他的发明公之于众,Z3也在盟军轰炸柏林时被炸毁。

Z3计算机

不过幸运的是祖斯后来逃到了瑞士,并且又造出了Z3的后续产品Z4,现藏于位于德国慕尼黑的德意志博物馆(Deutsches Museum)。

回到我们最初的问题,这台计算机的用途仍然仅限于数学计算,并且只支持加减乘除四则运算。

3. 第一台电子计算机

世界上第一台电子计算机由阿塔纳索夫(John Vincent Atanasoff)和贝里( Clifford Berry)于1940年发明。

因为阿塔纳索夫的名字的第一个字母是A,贝里的名字的第一个字母是B,电脑(computer)的第一个字母是C,所以人们常把这台计算机称作ABC计算机(Atanasoff–Berry Computer)

阿塔纳索夫-贝瑞计算机的复制品,位于爱荷华州立大学达勒姆中心1层。

值得一提的是,埃尼阿克(ENIAC,常常被人们误认为是世界上第一台电子计算机)的设计者之一莫奇利(John Mauchly)曾经在1941年受邀参观过ABC计算机,这段经历是否对他后来发明埃尼阿克产生了影响,我们不得而知。但是这确实说明ABC计算机发明在埃尼阿克之前,这也直接导致了后来ABC和埃尼阿克之间发生的专利纠纷。

阿塔纳索夫和 克利福德·贝瑞的计算机工作直到1960年才被发现和广为人知,并且陷入了谁才是第一台计算机的冲突中。那时候, ENIAC普遍被认为是第一台现代意义上的计算机。
1973年10月19日,案件在法律上得到了解决,美国地方法院法官厄尔·拉尔森认为ENIAC的专利无效,判决说ENIAC从阿塔纳索夫-贝瑞计算机上继承了很多基础思想。法官拉尔森明确表示:“埃克特和莫齐利并非他们自己首先发明了自动电子数字计算机,而是继承了约翰·文森特·阿塔纳索夫的发明。”

可惜的是,直到现在,还是有非常多的人只知埃尼阿克而不知阿塔纳索夫。

ABC计算机不能进行编程,只能用于求解线性方程组,这也导致了后世的人们可以通过使用类似于“埃尼阿克是世界上第一台通用电子计算机”的句子来掩盖阿塔纳索夫的贡献。

4. 第一台通用型电子计算机

到这里,才终于轮到了大名鼎鼎的埃尼阿克(ENIAC)出场。

世界上第一台通用型电子计算机由以埃克特、莫奇利为首的开发小组发明于1945年,这台计算机的本名叫做电子数值积分计算机(Electronic Numerical Integrator And Computer),取其每个单词的首字母可以简写为ENIAC,因此被音译为“埃尼阿克”。

Cpl. Irwin Goldstein正在设置ENIAC一个函数表上的开关。

ENIAC的故事很多人都很熟悉。它的出生得益于二战期间美国对复杂的导弹弹道的计算需求。在研制的过程中,数学家约翰·冯·诺依曼介入,并在这个过程中提出了经典的冯·诺依曼结构,为后世计算机的逻辑结构设计建立了标杆。

ENIAC是世界上第二台电子计算机,同时是第一台通用型电子计算机。它是图灵完备的,可以被反复编程,解决各种计算问题。

起初,ENIAC只被用于计算一些氢弹相关的数据和炮弹火力表,后来其他许多科研项目也借助了ENIAC的力量,包括天气预报、风洞试验、宇宙射线计算和圆周率计算等项目。

另外,ENIAC为美国的原子弹研制工作也起到了一定的促进作用,这一事实间接加快了美国把原子弹投向日本的过程,也加快了第二次世界大战及日本全面侵华战争的结束。如此说来,ENIAC和我国冥冥之中似乎还有些缘分。

1955年,ENIAC正式退役,由美国史密森学会收藏。

5.第一台存储程序计算机

世界上第一台基于冯·诺依曼结构的计算机(即存储程序计算机)由莫里斯·威尔克斯(Maurice Vincent Wilkes)于1946年研发,1949年正式投入运行。

这台计算机叫做延迟存储电子自动计算器(Electronic Delay Storage Auto-matic Calculator),缩写为EDSAC。

EDSAC占地5×4米

莫里斯研发EDSAC的灵感来自于EDVAC,EDVAC是ENIAC的继任者,由研制ENIAC的原班人马设计制造,不同的是因为有了冯·诺依曼的介入,这台EDVAC也是基于冯·诺依曼结构设计的。冯·诺依曼也正是在《EDVAC报告书的第一份草案》中正式提出了存储程序的概念。

所以,其实EDVAC的设计是早于EDSAC的,不过因为EDSAC在1949年就已经投入运行,而EDVAC在1951才开始投入运行,所以通常认为世界上第一台存储程序计算机的桂冠应该颁给EDSAC。

至于EDVAC为什么那么晚才跑起来,说起来也是天道好循环。1946年3月,莫奇利、艾克特与冯诺依曼产生了矛盾,后来更是为了EDVAC的专利归属问题僵持不下。这可能也算是对当年ENIAC抢占了ABC计算机“全球首台电子计算机”的名号的报应吧。(大雾)(ENIAC和EDVAC是由同一团队研发的)

EDSAC的早期应用集中在解决气象学、遗传学和X光结晶学等方面的问题。基本都是科学计算。

6. 总结

到了EDSAC这一代,其原理已经和现代的计算机非常接近了,再之后计算机的改进,基本都是在硬件实现方面,从电子管到晶体管,再到集成电路,超大规模集成电路等。

回顾一下之前说过的,世界上第一台机械式自动计算机是用来计算加减法的;第一台机电式计算机用于计算四则运算;第一台电子计算机用于求解线性方程组;第一台通用型电子计算机用于支持军事武器的研发;第一台存储程序计算机主要用于科学研究。

事实上,近现代很多新技术的方面最早都是为了用于军事目的,在逐渐成熟甚至是落后之后才被用于商业或民用。

附A. 办公

最早用于办公的计算机可以追溯到1884年的美国,当时美国人口普查局有一名统计员叫做霍勒里斯,这位霍勒里斯后来去了麻省理工学院任教,在MIT任职期间,他根据自己之前的工作经历发现了自动制表的需求,发明出了当时风靡一时的电动制表机。

这台电动制表机虽然没有跻身上面的列表,但却可以说是世界上第一台用于办公的计算机,这台计算机使用了二进制的原理,同时也发明了一度成为业界标准的打孔卡技术。

美国人口调查局使用着制表机

电动制表机的原理可以参考我国各种考试中使用的答题卡,只不过在答题卡中,我们是将选择的选项涂黑,而制表机是将对应的选项打穿形成孔洞,利用若干行孔洞来表示不同的信息。在读取信息时,若干根小压力的钢针一同刺下,只有有孔的地方才能允许钢针通过,接通电流,这样,不同位置的孔洞就会导致不同的电信号输入,完成信息的读取。

1911年,霍勒里斯的公司因为经验不善和另外两家公司合并成为了计时-制表-计量公司(CRT)。

1914年,CRT公司引入托马斯·沃森(Thomas John Watson)作为首席执行官。

1924年,CRT公司更名为IBM。

附B. Enigma密码机

Enigma密码机之所以出名,很大程度上可能是因为图灵大神在二战期间曾经帮助盟军设计破译Enigma密码的机器Bombe。

但实际上,Enigma密码机并不能算是计算机。它既没有与现代计算机类似的结构和原理,也不用于执行计算功能,只是一种机械加密解密装置。

编辑于 2019-06-26 15:15

第一台电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的莫克莱研制的主要应用于战争中计算弹道

让机器从事数学运算从而制造计算机并不是从 20 世纪才开始的17 世纪法国数学家物理学家哲学家帕斯卡曾造出一台能进行加减法运算的手动计算机他意识到计算机的深远意义思想录中写道数学机器得出的结果要比动物所做出的一切更接近于思想[2]德国数学家哲学家莱布尼茨也是计算机研制的重要先驱

18 世纪出现了一股研制计算机的热潮但造出的都不是自动计算机它们与中国古代的算筹及算盘并没有质的区别第一个提出自动计算机设计思想的是英国数学家巴比奇1822 年他设计制造了一台差分机模型这种机器不但每次能完成一个算术运算而且可以自动完成一套运算1834 年他借用提花机中穿孔卡片的自动控制功能设计出一台分析机模型由于当时技术条件的限制巴比奇的模型没能最终实现但他关于自动计算机的设计思想是现代计算机的先驱

伦敦科学博物馆组织专家小组按照巴比奇的图纸制作的差分机二号现藏于伦敦科学博物馆吴国盛摄

19 世纪末期由于电动技术的发展计算机的动力方式得以改进在美国统计局工作的工程师霍勒里斯为了应付繁重的人口统计工作对手动机械计算机进行了改进于 1884 年造出了第一台电动计算机1890 年他又用电磁继电器部分替代机械元件控制穿孔卡片造出了第一台机电式自动计算机1941 年德国工程师苏泽全部使用继电器造出了一台完全由程序控制的机电式计算机美国科学家艾肯也于 1944 年和 1946 年造出了两台全继电器操作的计算机它用穿孔卡片进行输入和输出两个 23 位数的加减法只需 0.3 秒而相乘则需 6 秒

霍勒里斯约 1888

编辑于 2024-03-11 19:47

军事用途,第一台是由美国宾夕法尼亚大学1946年研发的ENIAC,是为了计算弹道轨道,准确说是计算微积分。

发布于 2019-03-08 06:52

第一台严格意义上的计算机叫做图灵机,用来二战破解德军情报电台暗码的

发布于 2019-03-07 18:48

用来算加减乘除的,用来办公是发明计算机很久之后的事情了。好像是个人电脑发明出来之后,第一次是用来打印文档的,那时候Word,Excel,PPT等软件还没产生呢。计算机可以办公,是因为计算机具有了处理信息的功能,但是,计算机刚被发明出来的时候,只能处理数字,而且还没有鼠标,键盘,显示屏,那怎么能办公呢?

发布于 2019-03-07 15:47

就像当时一位贵妇人问法拉第发电机能做什么用呢一样,法拉第的回答是:“夫人,一个婴儿又有什么用呢?”当一项可以改变世界的技术或者方式出现的时候,人们不一定立刻就知道它有什么用途,只能慢慢摸索,最开始的计算机的功能,以运算加减乘除开始,以人工智能结束或者远未到终结。

发布于 2019-03-08 10:32

虽然严格意义上说第一台计算机ENIAC(爱尼阿克),用的是超大规模集成电路,30吨重用于军事科技。

但是这个还是要严谨一些

不得不提图灵机,用于破译电报。

计算机里的诺贝尔奖就是“图灵奖”可以说大家还是信仰图灵的,所以图灵机是第一台计算机也没毛病

发布于 2019-04-13 10:48

em,计算弹道吧?应该是军用的

发布于 2019-03-11 20:37
世界上第一台电子计算机
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世界上第一台计算机是用于军事领域的弹道计算
发布于 2023-03-02 12:06· 197 次播放

计算机发明出来就是为了计算的,只不过它是用来计算弹道轨道的

发布于 2020-04-17 06:28

计算

发布于 2019-03-20 01:21

计算弹道导弹的炮径

发布于 2019-03-18 14:02

用于战争,计算子弹弹道之类的

发布于 2019-03-13 09:26

好像是美国军方计算弹道的

发布于 2019-03-12 15:27

1946年2月14日,标志 现代计算机诞生的ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑,它通过不同部分之间的重新接线编程,还拥有并行计算能力。ENIAC是第一台普通用途计算机。

它是由 美国政府和 宾夕法尼亚大学合作开发研制的,美国物理学家莫奇利任总设计师,这个世界上第一台 电子管计算机,用了18000个电子管,1500多个继电器,耗电150千瓦,占地达170平方米,重30吨,运算速度每秒钟5000次。

发布于 2019-03-09 13:57

计算

发布于 2019-03-08 13:59

世界上第一台计算机的应用领域主要是科学计算,是由美国宾夕法尼亚大学的莫克利教授和他的学生埃克特设计。1946年2月15日在宾夕法尼亚大学成功投入运行,它的名字叫ENIAC(埃尼阿克)

发布于 2019-03-07 20:55
( 为什么?)