发展历程

埃尼阿克

世界上第一台现代电子计算机埃尼阿克(ENIAC)，诞生于1946年2月14日的美国宾夕法尼亚大学，并于次日正式对外公布。

ENIAC长30.48米，宽6米，高2.4米，占地面积约170平方米，30个操作台，重达30英吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它包含了17,468根真空管（电子管）7,200根晶体二极管，1,500 个中转，70,000个电阻器，10,000个电容器，1500个继电器，6000多个开关，计算速度是每秒5000次加法或400次乘法，是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍。

ENIAC是模块化计算机，由执行不同功能的独立面板组成。其中二十个模块是累加器，这些累加器不仅能做加减运算，还能存储十位十进制数。当数被调用的时候，它们通过一些通用的总线在这些单元间传递。为了实现高速，面板需要独立完成发送和接受数、计算、储存结果、触发下一个操作，这一系列的操作都不需要任何移动部件。它的多功能性关键在于“分支”的能力——能根据计算结果的符号触发不同的操作。

除了速度之外，ENIAC最引人注目的就是它的体积和复杂性。ENIAC包含了17468个真空管、7200个晶体二极管、1500个继电器、10000个电容器，还有大约五百万个手工焊接头。它的重量达27吨（30美吨），体积大约是2.4m×0.9m×30m（8×3×100英尺），占地167平方米（1800平方英尺），耗电150千瓦[11][12]（导致有传言说，每当这台计算机启动的时候，费城的灯都变暗了[13]）。IBM的卡片阅读器用于输入，打卡器用于输出。使用IBM会计机（比如IBM 405）可将这些卡片用于离线产生输出。

ENIAC使用十位环形计数器存储数字，每个数字使用36个真空管，其中10个是双三极管，它们组成了环形计数器的触发器。算数运算通过对环形计数器脉冲的计数进行，如果计数器被脉冲“环绕”了，则产生一个进位脉冲。“环绕”的思想在电子领域模拟了机械加法机数字滚轮的操作。ENIAC有20个带符号的十位累加器，它们使用10的补码表示方法，每秒可在它们和数字源（例如另一个累加器，或者常数传送器）进行5000次简单加减操作。因为几个累加器可以同时运行，所以潜在的速度峰值由于这种并发操作而比上述数字高得多。

通过将两个累加器用线连接起来，可以实现双精度计算，不过累加器进行电路时序控制，防止三个或更多的累加器被连接起来导致精度更高。ENIAC中的四个累加器被一个特殊的“乘法器”单元所控制，每秒可进行385次乘法操作。还有五个累加器被一个特殊的“除法器/平方-平方根器”单元，每秒可进行四十次除法运算或三次求平方根运算。

ENIAC中其他九个单元是“初始化单元”（启动和停止机器）、“循环单元”（用于同步其他单元）、“主程序器”（控制“循环”序列）、“读取器”（控制IBM打孔卡片读取器）、“打印器”（控制IBM打孔卡片的打孔）、“常数传送器”，还有三个“函数表”。

Cpl. Irwin Goldstein正在设置ENIAC一个函数表上的开关。（美国陆军照片）

罗哈斯和Hashagen（或者威尔克斯）对于各种操作的时间给出了更多细节，这些时间与上述不同。基本机器周期是200微秒（循环单元中100kHz时钟的20个周期），进行十位数运算时每秒种5000个周期。在一个周期内，ENIAC可以向寄存器内写入一个数，从寄存器内读取一个数，或者加/减两个数。10位数乘以d位数（“d”最大是10）的运算占用d+4个周期，所以10位数乘以10位数的运算占用14个周期，也就是2800微秒（每秒357次）。如果其中一个数不足10位，则操作进行得更快。除法和求平方根的操作占用13×(d+1)个周期，“d”是运算结果（商或平方根）的位数。所以，除法和求平方根操作最多占用143个周期，也就是28600微秒（每秒35次）。（威尔克斯说，产生10位数商的除法操作仅需要6毫秒。）如果结果的位数不足10，则速度更快。

专利争议

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莫齐利曾经拥有ENIAC的专利。1973年，经过法院宣判，因莫齐利对于ENIAC的设计思想部分来源于约翰·阿塔纳索夫和克利福德·贝里设计的ABC计算机，所以专利被认定为无效，ENIAC的发明被放入公有领域。

然而，公众领域内普遍将ENIAC认定为世界上第一台电子计算机，将莫齐利认定为电子计算机之父。为此，20世纪90年代初，时年87岁的ABC计算机发明者阿塔纳索夫写信给当时的美国总统老布什，希望公众能承认他自己才是电子计算机之父。于是，老布什向他颁发了一个美国国家工艺技术金质奖章，以表彰他发明了世界上第一台电子数字计算机。

研发过程

研发的原因

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，各国的武器装备还很差，占主要地位的战略武器就是飞机和大炮，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”2。

美国军方要求该实验室每天为陆军炮弹部队提供6张射表以便对导弹的研制进行技术鉴定。事实上每张射表都要计算几百条弹道，而每条弹道的数学模型是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。