德国和英国的超级计算机技术（世界信息技术史美国第一台电子计算机的诞生）

第二次世界大战中的军事家们都把飞机当作头等的战略武器。飞机的速度快、攻击性强，使用它和防御它都是同等重要的。胜利虽然总是在进攻中取得，但没有有效的防御就谈不上进攻;以攻为守只有战术的意义，攻守并用才具有战略的价值。

防御不论在战术上还是在战略上都应当是积极的，即只有攻击性的防御才是有效的防御。因此，如何击落飞机和各种高速的飞弹便提到了军事科学的议程上来了。

在弹道导弹、激光武器和波束武器等现代进攻性和拦截性武器诞生之前，还得依靠常规火炮来拦截。弹道计算问题迫在眉捷，是当务之急。

1935年，美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁试验基地建立起一个分部，专门从事弹道的计算。该分部在1938年改名为“弹道研究实验室”，由佐尼格(H.Zonig)任主任，维伯伦(O.Veblen)任他的军事顾问。

佐尼格在那里组织起科学顾问委员会，招聘了各领域许多著名科学家，如空气动力学家德菜顿(.H.L.Dryden)、卡曼(T.von Kar-man)，诺贝尔奖金获得者拉比(I.I.Rabi)、尤里(H.C.Urey)，电子管发明家哈尔(A.W.Hull)，数学家、计算机理论 莫 基 人 冯· 诺伊曼(J.vonNeumann)，以及天文学家拉塞尔(H，N，Russell)，等等。

“弹道研究实验室”同宾夕法尼亚大学情同手足，前者送一百名大学毕业生在宾夕法尼亚大学学习差分计算机。他们还委托该学校对实验室的几百名军事工程人员进行短期培训，以造就计算弹道的人才。

可以说，阿伯丁的“弹道研究实验室”是当时世界上最大的计算中心。可是，他们使用的计算工具简直不能与现代的计算机相比。

贝尔电话实验室发明继电器计算机，国际商业机器公司的IBM600系列计算机，以及差分计算机就是他们最重要的计算工具。此外，大多数工程师还在操作台式机械计算器。

那个时候在美国仅有四台差分计算机，两台属于麻省理工学院，一台属于通用电气公司，一台属于宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院。弹道研究实验室的差分计算机是后来模仿莫尔学院的机器制造出来的。

1500000000在这里出现了人力与智力的矛盾，任务与工具不相适应的情况。自从牛顿和笛卡尔时代以来，人们习惯了连续变化的现象。这些现象经过简化或模拟化，大凡可用一条曲线或一个微分方程来表示。

然而，对于一个既包含变量又包含参量的微分方程，要计算曲线各点精确的坐标，则难以用模拟计算的方法来实现。而必须用分离数字的计算方法。这种计算方法非但手工计算无法完成，就连差分计算机也得在非常宏观的时间内才能完成。

举例来说。对于d2y 2 6(1 Kcost)y=0这个二阶微分方程，要求出€=1，2，3，……10和K=0.1，0.2，0.3……1.0时所对应的解，就得分100组来计算。如果用差分方法求解，在0≤t÷区间，对于^t=0.0004就应有7，850条“线”，每条线至少要用十道乘法和更多的加、减法。

这样，要把这个微分方程的曲线全部描绘出来，至少要运算7，850，000道乘法，和数目更多的加法和减法。用当时最快的计算机来解这道题目，也得花上半年时间!

弹道虽然比这种曲线简单，但要把各种型号、各种口径的炮弹的轨道计算出来，其计算量则无异于天文数字。弹道研究实验室数学家戈德斯坦(H.Goldstine).在1941年指出，计算一个弹道平均需要750道乘法和更多的加、减法。

如果考虑各种初始条件(如方位角、脱腔速度、气温和湿度、大气压等等)，一种型号一种口径的火炮的完整的火力表，应该包括两千到四千个弹道。如果一个人用台式计算器计算，十秒种运算一道乘法，12小时才能完成一个弹道计算。

按照这种速度来计算一个火力表，其工作量是可想而知的。即便用差分计算机来计算，也要30天才能算出一个火力表。各种型号各种口径的火炮的火力表要到哪一天才能完成?要完成这项任务，就得研制一种比差分计算机快成千成万倍的新型计算机。

研制电子计算机就被当作一项当务之急的任务提出来了。1.早在1935年，美国人阿丹纳索夫(J.Atanasoff)就已经发明了一种小型电子计算器，运用高斯消除法来解联立方程。他的这台电子计算器未能引起人们注意，对后来的电子计算机也没有直接的影响。

1941年，阿丹纳索夫构思出一种电子数字差分分析器，并将他的设想告诉了莫尔电气工程学院的莫奇利(J.Mauchly)教授，引起莫奇利极大的兴趣。莫奇利向戈德斯坦建议用电子管代替继电器来制造快速计算机，得到戈德斯坦大力支持。

文天干1943年4月，莫奇利、伊克特(J.P.Eckert)和布赖勒(J.G.Brainerd)写出了《电子差分分析器的报告》，提交陆军弹道研究实验室。他们的方案很快就列入了陆军军械部的总体计划。

同年6月5日，联邦政府与宾夕法尼亚大学签订了代号为W-670-ORD-4926的合同，并投资十万美元的研制经费。莫奇利负责这项工程的逻辑设计，伊克特负责电路设计，戈德斯坦协助他们工作。

1944年夏天，他们完成了电子计数器、累加器的设计和制造，基本逻辑电路的设计也已经完成。美国第一台电子计算机——“数字集成器和计算机”ENIAC(Number Integrator and Computer)就在这紧张的年月制成了。

1945年12月，它开始解弹道实验室送来的第一道题目，大约在第二年的二月就完成了计算。遗憾的是，它来得太晚，未能参加第二次世界大战。它被运到洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)原子弹试验场，用于计算原子弹爆炸的突变问题。

后来又被运到阿伯丁空军试验场，一直运行到1955年10月才停止工作。ENIAC计算机使用了18，000个电子管，占地面积1，500平方英尺，重30吨，功率150千瓦。

它是一台十进制并行计算机，能同时处理十个十进制的数据。它的时钟频率为十万赫兹，比继电器计算机的速度快一千倍，0.2毫秒完成一道加法，2.8毫秒完成一道乘法。

但是，它不具备存储程序的能力，程序要通过外接电路板输入。改变程序必须改接相应的电路板，每换一个类型的题目，就得设计相应的外接插板。