全球首台电子计算机

世界上第一台电子计算机

在科技发展的长河中，有许多里程碑式的发明改变了人类的生活和工作方式。其中，世界上第一台电子计算机——ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子数字积分计算机）的诞生，无疑是一个重要的转折点。它不仅标志着计算机科学的开端，还为后来的数字革命和信息技术的发展奠定了坚实的基础。

一、ENIAC的诞生背景

ENIAC的诞生与第二次世界大战密切相关。在战争期间，各国为了提升武器装备的效能，急需一种能够快速计算弹道轨迹的工具。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”，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。然而，当时的计算工具十分落后，每张射表都需要计算几百条弹道，而每条弹道的数学模型是一组非常复杂的非线性方程组，无法求出准确解，只能用数值方法近似计算。即使雇用200多名计算员加班加点工作，也需要两个多月的时间才能完成一张射表。这种低效的计算方式无法满足战争的需求，因此，研制一种高速的计算工具变得迫在眉睫。

二、ENIAC的研发过程

1942年，宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利（John Mauchly）提出了试制第一台电子计算机的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”，期望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度。美国军方得知这一设想后，马上拨款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特（John Eckert）为首的研制小组开始研制工作。预算经费为15万美元，这在当时是一笔巨款。

研制过程中，数学家冯·诺依曼（von Neumann）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题加入了研制小组。冯·诺依曼对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，他提出了电子计算机应该以二进制为运算基础，并采用存储程序方式工作，进一步明确了整个计算机的结构应由运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置五个部分组成。这些理论为后来的计算机发展奠定了坚实的基础。

经过数年的努力，ENIAC终于在1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学宣告诞生，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，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它包含了17468根真空管（电子管）、7200根水晶二极管、1500个中转、70000个电阻器、10000个电容器、1500个继电器和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。

三、ENIAC的特点与功能

尽管ENIAC体积庞大、耗电惊人、运算速度不过几千次，但它比当时已有的计算机要快1000倍，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。这些特点使得ENIAC成为当时运算速度的绝对冠军，并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。

ENIAC能够解决各种复杂的数学问题，包括平方和立方运算、计算正弦和余弦等三角函数的值等。以圆周率的计算为例，中国的古代科学家祖冲之利用算筹耗费15年心血才把圆周率计算到小数点后7位数；而使用ENIAC进行计算，仅用了40秒就达到了这个记录，还发现前人计算中的错误。

四、ENIAC的应用与影响

ENIAC在第二次世界大战期间被军方用于计算炮弹的弹道，为战争胜利提供了有力支持。战后，ENIAC被用于科学研究，包括研制第一颗氢弹等。它的出现为科学研究开辟了新的机会，使得进行以前不可能的复杂计算成为可能。

ENIAC的诞生宣告了一个新时代的开始，从此科学计算的大门也被打开了。它奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元。在ENIAC开发之后的几年里，计算机技术继续以快速的速度发展。20世纪50年代和60年代，开发了新的编程语言，使人们更容易为计算机编写软件。20世纪70年代微处理器的发明使得制造更小、更强大的计算机成为可能。在20世纪80年代和90年代，个人电脑和互联网的发展改变了我们的生活和工作方式。

今天，计算机已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。我们用它们来交流、工作、学习和娱乐自己。它们彻底改变了金融、医疗和教育等行业，使之能够比以往任何时候都更快、更高效地执行任务。可以说，ENIAC的影响是巨大的，它继续影响着我们今天的世界。

五、ENIAC的纪念与传承

为了纪念ENIAC的诞生，1996年美国副总统阿尔·戈尔（Al Gore）来访，庆祝了ENIAC成立50周年。旧电脑的剩余部分最后一次被启动。现在，ENIAC在美国陆军野战炮兵博物馆和宾夕法尼亚大学长期展览，成为计算机科学发展的珍贵历史见证。

ENIAC的研制是一项里程碑式的成就，它彻底改变了我们处理信息的方式。从ENIAC开始，计算机经历了从大型、笨重的机器到我们今天使用的时尚、强大的设备的演变。这一过程中，无数科学家和工程师付出了辛勤的努力和汗水，他们的智慧和创新精神值得我们永远铭记和学习。

总之，世界上第一台电子计算机ENIAC的诞生是计算机科学发展的一个重要里程碑。它不仅为战争胜利提供了有力支持，还为科学研究开辟了新的机会，推动了计算机技术的快速发展。ENIAC的影响深远而广泛，它将继续激励着我们探索未知、追求创新的脚步。