为了迎接即将奠基的计算机博物馆,特发此文。
60年了,我们不断得到新的信息装备,社会和人们的生活都在快速变化。当然,也要不时回看,看看前人是如何创造的,一路走来的艰辛与喜悦。中国现在还没有计算机博物馆(年内就会动土),绝大部分创业的功勋设备都被毁坏,几乎消失殆尽。但是创业前辈,一代人的奉献依然存在。前些年使用电脑上网、交流的博友,现在大部分都用上了智能手机,希望大家都能抽时间看一下本文(演示机器的视频正在寻找),看看早年的科学家是如何工作的,因为国内外的科学家一步步地创造,才有了我们今天的信息化生活。
英国复原1951年的电子数字计算机(补充版)
2012年11月20日,在英国国家计算博物馆,志愿者重新启动哈威尔·德卡特伦十进制电子管计算机(Harwell Dekatron),这是20世纪50年代初的2.5吨的怪物,一台现存的最古老的工作方式的电子数字计算机。
这台电子计算机使用充有气体的管,机械继电器,和纸带存储来运行。这是一个巨大的设备,它的运行是缓慢的,还卡卡作响,真要命。
花了约半小时暖机。
Peter Burden (左) 和 Frank Hawley在为当地锁匠调试一个哈威尔十进管计算机的设计程序,大约1963年拍摄。
6位志愿者用近两年半的时间修复了机器,完成让纸带程序运行的计划。
注入天然气之后(如何操作,如同冰箱充氟?),存储管管子亮了起来,计算机咔咔响着,灯光在各处此起彼伏地闪烁。30几秒钟之后,61岁的打印机打出来一个简单的乘法问题的答案,自20世纪70年代以来这是它的第一份工作。
十进管存储器的原设计者及其几个早期的运营商,赶到位于伦敦布莱切利公园的国家计算机博物馆,参加重新启动活动。
“机器工作很完美”,领导恢复工作的凯文·穆瑞尔(Murrell)说。
这台哈威尔十进制计算机始建于1951年,处理器速度估计可达到100次/每秒左右,使用充满气体的十进计数管,充当非永久性存储器(工作需要电力供应)。“哈威尔”可存储大约7200字节信息,为位于哈威尔的英国的核研究设施进行了6年的数值计算。
“哈威尔”是当时世界上仅有的十几台电脑之一。令人感到吃惊的是,这台电脑在经历了60年的岁月变迁后仍然健在,相比之下,其他同龄电脑早已经被回收或者毁坏。1951年,这台计算机在哈威尔原子能研究基地首次投入使用。在使用这台电脑实现自动运算之前,基地的一群接受过高等教育的年轻人一直使用机械手工计算器进行计算,既费时,又耗力。
当时,手摇方式的“机械计算机”——工作人员需要手工记录信息——曾向“哈威尔”发起挑战,但在短短半小时后便败下阵来。
1957年,这台电脑在哈威尔基地报废。当时,基地的一名富有想象力的科学家组织了一场面向教育机构的比赛,获胜者可拥有“哈威尔”。伍尔弗汉普顿与斯塔福德郡技术学院(WITCH)最终获胜,“哈威尔”也随之更名为“WITCH”。
1973年之前,这台电脑在那里担任了几十年的教学工具,吉尼斯世界纪录宣布它是世界上最耐用的电脑。
“WITCH”曾在伯明翰科学与工业博物馆展出,1988年左右拆解而后放入博物馆仓库,从此被人遗忘。这台电脑采用828个十进计数管,480个继电器和大量纸带记录器。
穆瑞尔表示:“看到它再次工作,我的心情非常兴奋。它让我回想起自己的少年时代,可能正是这台电脑促使我投身计算机领域。你能够看到它的内部机制,这在现代电脑身上是不可能的。我们希望这台电脑能够继续鼓舞现在的孩子,培养他们对计算机学的兴趣。”
穆瑞尔说,“它可以完美地完成复杂的方程式,相当于两位数学家使用机械计算机的速度。它在设计上并不注重速度,而是注重可靠性。在设计上,‘哈威尔’可以连续工作几天,不出任何错误。
大约3年前,凯文·穆瑞尔翻阅国家计算博物馆保存的电脑设备照片。一个东西冒出来, “画面的一个角落里是一个小的控制面板”,他回忆说。“我看着它想起来,我知道这个控制面板,想起好多年前的机器。”
穆瑞尔和一组志愿者成功找到了大约99%的零部件。当时,它已经在伯明翰博物馆的藏品中心尘封了20多年。
他们利用最初的电路图和照片修复这台电脑。此外,他们还求助于早先的设计师,一些人已经八九十岁。修复工作负责人、博物馆志愿者德尔维-霍尔德表示:“修复工作是一项莫大的挑战,需要与大量零部件打交道,例如电子管、继电器和纸带记录器。现在,这些东西已经很难见到了,早已在现代电脑身上消失。团队中年长的人重拾老旧的技能,年轻点的不得不从头学起。”
令人惊讶的是,约95 %的机器仍然保存良好。因而,经过几年对机器4000接口和828个十进管的清洗,重新布线和维修电源,历史悠久的计算机重新变得完好。它使用充满气体的十进管计数管,而不是你会在现代计算机中看到的晶体管。修复小组认为,经过了60年的时间,这些管子仍然非常非常好用。
计算出来的值存储在一个环绕阳极布置的10枚阴极里,透明的管子是一个可以实际看到数值的存储器。“你可以看看在内存位置,包含着三个数字。”
十进管子是依照节拍逐步进位的,成为计算机科学博物馆里一个很好的可见的计算机教学工具,凯文·穆瑞尔说。
性能有限
“哈威尔”电脑使用充满气体的十进计数管充当非永久性存储器,因为当电力关闭时,存储内容就会消失,这和现代电脑中的随机存储器(RAM)有点相似。“哈威尔”的存储器只能存储大约7200字节的信息,而一部采用固态存储器的16GBiPhone,存储量几乎是“哈威尔”电脑200万倍。
运算和处理
“哈威尔”运算相当稳定,从1952年5月到1953年2月的8个月时间中,“哈威尔”电脑平均每周能毫不懈怠地工作80个小时。一次圣诞节和元旦假期前,工作人员通过“穿孔纸带”将数英里长的输入数据信息交给“哈维尔”运算和处理,当工作人员10天后休假回来时,发现“哈威尔”仍在勤勤恳恳地进行着运算工作。
冷阴极辉光数码管
冷阴极辉光数码管中一个阳极和10个分开的阴极组装在一个外形酷似普通电子管的玻璃壳内,每一个阴极占据36度空间,根据类似钟表的位置,就可以确认存储的数值。哈威尔计算机就使用了早期的环状数码管(如何充气?还不清楚)。
后来将每个阴极单独做成一个十进制数码,共有0~9十个数码(阴极),互相重叠,但留有一定间隙,当阳极通过限流电阻加上高电压时,任何一阴极与阳极间电压大于起辉电压时,该阴极便发出桔红色的辉光,并显示出相应的数码。当阳极与阴极加电压低于熄灭电压时,则阴极停止发光,数码消失。