軍事需求催生現代電子計算機

1941年12月，日本偷襲珍珠港，美國對日本宣戰。為了計算炮彈彈道的軌跡，美國陸軍的彈道研究實驗室（Ballistic Research Laboratory，BRL）征調了位于費城（Philadelphia）的賓夕法尼亞大學莫爾電氣工程學院（以下簡稱莫爾學院）的微分分析機[2]（見圖1-1）。

由于每天需要計算的彈道軌跡多達幾千條，微分分析機遠遠滿足不了炮兵部隊的胃口。對大規模數學計算的需求變得非常迫切，制造一臺計算機的想法，從科學家的頭腦中來到軍方領導的心頭。

1942年秋天，由于設備的計算能力跟不上計算需求的持續增長，美國陸軍彈道研究實驗室的計算工作陷入了危機。1943年春，該實驗室的芝加哥大學數學博士、陸軍上尉赫爾曼·戈德斯坦（Herman H.Goldstine），找到了莫爾學院的工程師約翰·莫奇利（John W.Mauchly）。莫奇利對制造電子計算機抱有“傳教士般的熱情”，兩人一拍即合。在戈德斯坦的舉薦下，莫奇利撰寫了一份研制電子計算機的報告，并將報告提交給美國軍方。同年4月9日，莫奇利的這份報告獲得了美國軍方的批準，美國軍方與莫爾學院簽訂了制造計算機的合同。制造世界上第一臺電子計算機——埃尼亞克（ENIAC）的工作，就在莫爾學院緊鑼密鼓地開始了。

1944年初夏的一天，在美國陸軍著名的武器試驗場——“阿伯丁試驗場”外的火車站月臺上，發生了一次足以載入史冊的偶遇。時任“曼哈頓計劃”科學顧問的著名數學家馮·諾依曼[3]，與埃尼亞克項目的軍方負責人戈德斯坦相遇了?！靶∩衔尽备甑滤固怪鲃幼呦颉按笕宋铩瘪T·諾依曼，并向他提起他們正在做的一件大事——研制一臺每秒進行300次乘法運算的電子計算機。馮·諾依曼對此非常感興趣，向戈德斯坦表示，希望進一步了解這個項目的情況。

于是，在戈德斯坦的安排下，馮·諾依曼專程趕往費城參觀調研。

矗立在馮·諾依曼面前的埃尼亞克（見圖1-2），是一個占地170m2的龐然大物，它有30個操作臺、6000多個開關。埃尼亞克看起來就像一個巨型的八爪魚，數以百計的轉接線把計算機的不同單元連接在一起。

馮·諾依曼看到，埃尼亞克在工作過程中面臨著一個難題：每當要計算一道新的問題時，必須針對這個問題進行專門的編程。在埃尼亞克上編程，可不像我們現在用鍵盤敲幾行代碼那么簡單，而是需要重新部署計算機不同單元之間的轉接線。

對于在埃尼亞克上編程這件事，《天才的拓荒者——馮·諾依曼傳》中有一段非常形象的描寫：計算機操作員跑來跑去，重新把轉接線的插頭插好，設定每個計算單元控制器的機械開關，甚至還要搬動設備。

如何解決這個令人困擾的難題呢？埃尼亞克的設計團隊將期盼的目光投向了馮·諾依曼。

離開費城后，馮·諾依曼陷入了沉思：到底應該如何設計一臺更先進、更完備的計算機呢？