ENIAC

ENIAC 是世界上第一部可變程式的電子計算機。 雖然是電子的，但是基本設計的雛形還是沿用機械與電機計算機的概念， 只是將所有的機械元件換成真空管以換取更快的速度。 John William Mauchly (1907--1980) 和 John Presper Eckert (1919--1995) 的最主要功勞， 在於發現並且克服一個接著一個前所未見的技術上困難。 因此我們可以說，ENIAC 代表著從機械到電子的量變； 至於根本設計的質變呢，則是在 von Neumann 加入了設計工作之後， 才一起合作完成的。 我們今天看到的電子計算機，是質變後的結果。 所以，ENIAC 和今日的電腦的許多不同，也就不足為奇了。 以下，我們要介紹一些 ENIAC 和今日計算機的基本不同處。 瞭解這些歷史，也許有助於瞭解今日電腦的設計概念。

左邊照片中，坐著的是 Mauchly，旁邊是 Eckert。 這應該是 1960 年代的照片。 當 ENIAC 計畫開始的時候，Mauchly 是教授，Eckert 是實驗室裡的研究助理。

ENIAC 的設計與實作計畫，當初是向炮兵指揮部申請的經費 (最後的總花費是 1940 年代的五十萬美元)， 所以最初的目的是做彈道計算。 但是 ENIAC 是可變程式的計算機，例如 1949 年 9月， ENIAC 在彈道實驗室花了 70 小時計算圓周率 pi 到 2,037 位。 他們用了 Machin's 公式：

                        1               1
        pi = 16 arctan(---) - 4 acrtan(---)
                        5              239

若要談固定程式 (只能做幾種固定的工作，例如 Pascal 加法器) 的電子計算機， 則要推給英國的 Colossus。它在 1943 就能運作，不過當時是最高機密， 一般相信就連美國政府都不知道。 它的唯一工作就是：破解納粹通訊密碼。 左邊的照片，就是神秘安裝在地道中的 Colossus。

真空管計算機的想法，最被人懷疑的問題之一， 就是如何保持穩定運轉。 ENIAC 需要 17468 根真空管，那個時代的真空管不但昂貴而且不穩定。 Eckert 的創造性貢獻之一，是嚴格控制電流和電壓在一個小範圍內， 以降低真空管的損壞率，並連接小燈泡在面板上， 以便快速找出不良的管子。這種一大片燈泡在面板上閃爍的情景， 造成動人的高科技印象，後來我們在電影中看到的電腦， 多半都是這副模樣。儘管後來的電腦改用電晶體或積體電路， 不再需要那些小燈泡來幫助維修，電影裡面還是這樣演。 Eckert 每說到這件事就會一直笑個不停。

左邊這張照片，是目前放在美國華府 Smithsonian 博物館的 ENIAC 一部分， 可以看到她的真空管。 這些汎紅的照片都是單維彰在 1994 年遊訪的時候拍攝的。

課外讀物：
[1] Eckert 訪談 (1988) http://www.si.edu/resource/tours/comphist/eckert.htm
[2] Eckert 十四歲的發明 http://www.computer.org/annals/an1996/a1025abs.htm
[3] ENIAC 事實簡錄 http://inventors.about.com/education/inventors/library/weekly/aa060298.htm
[4] U Penn 圖書館所做的 Mauchly 特展 http://www.library.upenn.edu/special/gallery/mauchly/jwmintro.html
[5] U Penn 舉行的 ENIAC 五十周年慶祝大會，有 ENIAC 線上模擬機 http://homepage.seas.upenn.edu/~museum/
[6] Colossus 的歷史重現計畫 http://www.cranfield.ac.uk/ccc/bpark/colossus-update.html
[7] Machin's 公式的推導短文 Machin Formula (pdf)