计算机发展史 第二代

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1、第四讲 第二代计算机4-1 晶体管的发明1997年，时代周刊记者在评选年度风云人物的文章里写 道：“新泽西州，50年前的这个星期，1947年12月23日一个 细雨朦朦的星期二午后，当贝尔实验室两位科学家用一些金 箔、一些半导体材料和一个弯曲的别针来展示他们的新发现 时，数字化革命诞生了。 同事们怀着好奇和羡慕，看着他俩演示这个被命名为晶体管 的能使电流放大并能控制电流开关的东西。” 两位科学家是布拉顿（W. Brattain）和巴丁（J.Bardeen）。 在晶体管发明过程中起到最关键作用的还有另外一位科学家 ，他的名字叫肖克利（W.Shockley）。第一只晶体管晶体管发明人肖克利毕业于麻省

2、理工学院的博士生肖克利，1936年来到AT&T贝 尔实验室工作，与布拉顿合作研究项目。工作之余，他们常 在一起讨论技术，希望能用研制一种取代电子管的新器件。二战结束后，巴丁也加入了肖克利研究小组，把目光集中在 具有半导体特性的晶体。肖克利提出了研究框架，巴丁熟知 固体物理学理论，布拉顿最擅长实验操作， 三位科学家珠 联璧合。1947年圣诞节前夕，布拉顿和巴丁已经用实验证明，只要两 根金属丝在半导体上的接触点距离小于0.4毫米， 就可能引起 放大效果。布拉顿以精湛的实验技艺，在三角形金箔上划了 一道细痕，恰到好处地将顶角一分为二。他们以弯曲的别针 做导线，使金箔压进了一块半导体晶体表面。电流表的

3、指示清晰地显示出，他们已经得到了一个有放大作 用的新电子器件。布拉顿在笔记本上写道： “电压增益100， 功率增益40。”肖克利闻声而至，作为见证者，他在这本 笔记上郑重地签了名。这种器件被他们命名为“晶体管”。1948年，美国专利局批准晶体管发明专利。然而，专利证书 只列着布拉顿和巴丁。肖克利毫不气馁，在同伴成功的激励 下继续研究，在一年之后发明了一种“结型晶体管”，成为现 代晶体管的始祖，有人恢谐地叫它“肖克利坚持管”。不久， 各种型号的晶体管纷纷涌现，不仅能替代电子管整流、检波 和放大，而且比电子管体积小、寿命长、不发热、耗电省。 为此，肖克利、布拉顿和巴丁分享了1956年诺贝尔物理奖。

4、贝尔实验室支持肖克利小组发明晶体管，最初目的是为了改 进电话继电器。因此，晶体管的第一个商业应用，是用它来 改装新型继电器。接着1954年，第一台晶体管手提式收音机 问世，50年代后期风靡一时。1948年7月1日， 美国纽约时报曾用8个句子的篇幅，简短地公布贝 尔实验室发明晶体管的消息。 它就像8颗重磅炸弹，在电脑领域引来一 场晶体管革命，电子计算机从此将大步跨进了第二代的门槛。 1955年， 贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC， 装 有800只晶体管，仅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。图25-6照片里 ，左蹲者为项目研究人员费尔科（J.Felker），他正用插件板为T

5、RADIC 输入指令；右立者是另一研究人员哈瑞斯（J.Harris），正拨动开关进行 操作。1997年，TRADIC项目成员莫瑞欧文（M.Irvine）还因此获得美 国计算机历史博物馆斯蒂比兹先驱人物奖。1. 查询网站:贝尔实验室www.bell-, 了解transistor的发明2. 用搜索工具找:tradic查询第一台晶体管计算机4-2 第二代电脑与磁盘机晶体管先声夺人， 闯进了电子管计算机的传统领域。IBM公司小沃森满腔 热情策划了该公司电脑换代的重大举措。他向各地IBM工厂和实验室发出 指令：“从1956年10月1日起，我们将不再设计使用电子管的机器，所有的 计算机和打卡机都要实现晶体

6、管化。”三年后， IBM公司在它的电脑产品700系列后加上了一个0，全面推出晶体 管化的7000系列电脑。 以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑，换下了诞 生不过一年的IBM709电子管计算机，从1960年到1964年一直统治着科学 计算的领域，并作为第二代电子计算机的典型代表，被永远载入电脑的史 册里。小沃森迅速把IBM的事业扩展到美国西海岸， 他下令在加利福里亚圣何塞 附近新建实验室和工厂，委派自己信任的工程师雷诺约翰逊（R. Johnson ）前往主理。中学教师出身的约翰逊是自学成才的发明家，过去曾研制出 一种能自动判分的阅卷机，在学校里广泛使用至今。1957年，他为IBM公 司开发

7、出新型电脑RAMAC（会计和控制随机存取计算机），其最大特点是 配置了世界上第一个硬磁盘。约翰逊将磁性材料碾磨成粉末，使其均匀扩散到24英寸铝圆盘表面。他 把50张这样的磁盘安装在一起， 构成一台前所未有的超级存储装置 硬盘，容量大约500万字节，造价超过100万美元。 硬盘机安装了类似于 电唱机那种机械臂，可以沿磁盘表面来回移动，随机搜索和存储信息。 硬磁盘处理数据的速度，比过去常用磁带机快200倍。约翰逊因此被誉为 “硬盘之父” ，他一直担任IBM研究实验室和其他部门的主管，帮助硅谷成 为世界磁盘工业的中心。他在教育技术、通讯技术、磁性材料等领域获 得90余项专利，直到1998年才离开人世

8、。在约翰逊领导IBM工程师研制硬盘过程中，一位名叫艾伦舒加特（ A.Shugart）青年工程师发挥了关键作用。 舒加特为IBM工作了十多年， 1969年，他离开“蓝色巨人”，建立舒加特合伙人公司。 1971年，他率先 研制出世界上第一片以塑料材质为基础的5英寸软磁盘。1973年， IBM公司首次提出“温彻斯特技术”：在硬盘高速旋转的过程中， 磁头与磁盘表面形成一层极薄的气泡间隙， 能在100微秒内读写数据。用 这种技术制造的硬盘，即我们今天各种电脑仍在使用的温式硬盘机。1974年，舒加特首次创办的公司倒闭，在朋友资助下，他开了一家酒吧艰 难度日。五年之后， 舒加特重返电脑行业， 在著名的硅谷腹

9、地，与过去 的几个同事共同创建了希捷（Seagate） 技术公司，专门为个人电脑研制 高性能的磁盘。1980年，希捷公司研制出第一台5英寸温式硬盘，容量达 510MB。舒加特领导的这家公司，目前已是资产数十亿、员工10余万人 的世界著名硬盘生产厂商。 www.4- computers/diskdrivehis.htm 硬盘的发展简史 4-3 单骑斗巨人 (小型机的诞生）这是IBM的黄金季节， 它稳稳当当独占鳌头，独领风骚。它登上了美国 幸福杂志500家企业排行榜的榜首，霸占着美国电脑三分之二以上的市 场。当“七个小矮人”唯“蓝色巨人”的马首是瞻之后，一枝独秀的IBM，就 再也没有人敢站出来与之

10、抗衡吗？ 早在1953年的冬天，就在IBM实验室大门外，有一位与小沃森差不 多年龄的 工程师，坚定地发誓说道：“我要在IBM的地盘上将IBM击败。” 虽然那时，他只有孤身一人，而且几乎是身无分文，他的大名叫肯奥尔森 （K.Olsen）。 奥尔森是在麻省理工学院氛围中成长的工程师，麻省理工学院的毕业生都把冯诺依曼当做心中的偶象，希望成为真正的电脑科学家。然而，奥尔森却偏要“下海”，他决定告别学院的研究工作，创办自己的电脑公司。 做出这个决定需要数十万美元。1957年盛夏，31岁的奥尔森和伙伴安 德森，钻进莱克星顿图书馆，从几本工商管理方面的教科书中，“抄”回了一 个“经营方案”。带着刚学会的“经

11、商知识”，他俩贸然来到一家风险投资公 司申请贷款。就像当年艾肯只身闯入IBM总部，向老沃森鼓吹马克1号那样 ，奥尔森也必须说服ARD投资公司的总经理多里奥特，他开门见山坦陈自己 的打算。“在我看来，您的公司编一份财务统计表或者花名册什么的，根本无需 使用数百万美元的大型电脑。 我们能造出一种比IBM更便宜的，由用户们自 己操作的小型计算机。我相信所有的人都可以与机器相互交流。世界上有许 多非常重要的事情，其实是可以用非常简单的方式解决的。” 多利奥特渐渐被奥尔森的设想迷住，不过他仍觉得面前两位青年锋 茫太露，与蓝色巨人IBM较劲可不是好玩的。“我可以为你们筹集7万元， 不过嘛，”多利奥特慢条斯

12、理地说，“你们不能用计算机做企业名称，董 事会决不会相信，在通用电器公司那样的巨头都栽了跟头的电脑行业， 你们能搞出什么名堂。” 奥尔森点头答应了条件，1957年8月，他的公司“数字设备公司” 在波士顿以南一栋破烂不堪的厂房里挂牌开张，企业名称的英文缩写是 DEC，D是数字，E是设备而C是公司。奥尔森恪守了诺言，DEC招牌上 没有“计算机”的影子，以制造电子设备为业，奥尔森把电脑梦深深藏进心 底。一年后，这家仅12人的公司站住了脚根，卖出近10万元的产品。 当DEC的羽翼渐丰后，他们悄悄开始了电脑研制。1959年，DEC的第 一台全晶体管电脑装配完成。为了不引起IBM的注意，奥尔森给它取名“

13、程序数据处理机”，简称PDP-1。PDP-1的体积只有一台冰箱大小，用户可 以从荧光屏上观察到机器处理数据的全过程，它是市场上第一台“有面孔”的 计算机。PDP-1型电脑在夹缝中成长， 一路顺风卖出53台，它使DEC销售额直 线上升，在第5个年头就创造了650万美元的奇迹。1965年，DEC公司不失时机地生产了一种价格最低、功能最强大的PDP-8 型集成电路计算机，被新闻传媒称作“迷你机”（Mini）即“小型机”。这种 机器，长61厘米，宽48厘米，高26厘米，可以放在一张稍大的桌上，售 价也只有25000美元，被公认为第一台标准小型机。成千上万家企业、 学校和科研部门转而购买小型电脑。到本世

14、纪60年代 末，DEC公司依托小型机正式崛起， 并带动约70多家电脑公司研制和生 产。整个七十年代，DEC公司集中力量开发PDP-11和VAX-11/780两大系 列小型机。 小型机大规模地普及，DEC公司的销售额以平均年增36的 速度高速增长。至1981年，这家公司在整个电脑行业已经仅次于IBM，在 小型机行业则独占鳌头。PDP系列计算机开发成功重大的意义在于： 小型化把电脑从专业机构的象 牙塔中解放出来， 直接交给广大非专业电脑人员使用，发动了一次解放 生产力的革命。1987年，DEC公司年收入超过100亿美元， 员工达到12万 ， 到达了辉煌的顶峰， 奥尔森也因此被誉为“小型机之父”。w

15、ww.nersc.gov “小型机时代” 还发生过一件竞争的趣事：1968年4月，PDP-8小型机4位 主要设计人员出走， 紧靠DEC租下一间美容院旧房，要与奥尔森竞争。 他们创办的公司名叫通用数据公司，英文缩写DGC，与DEC只差一个字 。1969年，DGC公司也推出了一个小型机系列Nova，即“新星”。与PDP 系列相比，Nova的结构更加紧凑， 第一年就卖出200台。至1979年， DGC公司销售了7万台Nova小型机，跻身美国最大500家企业的最后一名 。4-4 硅谷的诞生 1939年1月1日，两位大学毕业生在一间简陋的汽车库里，以掷硬 币的办法确定了创办公司的名称-HP公司；50年后

16、，这间车库 被确认为美国加里福利亚州历史文物硅谷诞生地，它极大地 影响了电脑发展的进程。 硅谷的诞生必须从斯坦福大学讲起。这所已有100多年历史的高等学府 ，当瑞典国王1984年访问该校时，竟有10位仍健在的诺贝尔奖金获得者 与他合影。它是美国铁路大王斯坦福为纪念他早逝的独子，斥巨资创办 的私立大学。斯坦福当年置地5万公顷，把校址选在了旧金山以南约50公里的圣 克拉拉郡，以帕洛阿尔托小镇为中心，包括约20公里宽的一片狭长的谷 地。那里土地肥沃，气候温暖宜人，到处栽满了果树，最负盛名的特产 是梅脯。斯坦福大学著名教授中，人们都听说过心理学家特曼的大名，却不 太清楚他有个名叫弗雷德特曼（F.Terman）的儿子。小特曼自幼多病 ，在家养病时迷上了无线电，所以报考大学时顺理成章地选择了电器工 程，因而没有继承父业。弗雷德特曼后来到麻省理工学院攻读博士，导师就是那位发明模拟 计算机的布什教授。布什一再向学生强调：大学不应该作为专修学问的 象牙塔，它要成