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數(shù)字計算機和晶體管的先驅(qū)--意大利的好利獲得

IEEE電氣電子工程師 ? 來源:lq ? 2019-09-22 10:02 ? 次閱讀
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“我決定報廢我們的第一版計算機,然后從頭開始?!?957年秋天,一位年輕有為的意大利華裔電子工程師馬里奧?朱(Mario Tchou),在好利獲得(Olivetti)電子研究實驗室對他的團隊這樣說。這座實驗室位于比薩郊區(qū)一座改建的別墅里,距離比薩斜塔不遠。實驗室里滿是真空管、電線、電纜和其他電子器件,與華麗房間的高雅裝飾形成了鮮明對比。每個工作日都有約20名物理學家、技術(shù)人員和工程師在那里從事設(shè)計、開發(fā)、焊接和協(xié)商工作。在不到兩年的時間里(要求的時間為4年),他們已經(jīng)完成了第一臺原型主機,稱作Macchina Zero。此前,還沒有意大利公司制造過計算機。他們?yōu)榇松罡凶院馈?/p>

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在一個星期天,馬里奧?朱召集了他的老板和3名團隊成員,討論了一項大膽的決定,他希望這個決定能讓好利獲得領(lǐng)先于世界上所有其他計算機制造商。

他說,Macchina Zero使用的是真空管,而真空管很快就會被淘汰,它們尺寸過大,溫度過高,很不可靠,而且耗能太多。公司希望能制造一款先進的機器,而晶體管則是計算機技術(shù)的未來。馬里奧·朱說:“好利獲得將推出一款全晶體管化的機器?!?/p>

實驗室將在一年內(nèi)完成新機器的原型。為了支持這項工作,好利獲得還成立了自己的晶體管公司,并與仙童半導(dǎo)體公司建立戰(zhàn)略聯(lián)盟。1959年,好利獲得的第一臺主機ELEA 9003面世,它是一項令人驚艷的工業(yè)設(shè)計成果——模塊化、技術(shù)先進、以人為本。以打字機、加法機和圖標廣告而著稱的好利獲得,突然成為了一家計算機公司。

大多數(shù)歷史記錄都在很大程度上忽略了好利獲得作為計算機和晶體管先驅(qū)的角色,這一事實可能與ELEA 9003面世后發(fā)生的一系列悲劇事件有關(guān)。不過,這是一段值得重溫的歷史,因為好利獲得的這份遺產(chǎn)仍然在以某些令人驚訝的方式存在著。

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第二次世界大戰(zhàn)期間,計算機昂貴、易損而隱秘,且僅限于軍事和科學用途。戰(zhàn)后,為了滿足對信息管理日益增長的需求,企業(yè)紛紛開始采用計算機。當時的計算機都依賴于真空管、打孔帶和打孔卡,它們速度慢而且可靠性差,但比被取代的手動和機械系統(tǒng)要快得多。

1908年,工程師兼企業(yè)家卡米洛?奧利維蒂(Camillo Olivetti)成立了好利獲得公司,它是意大利第一家打字機制造商。這家公司的工廠位于都靈附近的伊夫雷亞,其生產(chǎn)后來擴展到了機械計算器和其他辦公設(shè)備。

20世紀20年代,卡米洛的長子阿德里亞諾(Adriano)開始更多地參與家族生意。阿德里亞諾曾在都靈理工大學學習化學工程??茁迨且幻鐣髁x者,最初他讓兒子在好利獲得工廠當非技術(shù)工人。之后,他把阿德里亞諾送到美國學習工業(yè)化方法。1926年,好利獲得根據(jù)科學管理原則,對公司的生產(chǎn)進行了重組。1938年,阿德里亞諾成為了好利獲得的總裁。

阿德里亞諾認為,工業(yè)的利潤應(yīng)該進行再投資,從而推動社會進步。在他任職期間,公司給工人提供的福利在當時的意大利無可匹敵,福利包括更公平的女性薪酬、全方位的醫(yī)療服務(wù)、9個月的帶薪產(chǎn)假和免費兒童托管服務(wù)。此外,伊夫雷亞工廠還有一個藏書3萬冊的大型圖書館。

阿德里亞諾還建立了一個實驗性的營銷與廣告部門,圍繞他的是年輕而聰明的設(shè)計師、建筑師、藝術(shù)家、詩人、攝影師和音樂家。阿德里亞諾的各種舉措組合在一起,促使公司擁有了更廣泛的國際知名度。

二戰(zhàn)后,阿德里亞諾相信電子產(chǎn)品會是公司的未來,因此與法國布爾機器公司創(chuàng)辦了一家合資企業(yè)。布爾公司當時是歐洲最大的穿孔卡片設(shè)備制造商之一,剛剛涉足計算機業(yè)務(wù)。好利獲得-布爾公司成為了布爾產(chǎn)品在意大利的官方經(jīng)銷商,該合作關(guān)系正好有助于好利獲得了解其國內(nèi)計算機市場的潛力。

1952年,在阿德里亞諾最小的弟弟迪諾?奧利維蒂(Dino Olivetti)的建議下,好利獲得在美國康涅狄格州新迦南建立了一所計算機研究中心。迪諾曾在麻省理工學院學習,并擔任好利獲得美國公司的總裁。(同年,迪諾在紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館舉辦了一場專門展示好利獲得產(chǎn)品和設(shè)計的展覽。)實驗室密切關(guān)注美國的發(fā)展,因為它是處于電子和計算機行業(yè)發(fā)展最前沿的國家。

好利獲得公司想要為自己的計算機業(yè)務(wù)尋求一個有價值的學術(shù)合作伙伴。在20世紀50年代初與羅馬大學的聯(lián)盟失敗后,該公司在1955年開始和比薩大學合作。當時,意大利僅有兩臺計算機,一臺是安裝在米蘭理工學院的國家現(xiàn)金出納機CRC 102A,另一臺是安裝在羅馬應(yīng)用數(shù)學研究所的Ferranti Mark I*。

比薩大學開始建造研究計算機,由好利獲得提供財務(wù)支持、電子元件、專利許可和雇員。作為交換,好利獲得的員工獲得了寶貴的經(jīng)驗。雖然比薩項目只是為了給研究人員制造一臺科學機器,但好利獲得則希望針對商業(yè)市場開發(fā)一系列商用計算機。

阿德里亞諾尋覓了專家工程師和經(jīng)理,想要在公司內(nèi)建立一個計算機實驗室,并領(lǐng)導(dǎo)好利獲得的計算機團隊。終于,他在馬里奧?朱身上看到了這兩種角色兼具的可能性。馬里奧?朱1924年出生在意大利,是中國駐羅馬和梵蒂岡城大使館外交官朱殷(Yin Tchou,音)的兒子。在羅馬第一大學學習電氣工程后,馬里奧?朱獲得了華盛頓特區(qū)美國天主教大學的獎學金,并獲得了該校的電氣工程學學士學位。1949年,他移居紐約,獲得了布魯克林理工學院物理學碩士學位,3年后,他成為了哥倫比亞大學電氣工程副教授。

1954年8月,阿德里亞諾?奧利維蒂在紐約遇到馬里奧?朱,并立即認定他就是最佳人選。馬里奧?朱是數(shù)字控制系統(tǒng)專家,在美國最先進的電子和計算研究實驗室工作。他的母語還是意大利語,了解公司的文化。阿德里亞諾和他的兒子羅伯托(Roberto)說服馬里奧?朱回到意大利,并負責領(lǐng)導(dǎo)他們在比薩的電子技術(shù)研究實驗室。

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實驗室的第一個項目Macchina Zero如期推進,但1957年馬里奧?朱決定轉(zhuǎn)向晶體管,這一決策有很高的風險,且可能造成延誤。每次安裝,公司將至少需要10萬個晶體管和二極管,但意大利和其他地方一樣,晶體管供應(yīng)不足。公司決定不從美國或其他地方進口元件,而是自己制造。這一舉措能夠為好利獲得提供安全而持續(xù)的元件來源以及有關(guān)該領(lǐng)域最新進展的專業(yè)知識和見解。

1957年,好利獲得與意大利電信公司Telettra成立了SGS公司(Società Generale Semiconduttori的首字母縮寫)。SGS在通用電氣授權(quán)的技術(shù)基礎(chǔ)上,很快開始生產(chǎn)鍺合金結(jié)型晶體管。

不過,SGS的下一代晶體管是與仙童半導(dǎo)體公司合作制造的硅晶體管。當時的這家加州初創(chuàng)公司和SGS同年成立,由一群年輕的科學家和工程師組成,其中包括羅伯特?諾伊斯和戈登?摩爾。1959年年底,SGS通過好利獲得新迦南實驗室與仙童半導(dǎo)體公司取得聯(lián)系,次年,仙童半導(dǎo)體公司和好利獲得與Telettra一樣,成為了SGS的平等合作伙伴。好利獲得由此拿到了仙童半導(dǎo)體公司開創(chuàng)性技術(shù)的使用權(quán),其中包括平面工藝,這是仙童半導(dǎo)體公司1959年取得專利的技術(shù),現(xiàn)在仍用于制造集成電路

馬里奧?朱推動晶體管計算機取得進展靠的是ELEA 9003,這是意大利制造的第一臺商用計算機。它于1959年面世,1960到1964年間,有大約40臺主機出售或出租給了意大利客戶,這些客戶主要從事銀行業(yè)和工業(yè)。

ELEA屬于計算機歷史學家認定的第二代計算機,也就是使用晶體管和鐵氧體磁芯存儲器的機器。在這方面,ELEA 9003和IBM 7070以及西門子 2002很相似。磁芯存儲器是穿有銅線的微小磁環(huán)陣列。每個核芯都可以被順時針或逆時針磁化,表示1比特信息——1或0。在米蘭附近的Borgolombardo工廠里,好利獲得的工人將ELEA存儲器進行手工線裝,ELEA就是在那里組裝的。

ELEA 9003中存儲器的最小單位是字符,由6位比特加1位奇偶校驗位組成。存儲器字符的總范圍為2萬到16萬個,一般安裝約4萬個字符。好利獲得的兩位工程師喬治?撒切多迪(Giorgio Sacerdoti)和馬丁?弗里德曼(Martin Friedman)此前曾為Ferranti計算機工作。他們的背景可能影響了9003的一些設(shè)計決策,尤其是計算機體系結(jié)構(gòu)。不過,撒切多迪在羅馬研究的Ferranti Mark I*使用的是威廉姆斯-基爾伯恩管(Williams-Kilburntube)和真空管,而不是磁芯存儲器和晶體管。

為了監(jiān)督新計算機的美學設(shè)計,阿德里亞諾帶來了意大利建筑師小埃托?索特薩斯(Ettore Sottsass Jr.)。在荷蘭設(shè)計師安德烈?范?昂科(Andries Van Onck)的協(xié)助下,索特薩斯專注于人機界面設(shè)計,利用人為因素和人體工程學,讓計算機更易操作和維修。例如,他將機架的高度標準定為150厘米,讓各處一邊的工程師和技術(shù)人員能彼此進行視覺溝通,因為當時的計算機噪聲非常大。

ELEA 9003安裝在一系列模塊化機柜中。彩色條帶標出了每個機柜的內(nèi)容物,例如電源、存儲器、算術(shù)邏輯單元和外圍設(shè)備的控制單元(包括打印機和Ampex磁帶驅(qū)動器)。某些ELEA 9003裝置的電源和磁帶倉中還使用了真空管。

為了便于測試和修理電路板,索特薩斯將每個機架分為中央部分和兩翼三部分,使其可以像書一樣打開。他還在機架上方的槽道內(nèi)安排了接線電纜。那個時代典型主機的電纜都位于地板下,導(dǎo)致維護麻煩而昂貴。

控制臺的顯示器使用了彩色立方體網(wǎng)格,類似馬賽克瓷磚。每個立方體都刻有一個字母或符號。顯示器的不同部分會顯示9003組件的狀態(tài)。操作員可以使用控制臺的鍵盤來輸入指令,每次一條,可直接執(zhí)行。

索特薩斯設(shè)計的好利獲得ELEA 9003復(fù)雜而優(yōu)雅。1959年,它獲得了著名的黃金羅盤(Compasso d’Oro)工業(yè)設(shè)計獎。

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好利獲得致力于將ELEA推向國際市場。公司沒有將計算機指令和縮寫從意大利語翻譯成英語、法語或德語,而是設(shè)計了一個大膽的解決方案。它委托烏爾姆設(shè)計學院(當時最先進的設(shè)計中心之一)開發(fā)了一種獨立于任何一種語言的符號系統(tǒng)。雖然所開發(fā)出來的圖標系統(tǒng)從未在ELEA系列中使用,但它預(yù)示了如今計算機界面中圖標的廣泛使用。

好利獲得出口計算機的重大計劃包括1959年收購美國打字機制造商安德伍德(Underwood)。好利獲得希望通過這一舉措,利用安德伍德強大的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)推進自己在美國的銷售。可惜此次收購耗盡了公司的資金。更糟糕的是,好利獲得發(fā)現(xiàn)安德伍德的制造設(shè)備已經(jīng)過時,其財務(wù)狀況也很差。

1960年2月27日,阿德里亞諾?奧利維蒂在從米蘭乘火車前往洛桑時因中風而去世,時年58歲。次年,馬里奧?朱在一次車禍中喪生,年僅37歲。馬里奧?朱去世時就已經(jīng)率先開發(fā)了新一代的好利獲得計算機,該計算機包含了SGS-仙童的硅組件。伴隨這些不幸的事件,好利獲得的計算機部門失去了最具魅力和遠見的領(lǐng)導(dǎo)者。

接下來的幾年,公司充滿動蕩。羅伯托?奧利維蒂試圖讓計算機業(yè)務(wù)繼續(xù)發(fā)展,甚至呼吁意大利政府提供援助,但政府不認為電子和計算機涉及國家利益,因此拒絕救助好利獲得的電子部門。(政府也沒有支持好利獲得開發(fā)ELEA,與美國和英國政府對其國內(nèi)計算機制造商的大力支持形成了鮮明對比。)與此同時,據(jù)報道,美國政府通過其前駐意大利大使克萊爾?布斯?魯斯(Clare Boothe Luce)對好利獲得施壓,迫使其出售電子部門,最終,好利獲得在1964年將其電子部門出售給了通用電氣。

好利獲得出售給通用電氣的部分不包括其小型可編程計算器,公司繼續(xù)對其進行開發(fā)。1965年,Programma 101一經(jīng)上市便大受歡迎。(見插圖《可用作計算機的計算器》。)

收購好利獲得是通用電氣進入歐洲計算機市場戰(zhàn)略的一部分。好利獲得的法國合作伙伴布爾公司同樣面臨財務(wù)困難,也于1964年被通用電氣收購。通用電氣繼續(xù)在好利獲得的小型模塊基礎(chǔ)上制造計算機,并將其作為GE 100系列出售。例如,ELEA 4115變成了GE 115。最終,通用電氣的GE 100系列售出了大約4000臺機器。

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我們無法推測,如果阿德里亞諾?奧利維蒂和馬里奧?朱活得更久,將能使其計算機業(yè)務(wù)開展到何種程度。我們所知道的是,其電子部門留下了重要的設(shè)計遺產(chǎn)、先進的硬件和才華橫溢的工程師。

毫無疑問,好利獲得是當時最優(yōu)雅的計算機。阿德里亞諾認為計算機應(yīng)該是復(fù)雜的手工藝品,其美學、人體工程學和用戶體驗都必須與技術(shù)并行,需要精心雕琢。他投身于公司的方方面面,包括工廠、工人、廣告和營銷,從整體上進行研究和設(shè)計。IBM的小托馬斯?J. 沃森(Thomas J. Watson Jr.)在其1973年的著名演講《好設(shè)計就是好生意》中,稱贊阿德里亞諾?奧利維蒂激發(fā)了IBM在20世紀50年代后期的全面美學改革。

好利獲得的計算機遺產(chǎn)也通過其晶體管業(yè)務(wù)而繼續(xù)存在。1987年,SGS與法國國有公司——湯姆遜半導(dǎo)體公司合并,成立了意法半導(dǎo)體公司,現(xiàn)在它已經(jīng)成為了一家跨國微芯片制造商。

好利獲得聘用的人才也在繼續(xù)發(fā)揮自己的才干。在好利獲得眾多才華橫溢的工程師和科學家中,有一位脫穎而出。1960年,該公司聘用了一位名叫弗德里克?法金(Federico Faggin)的19歲年輕人在其電子實驗室工作。法金在好利獲得工作期間,學習了計算機體系結(jié)構(gòu)、邏輯學和電路設(shè)計,并幫助建造了一臺小型實驗計算機。

后來,在獲得帕多瓦大學物理學學位后,法金在意大利的SGS-仙童合資公司短暫地工作了一段時間,然后去了位于加州帕洛阿爾托的仙童研發(fā)實驗室,之后去了英特爾公司。憑借在好利獲得和SGS的經(jīng)驗,他很快加入了創(chuàng)建第一臺商用微處理器英特爾4004的團隊。因此,雖然好利獲得建造大型機計算機的工作未能持續(xù)下來,但這一努力間接促成了今天我們身邊微型計算機產(chǎn)業(yè)的誕生。

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可用作計算機的計算器

1964年將計算機業(yè)務(wù)出售給通用電氣后,好利獲得成功地保留了對小型電子計算器的掌控權(quán)。其中最著名的是Programma 101。

這款可編程臺式計算器于1965年10月在紐約商業(yè)設(shè)備制造商協(xié)會展會上一經(jīng)推出,便名聲大噪。它也被稱為P101或Perottina,以設(shè)計它的總工程師皮爾?喬治?貝羅特(Pier Giorgio Perotto)命名,最終售出了超過4萬臺,銷售地主要為美國,部分在歐洲。NASA購買了大量P101供1969年阿波羅11號登月的工程師使用。

該機器的賣點之一是它的便攜性。它的大小大約與電動打字機相當。在程序模式下,它可以利用已儲存的指令,像計算機一樣使用;而在手動模式下,它又是一臺高速計算器。它的存儲器由磁致伸縮延遲線組成,利用沿鎳合金線圈傳播的聲脈沖來存儲數(shù)字數(shù)據(jù)和程序指令。其他幾種小型計算機和計算器上也使用了這種存儲器,包括小型商業(yè)計算機Ferranti Sirius,以及臺式計算器Friden EC-130和EC-132。

P101有一個36字符的鍵盤、一個內(nèi)置機械打印機和一個磁卡讀卡器/記錄器,用于存儲和檢索程序。好利獲得提供了一個常用程序庫。當時還沒有像現(xiàn)在這樣的顯示器。

P101只使用高級指令,所以使用它編程非常簡單。正如宣傳廣告視頻所宣稱的:“一位好秘書在幾天之內(nèi)就能學會操作它!”廣告展示了在實驗室、游泳池邊,甚至是在賭場中應(yīng)用P101的畫面。相比當時需要程序員、工程師和操作員團隊才能運行的大型機計算機,P101緊湊的尺寸、良好的功能和簡易的操作都非常出色。不過其售價不低,P101可以按月租用,也可以按3 200美元(約合今天的2.5萬美元)的價格一次性購買。相較之下,IBM系統(tǒng)/360大型機的月租金從2 700美元到11.5萬美元不等,購買價格從13.3萬美元到550萬美元不等。

該計算器的技術(shù)參數(shù)隨后被模仿。據(jù)稱,由于惠普HP 9100可編程計算器的架構(gòu)和磁卡與P101相似,惠普向好利獲得支付了大約90萬美元的版稅。

P101的美學和人體工程學設(shè)計由才華橫溢的意大利年輕建筑師馬里奧?貝里尼完成。和索特薩斯的 ELEA 9003未來主義的外觀相比,貝里尼的P101富于曲線和感官之美,同時便于使用。它圓潤的邊緣可以舒適地支撐用戶的腕部和手部。磁卡可以很容易地插進中央插槽。在右側(cè),紅綠色燈光增添了一抹色彩,同時還會提示操作員是否出現(xiàn)故障。P101現(xiàn)已被紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館永久收藏。

如果你擁有一臺P101并且需要修理,請不要絕望。包括P101原始設(shè)計師、前好利獲得工程師以及志愿者在內(nèi)的團隊能夠幫助你恢復(fù)并修復(fù)它。他們的實驗室位于都靈附近小鎮(zhèn)伊夫雷亞的Museo Tecnologicamente,那里也是好利獲得的成立之地。

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原文標題:數(shù)字計算機和晶體管的先驅(qū)--意大利的好利獲得

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    CMOS晶體管的工作原理和結(jié)構(gòu)

    CMOS晶體管,全稱為互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管,是現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的組成部分,尤其在計算機處理器和集成電路制造中扮演著核心角色。
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    晶體管在CPU中的工作模式

    CPU(中央處理器)的晶體管計算機系統(tǒng)的核心組件,它們的工作機制對于理解計算機如何執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)至關(guān)重要。晶體管作為半導(dǎo)體器件,在CPU中扮演著微型電子開關(guān)的角色,通過控制電流的
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    晶體管計算機和電子計算機有什么區(qū)別

    晶體管計算機和電子計算機作為計算機發(fā)展史上的兩個重要階段,它們在多個方面存在顯著的區(qū)別。以下是對這兩類
    的頭像 發(fā)表于 08-23 15:28 ?3610次閱讀

    晶體管計算機的誕生和特點

    晶體管計算機的誕生標志著計算機技術(shù)的一個重要里程碑,它不僅推動了計算機硬件的革新,還促進了計算機軟件技術(shù)的發(fā)展。以下是對
    的頭像 發(fā)表于 08-23 15:06 ?4242次閱讀

    晶體管處于放大狀態(tài)的條件是什么

    晶體管是一種半導(dǎo)體器件,廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。它具有三個主要的引腳:基極(B)、發(fā)射極(E)和集電極(C)。晶體管的工作原理是通過控制基極和發(fā)射極之間的電流,來控制集電極和發(fā)射極之間的電流。晶體管
    的頭像 發(fā)表于 07-18 18:15 ?2947次閱讀