计算机:从30吨的庞然大物,到口袋里的电脑

计算机:从30吨的庞然大物,到口袋里的电脑

30吨的庞然大物

1946年2月14日,情人节,费城宾夕法尼亚大学的一个房间里挤满了人。

大家围在一台巨大的机器周围,看着指示灯一排排亮起来又灭掉。这台机器叫ENIAC,电子数字积分计算机,是世界上第一台通用电子计算机。

这东西有多大呢?长30米,高2.4米,重30吨。一万八千多根真空管、七万个电阻、一万个电容,电线加起来有八百多公里长。耗电150千瓦——一开机器,周围半个街区的灯都得暗一下。

当时有个段子,说ENIAC每出一次故障,操作员就得拿着手电筒在一万八千根管子里找哪根烧坏了。平均每七分钟坏一根,换一根只要15分钟。即便这样,每天也得有好几个小时在修机器。

ENIAC是干嘛用的?算火炮弹道。二战时,陆军打炮得算弹道表,每一种炮、每一种角度、每一种天气,都得算出炮弹飞哪儿去。靠人算的话,一个熟练的计算员算一条弹道得20个小时,ENIAC呢?30秒。

虽然快,但这玩意儿跟现在说的"计算机"差得远。编程不是敲代码,是靠插线板和开关。你想换个程序,就得把几千根电线重新插一遍,一次编程可能要好几天。

但不管怎么说,ENIAC开了个头,证明电子管计算机可行,速度也比机械快太多。1946年全世界也就那么几台计算机,每台都是国家级的宝贝。那时候没人能想到,五十年后,几乎每个人口袋里都装着一台。

冯·诺依曼架构

ENIAC造到一半的时候,一个叫约翰·冯·诺依曼的数学家路过了莫尔学院。

冯·诺依曼是个传奇人物,匈牙利犹太人,从小就是神童。他参与过曼哈顿计划,后来又搞博弈论,是那种横跨好几个领域的天才。

他看了ENIAC之后,觉得这东西设计上有个大问题:程序和数据是分开的,程序是硬接线的,数据存在别的地方。每次换程序就得重新接线,太麻烦了。

1945年6月,冯·诺依曼写了一份报告,叫《关于EDVAC的报告草案》。报告里提出了一个关键的想法:把程序和数据都存在内存里,计算机从内存里取指令,一条一条执行。

这就是著名的"存储程序"思想,后来被称为冯·诺依曼架构。

这个架构说起来简单,就五部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。程序和数据都放存储器里,控制器一条条取指令出来,运算器算完再放回去。

就这么一个简单的结构,从1945年用到今天。你手里的手机、桌上的电脑、机房里的服务器,骨子里全是冯·诺依曼架构。七十多年了,算力涨了几百亿倍,架构还是那个架构。

后来很多人说,冯·诺依曼不是第一个想到存储程序的人,图灵更早。但冯·诺依曼把它系统地写出来了,而且写得特别清楚,所有人一看就懂。

有时候,第一个说清楚的人,比第一个想到的人更重要。

从大房间到办公桌

计算机造出来了,但太贵了。

五十年代的大型机,一台几百万美元,还得专门修机房、配空调、养一队技术人员。能用得起的只有政府、军队和大公司。IBM在这个领域称霸,客户也就那几百个。

很多人觉得计算机就应该是这样的,大家伙,放在玻璃房子里,穿着白大褂的人才能碰。

但总有不信邪的。六十年代末,DEC公司出了PDP系列小型机。比大型机小多了,大概一个冰箱那么大,价格也便宜,几万到几十万美元一台。大学实验室、小公司都买得起。很多工程师第一次不用排队等大型机了。

1971年,英特尔的工程师费德里科·法金搞出了4004微处理器——把一整个CPU做在一颗芯片上。虽然只有2300个晶体管,性能还不如ENIAC的万分之一,但它只有指甲盖那么大,价格只要几十美元。

微处理器出来之后,一些电子爱好者坐不住了。1975年,MITS公司推出了Altair 8800,就是一套套件,你自己买回来焊,焊完了是一台能用的电脑。什么显示器都没有,面板上全是开关和小灯,你拨开关输入程序,看小灯输出结果。

就这么个破玩意儿,卖疯了。《大众电子学》杂志封面一登,订单像雪片一样飞过来。因为这是普通人第一次能拥有自己的计算机。

那几年,全美国冒出了一堆电脑爱好者俱乐部。最有名的是旧金山湾区的家酿计算机俱乐部,一群怪人每个礼拜聚在一起,聊怎么改机器、怎么写程序。

惠普工程师史蒂夫·沃兹尼亚克在家酿俱乐部展示了自己攒的一台电脑,有键盘有显示器,还能跑BASIC语言。他的朋友史蒂夫·乔布斯看了说,这玩意儿能卖钱。

两个人凑了一千多块钱,在车库里攒机器。1976年,苹果公司成立了。

两个年轻人和口袋里的电脑

差不多同一时间,西雅图有两个年轻人也在盯着Altair。

一个叫比尔·盖茨,哈佛大学的辍学生,一个叫保罗·艾伦,是他的发小。他们看到Altair的报道之后,觉得这东西需要软件——具体来说,需要一个BASIC语言解释器。

他们给MITS公司写信,说我们能写BASIC,你们要不要?MITS说行啊,你们来演示一下。这时候他俩还一行代码都没写呢。接下来的八个星期,两个人在学校的计算机中心熬夜赶工,最后演示成功了。

1975年4月,微软公司成立了。微软比苹果还早一点。

1977年苹果出了Apple II,这是第一台真正意义上的"个人电脑"——有塑料壳子,有键盘,能接电视当显示器,插软盘,普通人买回来就能用。Apple II卖了几百万台,把电脑从爱好者圈子推进了普通家庭和办公室。

但苹果是封闭的,硬件软件全自己做。微软不一样,不管谁做硬件,盖茨都给他提供软件。

1980年,蓝色巨人IBM决定搞个人电脑。他们本来找Digital Research公司要CP/M操作系统,结果那家公司的老板加里·基尔代尔那天去开飞机了,没空签保密协议。IBM的人转头找了微软。

盖茨抓住了这个机会。他手里本来没有操作系统,就花了七万五千美元从西雅图一家小公司买了个叫QDOS的系统,改一改叫MS-DOS,给IBM用。更关键的是,他保留了授权给其他厂商的权利——IBM PC卖得越好,兼容机越多,微软赚得越多。

这是计算机史上最划算的一笔买卖,换来了后来几十年的操作系统垄断。

1984年苹果出Macintosh,第一次把图形界面和鼠标带给普通用户。乔布斯从施乐PARC研究所"借"来了图形界面的想法——施乐自己不知道这东西值钱,被乔布斯低价换走了。

比尔·盖茨一看图形界面这么好用,也搞了个Windows。乔布斯气坏了,把盖茨叫到苹果总部骂了一顿。盖茨慢悠悠说了一句:咱们俩都有个有钱邻居叫施乐,我溜进去想偷台电视,结果发现电视早被你偷走了。

1995年Windows 95发布,一炮而红。Wintel联盟统治了个人电脑市场近三十年。

2007年乔布斯发布iPhone,把电脑塞进了每个人的口袋。今天全世界有超过60亿部智能手机,相当于地球上绝大多数人都有一台属于自己的电脑。

从30吨的ENIAC到口袋里的手机,这才七十多年。1943年IBM董事长托马斯·沃森说过,全世界大概只需要五台计算机就够了。这话后来经常被拿来当笑话。

但你想想,1943年的时候,谁能想到七十年后,几乎每个人的口袋里都有一台呢?