复数计算器–Model I与BCD混合编码及可远程连接的C/S架构

1939年10月,斯蒂比茨带领贝尔实验室的团队完成了专门用于进行复数运算的复数计算器,后人也称之为Model I。它是世界上最早的电磁式计算器,使用继电器组成的运算单元。Model I只支持复数的乘除运算,而没有实现最基本的加减,因为贝尔实验室认为加减法足够简单,只需要口算就够了,再不济也可以直接使用现成的机械计算器。不过后来他们惊喜地发现,只要不清空前一个数,在此基础上把新的数和1(或-1)相乘,就相当于与前一个数求和(或求差)。Model I进行一次复数乘法用时约30~45秒。

在最终实现的时候,为了电路实现的简单,Model I并未完全采用二进制,而是引入了一种混合编码方式BCD(binary-coded decimal,二进制编码的十进制),将十进制数的每个数位都用4位二进制码表示。每个数位上的值进行运算时都是二进制的,用继电器实现运算,而在整体上又表现成十进制。这说明当时的人们还没有完全理解二进制运算带来的进步,更多的是认可继电器开关对比机械传动还来的效率上的提升。

Model I的另一大亮点是它首次采用了操作终端和后台计算明确分离的架构,用现在的行话讲,就是C/S(客户端/服务器)架构。斯蒂比茨为Model I配备了3台操作终端,用户在任意一台终端上键入要算的式子,后台将收到相应信号并在解算之后传回结果,由集成在终端上的打字机打印输出。

只是这3台终端并不能同时使用,像电话一样,只要有一台“占线”,另两台就会收到忙音提示。Model I不仅是第一台多终端的计算机,还是第一台可以远程操控的计算机。贝尔实验室利用自身的技术优势,在达特茅斯学院(Dartmouth College)和400多公里开外的纽约本部之间搭起线路。1940年9月9日,斯蒂比茨带着一台小小的终端来到学院演示,不一会就从纽约传回结果,在与会的数学家中引起了巨大轰动,他们纷纷上台亲自验证,其中有很多计算机史上鼻祖级的人物,包括日后大名鼎鼎的冯·诺依曼、“控制论之父”诺伯特·维纳(Norbert Wiener)、“人工智能之父”约翰·麦卡锡(John McCarthy)和“ENIAC之父”约翰·莫奇利(John Mauchly)等。斯蒂比兹由此成为远程计算第一人。(考虑到电话公司是干什么的,远程计算由贝尔实验室发明似乎也是一种必然)

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