转载自朗哥编程  原创  郎宏林

从爱迪生效应到弗莱明的二极管，再到德福雷斯特的三极管。电子管从一个单向导电的电子元件升级成了能放大信号的电子元件。

电子管的出现促进了人类第一台通用电子计算机——ENIAC的诞生。1943年，美国陆军军械部底下有个弹道研究实验室，专门研究炮弹的弹道轨迹，即大炮打出去的炮弹，到底会落在哪个地方？

你别觉得这是小事。炮弹这东西，初速、仰角、风向、气温、空气密度、甚至地球自转，都会影响落点。每一种新炮、每一种新弹药，都得事先算出一张完整的“弹道表”——炮手拿着这张表，才能在战场上瞄得准、打得中。可这张表怎么算出来的呢？全靠一群被称为“人类计算机”的计算员，拿着计算尺和手摇计算器，一道公式一道公式地手算。

算一条完整的炮弹弹道轨迹，一个熟练的计算员不眠不休也要花上将近20个小时。而一张弹道表需要算几百条不同角度、不同初速的弹道。实验室里雇了上百名女计算员，三班倒连轴转，计算效率非常低下且容易出错。

在这样的背景下，物理学家莫奇利提出了一个大胆构想：能不能用电子管搭建一台机器，让电子代替人工完成计算？

图：一条炮弹弹道轨迹，人工计算需要约20小时，ENIAC只需约30秒

莫奇利任职于宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院。他此前研究气象时，就曾设想依靠机器来预测天气。他也见识过依靠继电器搭建的早期计算机，很清楚这种 “咔哒咔哒” 不停切换的机械开关，运算速度实在太慢。莫奇利敏锐地发现，电子管虽然本身很娇气、容易损坏，但它的开关速度比继电器快上千倍，正是高速计算所需要的核心元器件。

有了初步思路之后，他找到了二十多岁的研究生约翰・埃克特。埃克特是天生的工程天才，动手能力极强，对电路设计、电压控制、设备散热这类工程细节了然于心。莫奇利负责整体方案设计，埃克特负责把设计落地、做成硬件。这一对黄金搭档，就是 ENIAC 的核心缔造者。

图：ENIAC的两位发明人——左边是约翰·莫奇利，右边是约翰·埃克特

1943 年 6 月，美国陆军正式与莫尔学院签订合同，项目代号 PX，拨款 48 万美元。放在当年，这绝对是一笔巨款。军方目标很明确：造出一台电子计算机，专门计算弹道，速度越快越好。

这里简单说下莫尔学院：全称莫尔电气工程学院，属于宾夕法尼亚大学，在当年是美国电气工程领域的顶尖院校。二战时期承接了不少军方的电子、弹道相关科研任务，拥有不错的实验室条件和技术人才。莫奇利和埃克特，就是在这里拿到军方项目，动手打造 ENIAC。

经过两年半的设计和制造，1946 年 2 月，ENIAC 正式问世。这台机器一露面，所有人都惊呆了。它根本算不上一台普通设备，本身就是一整间房间大小的大家伙！

图：ENIAC全景——长约30米的机柜排满整个房间，人站在旁边显得格外渺小

ENIAC长30米、高2.4米、宽0.9米，总重量超过30吨，占地170平方米，差不多有两套三居室那么大。ENIAC包含大约18000个电子管、1500个继电器、70000个电阻器、10000个电容器，还有6000多个手动开关。整台机器耗电非常大，功率约150千瓦。

ENIAC每秒能做5000次加法，或者500次乘法。你别觉得5000次不多——在它之前最快的继电器计算机，每秒也只能做几次到几十次运算。ENIAC一下子把速度提升了一千多倍！刚才说的那条要算20小时的弹道轨迹，ENIAC只需要30秒。揭幕那天，它当场演示了一道弹道计算，结果瞬间就出来了，全场目瞪口呆。

ENIAC之所以能这么快，靠的就是这18000个电子管。前面说过，电子管本质上就是一个“电子闸门”——栅极上给一点点小电压，就能控制住阳极那股大电流的通断。通电就是1，断电就是0。一万八千个这样的闸门组合在一起，就能做加法、做乘法、做逻辑判断。布尔代数里的那些与、或、非，到了ENIAC这里，全变成了一根根发着橘黄色光的玻璃管。

图：ENIAC内部密密麻麻的电子管阵列，每一根都像一盏发光的小灯

但这颗“玻璃心脏”有个巨大的麻烦——它太容易坏了。电子管这东西，灯丝一直烧着，跟灯泡一样，烧着烧着就断了。ENIAC上有一万八千根管子，平均每隔7分钟，就有一根管子烧坏。机器一旦有管子挂了，整个计算就可能出错。所以旁边永远站着一群工程师，手里拿着图纸，一听到“咔”的一声或者看到某个灯灭了，就得满机器找：到底是哪根管子不行了？换一根新的，继续干活。

你可以想象一下这个画面：一间大房子里，一万八千个橘黄色的光点同时闪烁，每隔几分钟就有一个光点熄灭，然后一个工程师钻到机柜背后，换一根新的玻璃管。这哪里是计算机，这分明就是一头需要时时刻刻喂食、永远在发烧的电子巨兽。

说到ENIAC，很多人都知道莫奇利和埃克特。但很少有人知道，真正让这台机器运转起来的，是六个默默无闻的年轻姑娘。

ENIAC刚造出来的时候，工程师们光顾着把机器搭起来，根本没人想过怎么让它算一个具体问题。最后，他们从之前那群人类计算员里挑了六位数学最好的女性：凯·麦克纳尔蒂、贝蒂·詹宁斯、贝蒂·斯奈德、玛琳·韦斯科夫、弗兰·比拉斯、露丝·里奇曼。她们被领到ENIAC面前，领到一摞厚厚的接线图，然后被告知：这台机器以后就归你们了，自己琢磨怎么用吧。

图：ENIAC的六位女程序员正在机柜前插拔电缆、调试开关

怎么琢磨呢？ENIAC那时候没有键盘、没有屏幕、没有操作系统，更没有什么高级语言。你想让它算一道新题，唯一的办法就是——亲手把这台机器重新接一遍线。

图：ENIAC的插线板编程——粗电缆像蜘蛛网一样插在密密麻麻的插孔中

机器正面有一整面墙那么大的插线板，上面全是手指粗的黑色电缆，密密麻麻像蜘蛛网。旁边还有三台便携式函数表，每台上面有1200个十位置的旋转开关。要算一道弹道题，就得先在纸上把整个计算流程拆成几百个小步骤，然后拿着一根一根电缆，按顺序插进对应的插孔里，再把几千个开关一个个拨到指定位置。

这一套活下来，快则几天，慢则几周。机器算30秒，她们得接几个星期的线。可就是在这种体力编程里，这六个姑娘也是摸出了门道：她们发明了子程序、循环、嵌套调用这些概念——这些今天每个程序员都在用的基本套路，最早就是她们在插线板上一根线一根线试出来的。更厉害的是，机器一出bug，她们听一听声音、看一看灯，就能精准定位到是哪一根电子管坏了，比工程师还懂机器。

可惜的是，这六位姑娘的贡献在之后几十年里几乎被彻底遗忘。直到计算机行业发展了几十年，人们回头翻历史照片时才发现：原来世界上第一批程序员，竟然是六位被战争召唤到实验室里的年轻女性。

1946年2月15日，ENIAC正式对外公布。《纽约时报》当天的报道说：这台机器第一次把电子速度用到了过去根本无法完成的数学计算上。它确实配得上这样的评价——ENIAC是人类历史上第一台通用的、全电子的、可编程的数字计算机。从这一刻起，人类的计算速度，正式从齿轮时代跨入了电子时代。

但ENIAC有一个致命的问题：它不会记住自己的程序。什么意思呢？你想让它算一道新题，就得重新接一遍线、拨一遍开关——刚才说的，几天甚至几周的活。机器本身没有一个地方能把下一步做什么这条指令存下来。它算得飞快，但改一道题比登天还难。

这个问题，很快被一个来参观的人看在了眼里。他就是大名鼎鼎的冯·诺依曼。冯·诺依曼当时正在参与曼哈顿计划，他一眼就看穿了ENIAC的问题：为什么不能把程序也像数据一样，以数字的形式存在机器内部？这样换一道题，根本不用重新接线，只要改一下存储器里的数字就行了。

这个想法，就是后来改变整个计算机世界的存储程序概念，也就是我们常说的冯·诺依曼架构。ENIAC站在电子时代的大门口，却没能跨过那最后一道门槛。而替它跨过门槛的，正是下一位要登场的人物。