迈向商用化——电脑产业的形成│《电脑简史》数位时代(十五)

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迈向商用化——电脑产业的形成│《电脑简史》数位时代(十五),第1张

全世界只需要五台电脑?

「我想电脑的全球市场大概五台吧。」 ——IBM 总裁华生 (Thomas Watson),1943 年。

这句话现在看起来相当荒谬可笑,尤其竟然出自 IBM 总裁口中,更令人觉得匪夷所思。当然,用现今个人电脑的市场规模来评判华生这句话并不公平,毕竟当时根本无法想像家家户户有电脑。

不过再怎么样,中大型电脑的市场规模也绝对不只个位数吧?IBM 自己是靠制表机起家,为 *** 部门、铁道公司、寿险公司等大型机构做资料统计都超过三十年了,为什么仍会如此低估电脑的需求?

IBM 首任总裁华生。图:Wikipedia

其实华生才于 1939 年亲 *** 板定案,与哈佛大学共同开发电脑,他绝对有想到其它大学肯定也有电脑的需求。同时他也应该知道军方为了二次大战,正在积极打造电脑,用来计算弹道、制作射表。

只不过对华生而言,这些电脑都是为了特定用途打造,而且是采合作开发的模式,在他眼中并不是可商品化的产品,他要的是可以直接采用标准产品的商用市场。然而当时需要大量计算的企业本来就寥寥可数,况且那些计算工作也多是简单的统计分析,用 IBM 的制表机就绰绰有余了。所以华生当时看衰电脑市场也是有其道理。

华生的观点恰恰反映了电脑在那个时代所扮演的角色:计算高深复杂的数学方程式。而这显然只有学者才会用到,要不是为了本身的科学研究,就是帮军方计算弹道、空气动力学之类的。

事实上,当时也的确都是大学与军方这两个单位在推动电脑的开发(贝尔实验室虽然一开始是自己主动打造复数计算机,但后来就中止电脑研发,直到战争爆发,才接受军方委托继续开发)。如果电脑用途只局限于此,华生的预言恐怕就八九不离十。所幸二次大战结束后,商用市场兴起,电脑产业才有今日的荣景。不过你大概想不到,第一家打造商用电脑的竟不是 IBM 之类的电脑公司,而是英国一家餐饮企业。

饼干工厂与剑桥大学

莱昂企业 (J. Lyons and Co.) 于 1884 年成立时只是一间小茶馆,后来不但发展为遍布英国的连锁茶馆,还拓展出甜点、餐厅等不同连锁店,并且自己设厂生产各种饼干、糕点。二次大战后,管理阶层鉴于组织越来越庞大,想要从美国购置事务机器来提升管理效率。

莱昂企业旗下的连锁餐厅,摄于 1942 年。图:Wikipedia

结果他们蒐集各方资料后,发现美国陆军于 1946 年 2月公开发表了第一台通用型电子计算机 ENIAC。莱昂企业高层对此极感兴趣,于是派人于 1947 年 5 月前往美国参访考察。

他们拜访了高士汀(前情提要:他在战时代表陆军派驻在摩尔电机学院,负责协调 ENIAC 的设计与建造。就是他主动把冯纽曼撰写的〈EDVAC 报告初稿〉分送给美、英两国的相关机构,促成了许多部冯纽曼架构的电脑诞生),表明想要建置一台电脑。高士汀好心的告诉他们不用舍近求远,离他们公司总部不远的剑桥大学就有团队正在打造电脑。

原来剑桥大学的物理学家威尔克斯 (Maurice Wilkes) 也拿到一份〈EDVAC 报告初稿〉,而且比图灵幸运的是,他有位研究生二次大战时曾在海军服役,负责设计雷达所用的延迟线记忆体,因此知道如何打造水银延迟线。

虽然技术上的障碍克服了,但剑桥大学校方对开发电脑兴趣不大,不愿给予经费,威尔克斯只好一边着手设计,一边寻找经费来源。没想到幸运之神再次眷顾,莱昂企业竟然主动找上门来,愿意赞助开发经费,以换取威尔克斯协助他们打造商用电脑。

威尔克斯设计的「电子延迟存储自动计算机」(Electronic Delay Storage Automatic Calculator,简称 EDSAC)  不到两年就完工,于 1949 年 5 月 6 日成功执行了计算平方数的程式,成为继曼彻斯特宝宝之后,第二台可存取程式的数位电脑。

EDSAC 创下的诸多第一

不过严格来说,曼彻斯特宝宝原本就是为了打造曼彻斯特一号而试做的先导机型,只能做简单的计算,输入/输出装置也相当克难,功能相当有限。因此若以真正具有 完整功能 的电脑而言,第一台可存取程式的电脑应该是 EDSAC;曼彻斯特一号则以 40 天的差距屈居第二。

完工后的 EDSAC,左方即设计者威尔克斯。图:Wikipedia

还有几项电脑史上的第一也与 EDSAC 有关。在机器刚开机时,会先有基本程序让相关元件就绪,这是靠一连串的电子讯号控制电磁开关来完成。负责程式设计的研究生惠勒 (David Wheeler) 将开机程序改用一组初阶指令 (initial orders) 控制,这组指令用英文代码描述,方便程式设计师以更直观的方式设定机器。

惠勒所设计的初阶指令就是 最早的组合语言 (assembly language),他因此被视为「组译器」(assembler,将组合语言转换成机器码的系统) 的发明人。1951 年,惠勒以〈用 EDSAC 做自动计算〉这篇论文取得博士学位,成为史上 第一位电脑科学博士

EDSAC 完工后,威尔克斯并没有敝帚自珍,反而很快地自 1950 年开始开放给外界使用,他为此与惠勒编写了史上 第一本电脑程式的教科书 ,让有意使用 EDSAC 的学者知道如何撰写程式。这其中有四位后来获得诺贝尔奖(两位合得 1962 年化学奖、一位获 1963 年医学奖,还有一位是 1974 年物理奖得主),他们还特别在颁奖典礼上,致辞感谢 EDSAC 对他们的研究有很大的帮助。

顺带一提,史上 第一个视觉化的电脑游戏 也是出现在 EDSAC 上。EDSAC 原本配有监测电路用的阴极射线管;1952 年,一位研究生写了井字游戏的程式,让人与电脑对弈,井字与 ”O”、”X” 符号就直接呈现在阴极射线管上。

世上首部商用电脑诞生

威尔克斯如愿完成 EDSAC 后,当然要履行对幕后金主莱昂企业的承诺。莱昂企业高层对电脑的冀望极高,特地设置了一个专责部门「莱昂电子办公室」(Lyons electronic office,简称 LEO),而且并非采购现成的机种,而是要自己打造量身订做的电脑;名称就取为「里欧一号」(LEO 1)。

第一部商用电脑「里欧一号」。图:Wikipedia

里欧一号完全参考 EDSAC 的设计,惟记忆容量扩增为两倍,很快就于 1951 年 2 月竣工。11 月,莱昂企业开始将订单、配销、库存等管理系统电脑化,首度实现今日通称的「管理资讯系统」(Management Information System),里欧一号也因此成为世上第一部商用电脑。

到目前为止,英国在电脑发展上仍然领先美国。尽管曼彻斯特大学与剑桥大学都是取得〈EDVAC 报告初稿〉后,才开始设计冯纽曼架构的电脑;其中几人还特地飞到美国,参加摩尔电机学院的暑期课程,才习得相关的电脑知识,但英国团队却比美国更早打造出机器。

英国除了率先达成好几项技术上的里程碑,在软体应用上也更勇于尝试。当莱昂企业开始导入管理资讯系统时,美国的电脑主要仍用于科学计算或为 *** 部门解决特定问题。至于掌握商用市场的 IBM,仍然用机电式的制表机,为客户处理简单的加减乘除。

英美两国电脑实力的消长

不过美国的落后纯属偶然。EDVAC 是因为核心成员纷纷离去,以致延宕到 1952 年 2 月才完工。悻悻然自行创业的莫奇利与艾科特因为从头开始,所以 1949 年 3 月才完成美国第一部可存取程式的电脑「二进位自动计算机」(Binary Automatic Computer,简称 BINAC),比英国的曼彻斯特宝宝晚了近一年。回到普林斯顿高等研究院的冯纽曼毕竟是学者而非工程师,直到 1952 年 1 月才所打造出 IAS 机器。

沉睡的 IBM 也即将苏醒。由于韩战爆发,美国国防部须要进行核弹的计算,IBM 终于在 1952 年 4 月推出高速运算的「国防计算机」(The Defense Calculator),这是 IBM 第一部冯纽曼架构的真空管电脑。既然都已经开发了,这又是通用型计算机,可以执行各种程式,那就更名为 701,推到商用市场试试看吧。于是 IBM 自 1953 年开始向企业用户推销 701,从此开启了 IBM 主宰中大型电脑市场的时代,也标志了美国后来居上的开始。

IBM 701 的运算单元。图:Wikipedia

顺带一提,文章一开头引述 IBM 总裁华生所说的那句话,据信其实就是出自他在 1953 年的股东大会上,报告 701 的销售成果时所说的:「我们巡回拜访客户前,原本预期订单顶多 5 台,结果拿了 18 张订单回来。」后来以讹传讹,才演变成他在 1943 年说了那句名言。

华生那次巡回其实只拜访了 20 家客户,结果高达九成愿意购置电脑,证明了商用电脑确实有相当的市场需求。IBM 光是隔年推出的平价机型 650,就在八年内卖出两千部,其它七家规模较小的电脑公司也都颇有斩获;市场上还帮他们取了「白雪公主与七矮人」的暱称。

美国电脑产业风起云涌,迅速地把原本领先的英国抛在脑后,实乃大时代下的必然结果。欧洲国家历经二次大战的蹂躏,国力严重耗损,相对地,美国本土则完全未受战火波及,加上为盟国生产大量武器军需,带动经济大幅成长,因而促进商用电脑的需求。而且如之前在介绍凡纳尔.布希时提到的,在他的大力推动下,美国 *** 将研究经费下放给大学或民间的实验室,不仅促进产业发展,也让技术在民间扎根,科技实力因而大幅领先全世界。

磁性记忆体

电脑相关的技术也是如此。以记忆体来说,水银延迟线与威廉斯管这两种装置都过于昂贵,使得电脑造价让企业用户望之却步。虽然早在十九世纪末,就有人利用电磁感应录下声音,但记录资料却始终难以实现。

直到 1947 年,美国一家「工程研究公司」(Engineering Research Associates) 才在海军的委托下,开发出「磁鼓记忆体」(Magic Drum Memory)。它的原理类似硬碟,只不过磁性材料是喷涂在圆筒表面。

1958年的磁鼓记忆体。图:Wikipedia

虽然磁鼓记忆体因为有转动的机械动作,资料存取速度比不上水银延迟线与威廉斯管,却因为容量大、可靠性高、无挥发性(意思是不插电时,资料也不会消失),成本又低,成为实现平价电脑的一大关键。IBM 650 就是用了磁鼓记忆体,才得以降低售价。

1949 年,磁性记忆体又往前推进一步。时任艾肯研究助理的华裔物理博士王安,在参与打造「哈佛四号」电脑时,发明了「磁芯记忆体」(Magic Core Memory)。这是将电线穿过许多磁环构成的阵列,没有任何机械动作,只有电流穿梭其中,所以速度飞快。但因为造价高昂,只用于高阶机种或是核心记忆体。

就在记忆体的技术取得新的进展之际,有一项革命性的发明也在贝尔实验室悄悄展开,这项发明将彻底改变电脑的样貌,将电脑带向另一个新世纪。那就是——电晶体。

计算机历史(IT人文类)

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电脑。

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