ACM通信
历史的反思
变得普遍
来源:盖蒂图片社
如何将计算机的历史放入一本不需要叉车就能取走的书中?这就是我写作的挑战现代计算机新历史5(之后的“新历史”)与保罗·克鲁兹。我以前的书,ENIAC在行动6探索了一台电脑。现在，我们必须讲述数十亿个模型的故事，借助不断扩大的研究团体的工作，帮助我们找到隐藏在所有模型数字中的故事。
我应该先说清楚这是一部计算机的学术史。商业书籍是那些在书店里储存的，在报纸上评论的，等等。他们的编辑会考虑到广大读者来挑选和改写稿件。行业出版商似乎已经决定(也许是正确的)，销售计算机历史书籍的唯一方法是在书中填入读者已经知道的人和故事，但却坚持认为这些故事被可悲地遗忘了。他们的书以查尔斯·巴贝奇、艾伦·图灵和其他“天才”为特色。他们痴迷于“第一台计算机”的问题，并在20世纪40年代花了大量时间，在授予桂冠之前费力地权衡一个或另一个发明的首要地位的证据。一旦计算机被发明出来，它们的作者就对它们失去了兴趣。从20世纪40年代开始的流行历史倾向于将发明的重点重复到后来的创新——第一台个人电脑，第一台网络浏览器，等等。近年来，更有远见的作家，像沃尔特·艾萨克森，他的书创新者已经占据了市场的主导地位，煞费苦心地在男性的阵容中加入了一些女性天才，比如Ada Lovelace。7
相比之下，学术著作的印数通常只有几百册，因此任何参与者都赚不到多少钱。大部分是教授写的，他们的工资来自其他渠道。学术著作要经过同行评议，这一过程更注重准确性，而不是俏皮的散文。大多数行业作家很少对档案进行研究，因此倾向于重复和修饰前人的错误。相比之下，学术史往往来自博士论文，其中涉及数年与布满灰尘的装满旧论文的盒子打交道。它们的作者寻找不熟悉的话题，但通常只讲述一个狭窄的故事细节，关注技术、制度或文化，而不是英雄主角。在过去的十年里，数十部令人兴奋的计算机学术史已经出版。通过借鉴他们，我们可以在整个社区的研究基础上编织出一幅巨大的挂毯。
数字早在摩尔定律被定义之前，计算机电路就在不断缩小。1962年，从1947年的ENIAC开始，弹道研究实验室的四名计算机工作人员拿着安装在那里的四台计算机中的每台计算机的一个数字存储。
在这方面最重要的两次尝试发生在大约25年前:马丁·坎贝尔·凯利和威廉·阿斯普雷《计算机:信息机器的历史1该书于1996年出版，两年后克鲁兹出版了新书。3.这两本书都进行了更新，2003年，克鲁兹的书增加了一个额外章节，2014年，坎贝尔-凯利和阿斯普雷的书又增加了合作作者。2
我们的新历史开始于克鲁兹经典的新版本，但我们很快就达成了更基本的重新构想。我们草拟了一个大纲(章节、标题和主题)，如果我们要从头开始写一个新的、雄心勃勃的计算机历史概览，我们将使用它。我们的目标是将详细研究之间的点连接起来，将计算机用户和应用的历史与新硬件和软件的发明和采用结合起来。然后我们浏览了Ceruzzi现有的书，看看哪些主题已经被涵盖了，并开始将一些遗留文本重新组合到新的结构中。我们的很多话题都不在旧书里。即使我们可以重用遗留材料，我们也会对其进行浓缩和重塑。在他的原著中，Ceruzzi引用了马克·吐温的一句名言:“很少有事情在正确的时间发生，其余的则根本没有发生。”有良心的历史学家会改正这些缺点的。”
本专栏描述了我们用来构建新历史的见解。有些是在计算社区的历史上被广泛分享的想法，有些则更加古怪。
你必须从某个地方开始
我们从1946年开始，当时的头版纽约时报以宾夕法尼亚大学制造的一台名为ENIAC的计算机为特色。那份报告传播了电子计算的概念和计算机的视觉印象，即装饰着灯、开关和电线的东西。ENIAC不是第一台计算机，但它体现了电子速度和可编程性的空前结合。它的设计者与约翰·冯·诺伊曼的互动直接导致了它的继任者——edvac的概念设计，它确定了大多数后续计算机的关键架构特征。ENIAC也促进了计算机产业的发展。在ENIAC交付给美国陆军弹道研究实验室之前，它的主要设计师约翰·莫奇利和j·普雷斯珀·埃克特已经成立了一家公司来推销最终成为Univac 1计算机的产品。
计算机逐渐普及
许多由计算机科学家或数学家撰写的计算史都将实际的计算机定位为艾伦·图灵(Alan Turing)在20世纪30年代描述的“通用机”的物理实例。对他们来说，只要有足够的时间和存储空间，几乎任何能够进行分支的机器都可以复制任何其他计算机的工作。从这个意义上说，早在1946年，就连ENIAC也是通用的。然而，从实践的角度来看，情况却大不相同。ENIAC的可写内存只有200个十进制数字，很难重新编程，占地约2000平方英尺，成本(考虑到通货膨胀)高达数百万美元。它只能通过闪烁的灯光和打孔卡片来输出结果。它进行数值计算和模拟，主要用于军事和原子项目。从任何意义上来说，这都是一台高度专业化的机器。今天，世界上超过一半的人拥有智能手机。从实际意义上讲，它们是通用的，因为我们几乎用它们来做所有可以想象到的事情。 Other computers, from supercomputers and cloud systems to embedded microcontrollers, collectively carry out a still broader range of tasks.
对用户的关注帮助历史学家拓宽了计算的历史，超越了对发明者的传统关注。
许多其他技术也同样广泛应用。比如电灯。齿轮、杠杆和轮子作为各种机器的部件出现的更为广泛，尽管它们各自只做一种工作。随着时间的推移，技术变得越来越普遍也不是什么不寻常的事情。例如，蒸汽机花了几十年的时间从矿井里抽水，后来才被改造成可以驱动火车和发电厂。但是，计算机从20世纪40年代类似回旋加速器的科学仪器，发展到极其灵活的通用技术，这在科技史上似乎是独一无二的。这个大转变是一系列小转变的结果。
持续的指数增长不会自己发生
写这本书充分说明了计算能力的可承受性指数增长的影响，这种增长持续了十年又十年。把一部iPhone放在ENIAC旁边，就好像在那个著名的寓言中，有人真的知道如何把全球所有的大米收成都放在一个正方形的棋盘上。这种现象常常与摩尔定律联系在一起，尽管这种说法忽略了一个事实，即这一过程在上世纪五六十年代计算机还没有依赖集成电路之前就已经开始了。1962年，美国陆军弹道研究实验室(U.S. Army ballistic Research Lab)为庆祝微型化15周年，让4名计算机工作人员摆出了姿势，如本专栏第一页的照片所示。照片左侧的Patsy Simmers手持ENIAC模块，该模块使用28根真空管来存储一个十进制数字。另外三名工作人员在随后的三台BRL计算机上拥有相同或更大的内存存储模块。我曾经举起过ENIAC的一个模块，我很欣赏Simmers在军队照片中的微笑和姿势。
这种发展过程一点也不自然。正如一些观察人士所指出的，摩尔定律看似科学的本质背后隐藏着大量的金钱、人力和不断增加的创新，这些都是保持晶体管密度增加所需要的。10，11现在，散热问题、物理挑战和建造下一代芯片制造设施的巨大成本减缓了这一进展，至少是暂时的，我们可以更好地认识到这个时代是多么不同寻常。更强大的计算机的迅速扩散不仅仅是图灵机固有的普适性的必然结果。
计算机已经取代了许多其他技术
Ceruzzi在我们的讨论中提出了一个有趣的比喻:计算机是一种“通用的溶剂”。这让人联想到一种可以溶解任何物质的神秘液体。被电子计算机所取代的技术的一个非常部分的清单包括:机器、机械控制系统、打字机、电话、电视、音乐录制系统、纸质档案、娱乐机器、基于电影的照相机、录像带、幻灯机、纸质地图、信件和报纸。所有的东西基本上都被取代了，不过有些东西，比如黑胶唱片和宝丽来相机，已经被爱好者们重新发扬光大。其他机器，如电视机和视频播放器，仍然作为不同的机器类别存在，但它们的内部工作方式已被运行专门软件的计算机芯片所取代。
这一过程依赖于计算机变得更便宜、更快、更节能，但它也涉及到其他技术的创造，包括传感器和屏幕，以及用于压缩音频和视频信息等新算法的开发。我们的新历史不仅关注大多数人认为是“计算机”的盒子，而且关注占世界上大多数计算机系统的数字媒体设备和嵌入式系统。
克鲁兹的原著也始于20世纪40年代，打破了用查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)、办公室机器或机械计算器作为开头章节的传统。提供更长的历史变得越来越困难，因为它们已经取代了许多其他技术。为什么只谈加法机而不谈电影放映机?档案柜，而不是弹球机;或者是星盘而不是电话?没有哪一本书能够公正地叙述所有这些事情。
在一个上下文中开发的核心技术常常在另一个上下文中重新出现。
这些规模、成本、形式和应用的变化使计算机特别难以记录。例如，汽车对20人来说同样重要th世纪就像计算机之于21世纪圣世纪。它仍然是最昂贵的消费品，也是对我们的日常生活和城市环境影响最大的产品。它的历史丰富而复杂，涉及从种族隔离到外交政策的方方面面。但在1920-2020年的一个世纪里，典型的汽车有了一个相对稳定的物理形态:一个可以搭载2到8人的自行推进的箱子，在沥青上行驶，最高速度大约翻了一番，从每小时40英里提高到(法律规定的)每小时70或80英里。汽车仍然由大公司在装配线上生产。在20世纪20年代和2021年，福特、通用和克莱斯勒是美国汽车制造商的“三巨头”。汽车仍由特许经销商销售。一辆基本的汽车仍然要花一个技术工人几个月的工资。计算的故事没有类似的连续性。很少有其他技术能如此频繁、如此根本地改变它们的规模、主导应用程序和用户。
用户和应用程序总是驱动计算
对用户的关注帮助历史学家拓宽了计算的历史，超越了对发明者的传统关注。有时用户是个人，有时是大型组织，如NASA或IRS。当我们观察计算机的商业使用时，我们探索了与之相关的性别劳动模式，从键盘操作员到系统分析师都创造了新的工作岗位。我们还探索了人们使用家用电脑的体验，而不仅仅是生产家用电脑的公司。
不同的用户塑造了不同的历史。已故普林斯顿大学历史学家迈克尔·马奥尼(Michael Mahoney)批评了计算机只有一个历史的假设，即各种早期技术在20世纪40年代融合在一起，创造了现代计算机，之后新技术开始改变世界。相反，“不同社区的历史和持续的经验表明，他们对计算机的需求和期望不同。他们在实践中遇到了不同的问题和困难程度。结果，他们创造了不同的计算机或(如果我们可以用单数复数)计算。”9
电脑总是成为新事物…
马奥尼的见解反映在我们书的结构中。大部分章节的标题都是“计算机变成了[X]”。在每一本书中，我们都探讨了特定用户群体的感知需求是如何推动新类型硬件和软件的开发的。这些故事并没有遵循严格的时间顺序，而是重叠在一起。例如，在第二章、第三章和第四章中，计算机成为科学的超级工具、数据处理设备和实时控制系统。每一次都是从20世纪50年代初到70年代末。例如，第二章以超级计算机的出现为中心，从IBM 701及其后继者到Cray 1。所有这些机器都是根据核武器实验室和航空航天公司的需要而建造的。它们非常昂贵，而且产量小。
在一个上下文中开发的核心技术常常在另一个上下文中重新出现。这使得故事具有连贯性:我们的主角——“电脑”——经历了一系列的冒险，并随之发生了变化。我们将其视为硬件、体系结构功能、软件工具、算法和开发它们所需的人类技能的堆栈。为一个目的而发明的特性成为技术堆栈的一部分，用作创建其他类型系统的基础设施。例如，最初为异域超级计算机或大型机开发的功能，如指令流水线、虚拟内存和并行处理，最终都进入了智能手机。随着时间的推移，堆栈越来越高。
但它们也都是老的
我一直都知道，我们故事的终点将是特斯拉Model S，而不是iPhone。正如目前芯片短缺对汽车市场的灾难性影响所显示的那样，一个典型的美国中产阶级家庭在车载电脑上的支出超过了在智能手机、笔记本电脑或台式机上的支出。他们只是没有意识到这一点，因为他们自行驱动的计算机集群从外面看仍然像传统的汽车。
有时，在大众的想象中，计算机的历史和硅谷的历史似乎有被混淆的危险。
通过检查S型汽车中配备的几十台计算机，我们可以发现，计算机仍然可以执行我们在书中所描述的所有应用。这是一种尝试，以摆脱计算机形式的串行进化的印象:首先是大型机，然后是小型机，然后是个人计算机，等等。例如，汽车电池系统和安全气囊中的计算机执行实时控制功能，类似于20世纪60年代太空火箭中使用的功能。当它经过电子收费站时，交易将通过仍运行在大型机上的批处理系统对信用卡进行处理。更明显的是，这款车的巨大屏幕和互联网连接突显出特斯拉有意模糊汽车和平板电脑之间的界限。
早在网络出现之前，通信就是核心
早期的计算机历史倾向于在大部分叙述中忽略计算机通信，直到接近书的结尾万维网的出现才发现它们。一个相反，我们将通信的发展作为整个计算故事的关键部分，包括:20世纪50年代和60年代用于军事和航空航天应用的数据传输;分时利用及其与远程终端机一起的使用，使到1960年代末同计算机的联机交互存取变得普遍;电子邮件、柏拉图教育环境、视频文本系统(如Minitel)以及包交换的阿帕网(ARPANET)等应用程序是如何围绕分时系统构建的;关于公告板系统的讨论;以及以太网融入电子办公的故事。这种对多种类型的通信和网络的广泛关注避免了只关注互联网及其直接祖先的普遍倾向。所有这些都是在我们进入最后几章之前，这几章将通信作为探讨数字音频和视频、网络、云和智能手机的前沿。
电子游戏和图像以深刻的方式推动了计算
如今，我们很难忽视电子游戏的重要性。大型游戏的预算、销量和文化背景堪比好莱坞大片，消耗人们更多的生活时间。游戏玩家是唯一仍在购买台式电脑的人群，而他们对计算机能力的持续渴求推动了显卡的发展，显卡功能如此强大，以至于被争相用于加密货币挖掘和AI应用。甚至连智能手机都被设计成可以产生非常流畅和详细的实时可视化。复古游戏是一种大众市场现象，YouTube频道拥有数百万订阅用户，经典游戏平台的现代复制品不断发布就是明证。
难怪关于电子游戏的历史文献在过去十年中发展迅速。然而，早期的概览历史几乎没有时间来研究街机视频游戏、游戏机或以游戏为导向的家用电脑，如Sinclair Spectrum和Commodore 64。在我们的新历史中，我们试图公正地对待计算的这一方面，着眼于关键的游戏平台及其与特定电子游戏风格的出现的关系，以及玩家和游戏在引导个人计算技术发展中的作用。
PC真的很重要，但它的故事从来没有被恰当地讲述过
IBM PC发展成为支撑过去几十年几乎所有笔记本电脑、台式电脑和服务器的不断发展的硬件标准，这一过程很少受到关注，不仅是在以前的概述历史中(倾向于将最初IBM PC的出现作为结束而不是开始)，而且在整个历史文献中也是如此。许多关于游戏机的“平台研究”已经出版，但没有关于个人电脑历史上最重要的平台的研究。对我来说，IBM个人电脑最重要的从来都不是最初的模式，甚至也不是IBM，而是个人电脑从一个单一的专有计算机模式——仅仅因为它在市场上的成功而与其他几十种计算机不同——逐渐成为整个行业的模板的过程。
我们将个人电脑的故事追溯至20世纪90年代，这十年开始于运行MS-DOS的基于386的台式电脑，结束于运行在时髦的奔腾III笔记本电脑上的强大而强大的Windows 2000。这一发展速度相当惊人，为此后20年的个人电脑奠定了基础。与此交织在一起的是RISC对英特尔的挑战，以及个人电脑本身从兼容特定的IBM模型到由行业团体维护的开放标准集群的演变。
浏览器和智能手机是新的终端
当“互联网历史”和“网络历史”通常意味着学术团体与更广泛的计算历史没有什么联系时，我们的挑战不仅仅是覆盖互联网的发展，而是要以一种方式清楚地表明从长远角度讨论的好处。从1946年而不是1991年开始的一个好处是，它揭示了Web是如何依赖于现有的硬件和软件基础设施的。这些都是由最初的阿帕网的学术背景形成的。特别是，缺乏综合的安全性和缺乏内在的计费机制，这两者在最初的环境中都是不必要的，对垃圾邮件、在线欺诈和传统新闻产业(和自由民主)的破坏产生了深远的影响，当在线出版决定采用广告支持的模式时。
虽然我们关于Web的第一章关注的是在线出版的发展，但第二章集中在云计算上，并展示了发布静态超文本的最初想法几乎完全被新方法所取代的程度，在这种新方法中，Web浏览器基本上取代了前几代的终端和终端模拟器，作为呈现在远程数据中心运行的软件的动态生成输出的方式。今天，智能手机依赖云计算为基于应用程序的服务(如谷歌地图、Facebook或uber)背后的应用程序提供动力——所有这些都与我们之前对分时系统的广泛讨论有关。读者，尤其是那些太年轻而不记得20世纪80年代的读者，可能会认为独立的个人电脑的短暂时代，甚至客户机-服务器系统的时代，都是短暂的失常。据报道，约翰·麦卡锡称其为“施乐异端”(以发明了客户-服务器计算和图形工作站的PARC命名)。b
政府资助对计算机技术的发展至关重要
我们经常发现自己写了一些极具影响力的政府运营项目，从美国陆军对ENIAC的赞助，到冷战期间支持IBM早期大型机和SAGE防空系统等定制系统的核心重要性，再到太空和导弹项目在启动集成电路市场方面所起的作用。阿帕网及其后继者因特网的发展是由政府发起的。其他政府合同支持分时度假和计算机制图等重要的早期研究。我们还探讨了美国以外的一些发展，例如法国政府决定用Minitel终端取代电话本。所有这些都很难与美国未来技术领先地位将主要依赖于减税和不妨碍私人发展的言论相一致。
不仅仅是硅谷……
有时，在大众的想象中，计算机的历史和硅谷的历史似乎有被混淆的危险。翻阅我们的书让我想起了其他地方有多少创新。在美国，我们花时间与费城地区的ENIAC和Univac合作;麻省理工学院、Lotus、BBN和马萨诸塞州的DEC;中西部的ERA, Control Data和Cray;IBM(主要)在纽约州。我们还试图让故事国际化，尽管它仍然是美国主导的。除了在书的最后几章中难以忽视的亚洲电子制造业的崛起和智能手机在全球的迅速普及，我们的注意力大多集中在海外，当采取与美国截然不同的路线时，比如辛克莱(Sinclair)和Acorn在英国推出的家用电脑，或者法国部署的Minitel。
但硅谷已经吞噬了世界
本书的结尾强调了硅谷(以及西雅图地区)对我们的生活和全球经济的非凡重要性。我们在最后几章中谈到的大多数公司的总部都离特斯拉最初的工厂只有很短的车程。在本书的后记中，我们简要介绍了这些变化以及COVID-19大流行在加剧我们对计算机系统依赖方面所起的作用。随着计算机的作用如此深刻地扩展，它们开始以不同的方式发挥作用。在这本书的大部分内容中，IBM是唯一一家涉足计算机行业的大型全球公司。20世纪80年代，苹果和Commodore等公司的命运对他们的粉丝来说至关重要，但对整个世界来说就不那么重要了。相比之下，在过去的几年里，人们看到了越来越多的“技术鞭笞”，反对像Facebook这样的公司，以及他们的领导者对我们生活施加的巨大权力。市值达到1万亿美元的前五家公司是苹果、微软、亚马逊、Alphabet和特斯拉。
这几乎是一个扭转的结局。虽然批评家们一直在警告计算机技术的危险，但我们的叙述大多是跟随计算机技术的发展，而不是编辑。我们的主角其实一直都是邪恶的吗?有些人会希望我们一直关注压迫和不平等，而另一些人可能希望我们一直关注比特和字节直到最后。但焦点的变化确实突显了许多计算领域的人突然意识到，他们不再是勇敢的弱者，是时候为世界的状态承担一些责任了。
计算机科学≠计算机
读者可能还记得唐纳德•克努斯(Donald Knuth)的抱怨:“计算机科学的历史学家”从技术材料转向别处，让他流泪了。8我当时的回答是，关于计算史的研究实际上很少被归入“计算机科学史”的范畴，因为科学史界和计算机科学界都没有投资支持这个领域。4在我寄给Knuth的新历史副本上，我写道:“这是不计算机科学史，但我希望你喜欢它。”Ceruzzi和我试图创造的是计算机技术和计算机系统如何工作的实践的历史，这意味着只有当计算机科学家的工作直接导致计算实践的变化时，我们才会谈论他们。
采用比较广泛方法的计算机科学史将着眼于学术学科的发展、领先的大学项目、关键的研究领域、职业模式和资金的变化、产业界和学术界之间的关系，以及最重要的领域的兴衰，包括:人工智能、计算机图形学、计算机架构和数值分析都属于自称为“计算机科学”的研究社区的松散联盟。我希望能活到有人写这本书的时候，但我们并没有比20年前更深入地为它打下基础。
结论
Ceruzzi的原著是被广泛引用的计算机学术史。这本书吸引了那些想要深入了解计算机历史的、技术上可靠的读者，这些历史超越了通常的趣闻轶事。我们希望现代计算机新历史将为新一代读者提供一个类似的角色，作为一个可接近的切入点，进入这个主题日益增长的学术文献。
对任何历史学家来说，过于接近现实都有其危险。随着新历史的发展，我们的来源从苦心研究的学术历史转向新闻书籍和报纸文章。随着历史学家们开始深入研究，故事开始成为人们关注的焦点，这些最新的材料肯定会很快过时。我已经在为下一次迭代做笔记了。
参考文献
1.坎贝尔-凯利，M.和阿斯普雷，W.。《计算机:信息机器的历史》Basic Books，纽约，纽约，1996年。
2.坎贝尔凯利，M.等。《计算机:信息机器的历史》第三版。西景出版社，博尔德，CO, 2014。
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5.黑格，t和克鲁兹，助理律师现代计算机新历史。麻省理工学院出版社，剑桥，马萨诸塞州，2021年。
6.黑格，普里斯特利，M.和兰普，C.埃尼亚克在行动中:制造和改造现代计算机。麻省理工学院出版社，剑桥，马萨诸塞州，2016。
7.艾萨克森,W。《创新者:一群黑客、天才和极客如何创造了数字革命》。西蒙和舒斯特，纽约，2014年。
8.Knuth, D.E.和Shustek, L.让我们不要简化计算机科学史。Commun。ACM 64， 2(2021年2月)，33-35;https://www.youtube.com/watch?v=gAXdDEQveKw．
9.马奥尼，M.S.计算机历史。跨学科科学评论30， 2(2005)， 119-135。
脚注
a.在概览历史中，人们普遍忽视计算机通信，与此相反，电报等通信技术常常被视为计算机本身的前身，例如，在20世纪90年代史密森尼博物馆举办的“信息时代”展览中。
b。https://amturing.acm.org/pdf/DiffieTuring-Transcript.pdf
这项工作由德国研究基金会(DFG) -Project-ID 262513311-SFB 1187合作媒体资助。
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