专题1历史B电磁式计算机

电磁式计算机时代常识：继电器继电器：一种自动控制器件，当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化。继电器应用示例：继电器线圈没电时，铁芯失磁，中簧片与后接点闭合，红灯亮继电器线圈有电时，铁芯吸动衔铁，中簧片与前接点闭合，绿灯亮。1数字计算机之父：斯蒂比兹（G.Stibitz）斯蒂比兹Model-K1.1厨房里的发明（1937年11月）1930年起，在贝尔实验室任数学顾问。受电话机上的继电器启发，想以此作为计算机的开关元件。世界上第一台电磁式的数字计算机Model-K：输入部件：香烟罐上剪下的铁皮；输出部件：两个小手电灯泡。同事们不以为然。1.2K型机的改进1938年，设计出了用于复数计算的全电磁式计算机。系统组成：450个二进制继电器，10个闸刀开关，3台电传打字机输入数据，能在30秒钟算出复数的商。1.3首次计算机远程通讯和Model-11939年，开创了计算机远程通讯的先河：将电传打字机用电话线连接上远在纽约计算机，异地操作进行复数计算。一直使用到1949年。2.5一生成就从60年代初起，他担任了达特默斯大学医学院生理系教授和名誉教授，一生共获得了34项发明专利。1997年，美国计算机博物馆设立了“斯蒂比兹先驱奖”，颁发给那些仍活在世上的计算机信息的时代先驱。2数字计算机之父：康拉德·楚泽(KonradZuse)独树一帜的开拓者Z3地窖里的Z-4计算机2.1成长历程多才多艺，是做工程师？还是做艺术家？绘于1926年1989年柏林油画展2.2起因1935年，大学毕业，在飞机厂工作，经常计算飞机强度，这使他萌生了制造一台计算机的念头。当时的计算机：采用十进制的机械计算机。楚泽生活在法西斯统治下的德国，他无从得知美国科学家研制计算机的消息。2.3黑暗中摸索：Z-1问题：什么样的数学问题能由计算机来完成？计算的定义：按照给定规则，从输入中形成新的数据。 1938年，28岁的楚泽靠着顽强的毅力，花光了几千马克，在父母家的客厅中，完成了可编程数字计算机Z-1：二进制形式，64字存储器，22位/字，没有使用继电器，用废弃的35mm电影胶片作为穿孔带输入数据及控制指令。理论基础来源于布尔代数。2.4Z-2、Z-3、Z-41939年，楚泽用继电器组装了Z-2，他的工作得到了德国飞机实验研究所的资助。1941年，Z-3完成，使用了2600个继电器，用穿孔纸带输入，实现了二进制数字程序控制。然而，在一次空袭中，统统被炸毁。1945年，楚泽建造Z-4，因害怕被炸，他把Z-4搬到阿尔卑斯山区的一个小村庄，藏在一个粮仓的地窖里。2.5楚泽计算机公司希特勒战败后，楚泽研究计算机软件理论；1949年，他建立了“楚泽计算机公司”，1966年，该公司被西门子公司收购，楚泽担任公司顾问。楚泽：是第一台浮点数运算、开关电路系统、可自由编程、可实际工作的计算机（Z3）的发明人和创建人。3温尼法·布什（Vannevar·Bush）和模拟计算机1913年：美国麻省理工学院教授温尼法·布什领导制造了模拟计算机“微分分析仪”。机器采用一系列电机驱动，利用齿轮转动的角度来模拟常微分方程的解。微分分析仪4信息论的创始人：克劳德•香农（ClaudeShannon，1916-2001）4.1生平与大发明家爱迪生有远亲关系；祖父发明过洗衣机、农业机械；一生主要在贝尔实验室和麻省理工学院度过的。22岁的硕士论文《继电器和开关电路的符号分析》，创立了开关电路的理论。用布尔代数分析开关电路，证明可以通过继电器电路来实现布尔代数的逻辑运算，明确给出了实现加减乘除等运算的电子电路的设计方法。22岁的博士论文《理论遗传学的代数学》，其间，参与了“微分分析仪”的研究。他的住宅里放满了30多种乐器。他经常骑着独轮车、手里抛着三个球来到贝尔实验室，有时还踩着高跷骑摩托。他设计并建造了下棋机器、迷宫老鼠机器、杂耍器械以及智力阅读机。好奇心比实用性对他的刺激更大。他的名言是：“我感到奇妙的是事物何以集成一体。”在二次世界大战时，香农也是一位著名的密码破译者。1948年，发表《通信的数学理论》，引入了信源、信宿、信道、比特、“熵”等概念。1950年，编写了第一个可以下国际象棋的程序。4.2“熵”的概念基本量质量能量信息量计量单位千克卡、焦耳信息熵“熵”：在热力学第二定律中，表示分子运动的混乱度。“信息熵”：不确定性指标。汉字的平均“信息熵”是9.65比特，英文是4.03比特。这表明中文的复杂程度高于英文。反映了中文词义丰富、行文简练，但处理难度也大。设从D个符号中等概率随机取出N个符号，组成一个“单词”。可以得到DN个不同的单词。在这些词的集合中，每个单词的信息量。若不是等概率的情形，选中每个符号的概率是，则信息熵（比特）5艾肯与Mark计算机艾肯（H.Aiken）MarkⅠ计算机格雷斯·霍波5.1艾肯博士家庭贫困，以半工半读的方式读完高中、大学。36岁，哈佛大学读博士，发现了巴贝奇和阿达的论文，提出要用机电方式，而不是用纯机械方法来构造新的“分析机”。找到IBM公司沃森求助。沃森慷慨地提供了100万美元，并且派来4名工程师协助。IBM公司也因此告别了制表机行业，正式跨进了计算机领域。5.2Mark计算机1944年，经过四年的努力，电磁式计算机MarkⅠ在哈佛大学正式启动，它是电脑“史前史”里最后一台著名的计算机。使用了3000多个继电器，共有15万个元件和长达800公里的电线，用穿孔纸带输入，每秒能进行3次运算。1949年诞生的MarkⅢ，是第一台配备磁鼓存储器的计算机，从此磁鼓成为第一代电子管计算机中广泛使用的存储器。（之前的存储器，使用水银延迟线装置，一种声电转换设备）艾肯与霍波等人研制出了电磁式计算机，终于实现了巴贝奇分析机的夙愿。但是，这种机器从它投入运行的那一刻就已经过时，因为人类社会已经跨进了电子时代。5.3格雷斯·霍波格雷斯·霍波（G·Hopper，1906-1992）：耶鲁大学第一位女数学博士。为Mark系列计算机编写程序。1946年，霍波博士在发生故障MarkⅡ计算机里找到了一只飞蛾，这只小虫被夹扁在继电器的触点里，影响了机器运作。从此程序故障被称为“臭虫”（bug）。1949年后，她加盟埃克特和莫契利创办的公司，为第一台储存程序的商业电子计算机UNIVAC编写软件。1952年，霍波研制成功第一个编译程序A-O。1959年，在五角大楼支持下，她领导的小组研制出商用编程语言COBOL。当时储存器非常昂贵，为了节省内存空间，霍波开始采用6位数表示日期，即年、月、日各两位，随着COBOL语言影响日愈扩大，这一习惯被沿用下来，为“千年虫”事件埋下了祸根。1971年，