第三百九十四章 計算機(1)
“第一台計算機”是什麽時候誕生的，有各種各樣的答案，其中大多是：世界上第一台計算機是1946年在美國誕生的電子數值積分計算機，簡稱ENIAC。
其實這個題目並沒有標準答案，ENIAC隻是其中一個答案而已。在曆史上人們很早就開始嚐試製造可以自動計算的機器了，經過多年的發展，才有了計算機今天的模樣。很多種類的計算機都可以算作是“第一台計算機”，這要看你如何定義“計算機”。
如果能幫我們做算術的東西就能稱得上是計算機的話，古代的算盤應該也稱得上是一種計算機，不過它完全是手動的。
在17世紀到20世紀的幾百年間，曾經出現過一批不帶電的計算機，這些計算機裏麵沒有電路板，隻有一堆機械齒輪。
17世紀法國有一位“全能超人”帕斯卡，他是數學家、物理學家，也是哲學家、流體動力學家，還是概率論的創始人之一。帕斯卡造出了一個內部裝著一堆齒輪的盒子，隻要旋緊發條，它就可以轉起來。不過，這個“第一台機械式計算機”隻能進行簡單的加減運算，其水平大概隻相當於幼兒園小朋友。
後來，德國數學家萊布尼茨製造出了一台可以進行加減乘除運算的機械式計算機，它的計算能力達到了小學生的水平。英國數學家巴貝奇在19世紀20年代製造出的差分機，則會計算一些數學函數。雖然巴貝奇夢想著製造出一台功能更齊全的第二代差分機，但他最後並沒有成功。
後來人們意識到，如果隻使用機械齒輪進行計算，計算能力是極其有限的，要想讓計算機擁有更強的計算能力，隻有另辟蹊徑。於是，電子計算機應運而生。依靠電力來工作比依靠齒輪工作速度更快，因此電子計算機有更強的計算能力。在第二次世界大戰期間，戰場上飛機、炮彈的飛行軌跡需要大量複雜的計算來獲取，這讓電子計算機有了一展身手的機會。以世界上第一台大型自動數字計算機“馬克1號”為例，它可以儲存72組數據，每組數據有23位小數。進行加法運算一次需300毫秒，乘法運算一次需6秒，除法運算一次需15.3秒，盡管現在看起來這個速度比較慢，但是它實現了計算技術曆史性的突破，幫助人們完成了大量計算任務。
那麽，電子計算機的發明者是誰呢？也有好幾種答案。1936年英國數學家圖靈首先提出了一種以程序和輸入數據相互作用產生輸出的計算機構想，後人將這種機器命名為通用圖靈機。1938年出現了首台采用繼電器進行工作的計算機“Z-1”，但繼電器有機械結構，不完全是電子器材。1942年阿坦那索夫和貝利發明了首台采用真空管的計算機，以他們倆名字的首字母命名為ABC。不過ABC隻能求解線性方程組，不能幹其他的工作。在圖靈指導下，第一台可以編寫程序執行不同任務的計算機“科洛薩斯”在1943年誕生於英國，用於密碼破譯。
而公認的人類曆史上第一台現代電子計算機是1946年在美國賓夕法尼亞大學誕生的ENIAC。盡管它比前麵提到的那些機器晚誕生了一段時間，但它擁有了今天計算機的主要結構和功能，是通用計算機，並且是第一台與通用圖靈機等效的計算機。
它是一個龐然大物，由17468個電子管、6萬個電阻器、1萬個電容器和6千個開關組成；占地170平方米，重達30噸，耗電功率約150千瓦，每秒鍾可進行5000次運算，這在現在看來微不足道，但在當時卻是破天荒的。ENIAC以電子管作為元器件，所以又被稱為電子管計算機，是計算機的第一代。電子管計算機由於使用的電子管體積很大，耗電量大，易發熱，因而工作的時間不能太長。
好在如今的德國有技術優勢，晶體管技術已經日漸成熟，開始應用在了很多設備中。因此這時空的第一台計算機是以晶體管為主，電子管為輔的電子產品。
原時空的從20 世紀50 年代起，晶體管開始逐漸替代真空電子管，並最終實現了集成電路和微處理器的大批量生產。
起初，晶體管和晶體管化的設備並不受歡迎，因為它太貴了。但是美軍高層很感興趣，因為軍用設備對便攜性、可靠性和耐用性有著特殊的要求。在50 年代的大部分時間裏，正是軍高層的支持才讓年輕的晶體管產業生存下來。
1957 年，蘇聯衛星“斯普尼克”上天，正式掀起了美蘇太空競賽的序幕。1961 年，美國肯尼迪總統宣布“在1970 年以前把人送到月球上”。與蘇聯相比，美國的火箭技術略微落後一些，所以減輕重量就更有必要了，所有的電子設備都盡可能地是用晶體管。以晶體管為基礎的半導體產業也因此而突飛猛進。集成電路成為了這個時期的主角。
有趣的是同一時期的蘇聯軍用電子設備卻走了一條截然不同的路，在很長一段時期內仍然對真空管情有獨鍾。由於延續二戰中對武器裝備簡單、成熟、可靠，便於生產的研製思路，蘇聯認為真空管技術成熟，易於做出大功率元件，所以把主要精力都集中在真空管的小型化上，在模擬電路和數字電路的選擇中，蘇聯專家同樣認為模擬電路更成熟，更適合真空管的工作特性，所以大力發展以運算放大器為核心的模擬電路。
赫魯曉夫也曾經表示“真空電子管在核電磁脈衝下的生存性能比晶體管要強，蘇聯以後不要搞晶體管，集中力量搞電子管小型化。”由於政策原因，蘇聯的半導體工業一直落後與西方，生產出的晶體管質量遲遲不過關，最終形成了惡性循環，越來越形成對真空管的依賴。
到了20世紀70年代中期，蘇聯工程人員終於發現，真空管小型化的路已經走到盡頭，如果再使真空管的體積減小一個數量級，其耗費將是天文數字。而此時西方國家研製的集成電路，可在0.5平方厘米的矽片上集成14萬個晶體管。蘇聯用十年時間證明了電子管小型化方麵無法和晶體管集成電路相比。進入80年代，蘇聯的電子工業開始奮起直追，在解體前已能夠生產中規模集成電路，接近西方80年代初期的水平。
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