引言

1983 年1 月,“个人计算机”获评《时代》周刊“年度风云人物”。自此之后,公众对计算机的兴趣日渐增长。然而,那一年并非计算机时代的发端,计算机也不是第一次登上《时代》的封面。33 年前的1950 年1 月,《时代》刊发了一篇美国哈佛大学为美国海军建造计算机的专题报道。为吸引读者的注意力,杂志选取计算机头戴海军上校军帽的拟人化图片作为封面。再前推60年,1890 年8 月,广受欢迎的美国杂志《科学美国人》采用蒙太奇手法,在封面上展示了用于处理美国人口普查数据的新型打孔卡制表系统。不难看出,计算机的历史悠久而丰富,本书所阐述的正是这段历史。

20 世纪70 年代,当学者们开始研究计算史时,一种独一无二的大型计算机吸引了他们的注意力。如今,这种25 年前开发的计算机有时也称为“恐龙”,无论从哪个角度衡量,它都具备现代计算机的特征:它是第一种易于编程的计算系统,也是第一种能高速运行的电子设备。这种计算机主要服务于科学和军事领域,完全为数字运算而研制。为探寻这种计算机的史前史,历史学家勾画出一系列台式计算设备,它们源自哲学家布莱兹•帕斯卡和戈特弗里德•莱布尼茨在17 世纪所制造的模型,最终于19 世纪后期催生出台式计算器行业。历史学家的研究指出,模拟计算机与机电计算机在两次世界大战期间相继出现,它们取代了台式计算器,应用于特殊的科学和工程领域。第二次世界大战期间,对提高计算机运算速度的渴求直接催生出现代计算机。

上述解释大体正确,但并不完整。如今,研究科学家与核武器设计人员仍在广泛使用计算机,而组织机构中的绝大多数计算机另作他用,文字处理与业务记录存储便是一例。为探求这种变化的原因,我们必须从更广阔的角度入手,审视计算机作为信息设备的历史。

这段历史始于19 世纪初。西方国家因工业革命而出现的人口增长与城市化进程,推动企业和政府的规模不断扩大,信息收集、处理与通信的需求也随之增加。政府在人口统计方面力有未逮,电报公司难以应付大量电文,保险代理机构为广大劳工办理保单时也困难重重。

为应对信息增长,人们开发出新颖有效的系统。例如,英国保诚保险公司建立起一套高效运转的系统,利用专用建筑、流程合理化以及劳动分工来处理工业规模的保单业务。而到19 世纪的最后25 年,大型组织越来越依靠技术来满足信息处理方面的需求。紧随第一批美国大型企业出现的是商用机器行业,致力于为大公司提供打字机、归档系统以及复制和记账设备。

台式计算器行业的发展是这场商用机器运动的一部分。在之前的200 年中,台式计算器不过是为富人手工打造的奇珍异宝;而到19 世纪末,这种计算器大量投产并成为办公设备的标准配置。它首先出现在大型企业,之后进入规模渐小的办公室与零售机构。与之类似,开发打孔卡制表系统的最初目的是处理1890 年美国人口普查的数据,但这种系统在20 世纪上半叶获得了广泛的商业应用,并成为IBM 诞生的实际推手。

模拟计算也是一例,它同样诞生于19 世纪,在20 世纪二三十年代趋于成熟。工程师将问题简化为物理模型,据此测定需要计算的值。在电网、水坝与航空器的设计中,模拟计算机得到了广泛而有效的应用。20 世纪30 年代的计算技术有力支持了商业与科学应用,但未能满足第二次世界大战期间的军用需求,如密码破译、为新武器编制射表① 与核武器设计。老旧技术的不足之处有三:计算速度过慢;计算过程需要人工干预;不少最先进的计算系统功能单一,无法通用。

① 射表是为枪支、火炮等发射装置专门编制的数据表格,描述了仰角、射高、射程等性能诸元之间的关系,便于射手查阅。——译者注

由于战争的紧迫性,美国军方愿意不惜一切代价开发所需的各种计算机。数百万美元的投入,换来第一种电子存储程序计算机的诞生。讽刺的是,没有一台计算机赶在第二次世界大战结束前交付。尽管如此,这些计算机的军事和科研价值依然得到了肯定。到朝鲜战争爆发时,已有少量计算机在军用设施、原子能实验室、航空航天制造商以及研究型大学中制造完成并投入使用。

虽然研制计算机的初衷是进行数字运算,但一些研究团队已注意到计算机作为数据处理和记账机的潜力。ENIAC(第二次世界大战时期最重要的计算机)的开发人员从大学离职,转而研制为科学和商业市场服务的计算机。包括IBM 在内的其他电气制造商与商用机器企业也将目光投向这一领域。计算机厂商发现,政府机构、保险公司与大型制造商提供了现成的市场。

约翰•冯•诺伊曼在1945 年撰写的一份报告中提出计算机的基本功能规范,其中大部分规范至今仍然得到遵循。换言之,数十年来的不断创新始终没有背离最初的构想。这些创新可以分为两类。第一类创新是对各种组件的改进,以期获得更快的处理速度、更大的信息存储容量、更高的性价比、更好的稳定性、更少的维护需求,不一而足——与第一代计算机相比,现代计算机的几乎所有指标都要快上数百万倍。这类创新主要由制造计算机的企业完成。

第二类创新是操作模式的创新,但变革的推动者往往是获得政府资助的学术界。大部分情况下,在计算机制造商完善创新成果并纳入标准产品后,这些创新才转化为标准的计算技术。高级编程语言、实时计算、分时、联网、图形化人机界面是这类创新的五个显著例证。

尽管计算机的基本结构并未发生变化,但这些新组件与操作模式彻底改变了计算机的使用体验。我们今天认为理所当然的一些要素,比如一台能放在桌上并配有鼠标、显示器与磁盘驱动器的计算机,在20 世纪70 年代之前甚至是难以想象的。那时,多数计算机的售价高达数十万乃至上百万美元,大到要一个房间才装得下。用户很少有机会接触计算机,连看一眼也不容易。他们仅将记录程序的一摞打孔卡交给授权的计算机操作员,几小时或几天后再回来取走打印输出的结果。随着大型机日臻完善,远程终端取代了打孔卡,计算机的响应时间几乎缩短为零。然而,仍然只有少数获得权限的人员才能接触计算机。随着个人计算机的发展以及因特网的兴起,这一切都发生了改变。大型机并未像许多人预测的那样消亡,而计算技术现已走入千家万户。

随着计算机技术的成本越来越低,加之便携性提高,各种先前意想不到的新型计算机应用应运而生。时至今日,许多人的公文包、背包、钱包或口袋中的数码设备不仅可以兼作便携式计算机、通信工具、娱乐平台、数码相机以及监控设备,而且成为连接日益无所不在的社交网络的渠道。本书关于个人计算机和因特网的论述清楚地表明,计算机的历史与通信和大众传媒的历史已密不可分。但不要忘记,即便在Facebook、谷歌等前沿企业中,也仍然存在各种形式和意义的计算机:用于数据存储和分析的大规模大型机与服务器场①、程序员开发软件所用的个人计算机、由用户创造并消费内容的移动设备与应用程序,不一而足。随着计算机自身不断发展并产生新的价值,我们对计算机相关历史的理解也在加深。但这些新认知并非意在批驳或取代早期历史,而是对它们的扩展与深化,以期发掘出更多的联系,这一点请读者谨记在心。

本书分为四个部分。第一部分介绍电子计算机出现之前的计算模式;第二部分和第三部分论述大型计算机时代(大致从1945 年到1980 年),分别回顾计算机的诞生与发展;第四部分探讨个人计算机与因特网的源起。

第一部分包括三章,主要阐述早期计算史。第1 章介绍人工信息处理和早期技术。人们往往认为,信息处理在20 世纪才出现,但事实并非如此。复杂的信息处理既可以借助机器完成,也可以脱离机器进行——不依赖机器虽然较慢,但一样能实现既定目标。第2 章探讨办公设备与商用机器行业的起源。为理解第二次世界大战之后的计算机行业,我们必须认识到,这个行业的龙头企业(包括IBM)脱胎于19 世纪最后几十年中出现的商用机器制造商,它们主导了两次世界大战期间的创新。第3 章介绍查尔斯•巴贝奇在19 世纪30年代开发差分机的失败尝试。一个世纪后,哈佛大学与IBM 实现了巴贝奇未遂的心愿。此外,我们还将简要讨论与艾伦•图灵有关的理论发展。

① 服务器场是服务器的集合,通常由数千台计算机构成,主要用于集群计算。——译者注

第二部分论述电子计算机的发展,内容涵盖从第二次世界大战期间电子计算机的诞生,到20 世纪60 年代中期IBM 成为居于主导地位的大型计算机制造商。第4 章介绍美国宾夕法尼亚大学在第二次世界大战期间开发的ENIAC 及其后继者EDVAC。EDVAC 为之后的几乎所有计算机擘画出发展蓝图,其体系结构延用至今。第5 章介绍计算机行业的早期发展,并探讨计算机如何从承担数学计算任务的科学仪器转变为处理商业数据的设备。第6 章讨论大型计算机行业的发展,重点介绍IBM 开发的System/360 系列计算机。System/360 不仅建立起第一种稳定的行业标准,也确立了IBM 的主导地位。

第三部分选取若干重要的计算机创新并介绍它们的历史,涵盖从第二次世界大战末期计算机的诞生到第一代个人计算机的发展,时间跨度约为25 年。实时是重要的计算技术之一,第7 章结合机票预订、银行和自动柜员机、超市条码等常见的成熟应用场景讨论这种技术。第8 章探讨软件技术的发展、程序设计的职业化以及软件行业的兴起。第9 章介绍20 世纪60 年代末计算环境的部分主要特征,内容包括分时、微型计算机与微电子学的发展。公众普遍认为从大型机到个人计算机的转变是一日之功,本章意在纠正这种观点。

第四部分论述最近40 年的计算机发展史,计算机走入千家万户,成为大部分人生活中不可或缺的一部分。第10 章回顾微型计算机的发展历程。诞生于20 世纪70 年代中期的第一代业余爱好者计算机,到20 世纪70 年代末已发展为我们如今熟知的个人计算机。第11 章重点讨论20 世纪80 年代的个人计算机环境,通过CD-ROM 存储和消费类网络来实现用户友好性与“内容”交付是那段时期的主要创新。20 世纪80 年代也见证了微软与其他个人计算机软件公司非同寻常的崛起。第12 章探讨因特网,重点论述万维网及其在信息科学领域的先例,以及不断发展的商业与社会应用。

本书末尾列出的注释标明了引用资料的确切来源,感兴趣的读者可以从中找到一些关于计算史的重要文献。

目录

  • 推荐序
  • 译者序
  • 中文版序
  • 第三版前言
  • 致谢
  • 引言
  • 第一部分 时代之前
  • 第1章 人类计算员
  • 第2章 办公机械化
  • 第3章 巴贝奇梦想成真
  • 第二部分 登上舞台
  • 第4章 计算机诞生
  • 第5章 步入商界
  • 第6章 大型机成熟:IBM 崛起
  • 第三部分 创新发展
  • 第7章 实时:旋风降临
  • 第8章 软件
  • 第9章 计算新模式
  • 第四部分 走向个人
  • 第10章 个人计算机登场
  • 第11章 魅力渐长
  • 第12章 因特网
  • 参考文献