電子數值積分計算機

電子數值積分計算機（英語：Electronic Numerical Integrator And Computer）， 由其縮寫，簡稱做他尼亞克（英語：ENIAC，發音：/ ˈɛni . æk /，嘛是會用得講埃尼阿克）是世界上第一台通用計算機。伊是圖靈完全的電子計算機，會當重新編程，解決各種計算問題。

ENIAC 為美國陸軍的彈道研究實驗室（BRL）所使用，用佇計算火炮的火力表。ENIAC 佇咧一九四六年公佈的時陣，就予彼當陣的新聞呵咾做「巨腦」。 伊的計算速度比機電機器提懸了一千倍的。這是一个飛躍，進前無任何一台單獨的機器達到過這个速度。伊的數學能力佮通用的可程式能力，令彼當陣的科學家佮實業家非常的激動。發明伊的人為著進一步欲推廣遮的新思想，舉辦一系列關於計算機體系結構的講座。

佇二戰期間，美國陸軍資助矣 ENIAC 的設計佮建造。建造合同佇一九四三年六月五號簽訂，實際起佇咧七月以「PX 項目」為代號祕密開始，由賓夕法尼亞大學穆爾電氣工程學院進行。建造完成的機器佇一九四六年二月十四公布，並且佇次日佇賓夕法尼亞大學正式投入使用。建造這台機器開了將近五十萬美金（考慮通貨膨脹，等於是二空一一年六百五十萬美金）。 一九四六年七月，伊予美國陸軍軍械兵團正式接受。為著翻新佮升級存儲器，ENIAC 佇咧一九四六年十一月初九共關咧，並且佇一九四七年轉移到馬里蘭州的阿伯丁試驗場。一九四七年七月，伊佇遐重新啟動，繼續作穡到一九五五年十月初二暗時十一點四十五分。

ENIAC 是賓夕法尼亞大學的約翰 ・ 不要奇利（John Mauchly）佮約翰 ・ 皮斯普 ・ 埃克特（J . Presper Eckert）構思佮設計。協助開發的設計工程師團隊包括羅伯特 ・ F ・ 痟（函數表）、 朱傳達（除法器 / 平方-平方根器）、 托馬斯 ・ 凱特 ・ 夏普勒斯（主程序器）、 阿瑟 ・ 伯克斯（乘法器）、 哈利 ・ 赫斯基（讀器 / 列印器）， 閣有傑克 ・ 戴維斯（累加器）。 ENIAC 佇咧一九八七年予人評為講 IEEE 里程碑之一。

是咧講

ENIAC 是模塊化計算機，由執行無仝功能的獨立面枋組成。其中二十塊模仔是忝加器，遮的忝加器毋但會當做加減運算，閣會當儉十位十進位數。當數被調用的時陣，𪜶通過一寡通用的匯流排佇遮的單元間傳達。為著實現高速，面枋愛獨立完成發送佮接受數、計算、儲存結果、觸發後一个操作，這系列的操作攏無需要任何徙動部件。伊的多功能性關鍵是因為「分支」的能力—— 能根據計算結果的符號觸發無仝的操作。

除了速度以外，ENIAC 上引人注目的就是講伊的體積佮複雜性。ENIAC 包含一鼻七千四百六十八个真空管、七千兩百个晶體二極體、一千五百个繼電器、一鈕仔電容器，猶閣有大約五百萬个手工拋接頭。伊的重量到二十七噸（三十噸）， 體積大約是二石四 m× 六 m× 三十尺四八 m（八 × 三十 × 一百英尺）， 占地一百六十七平方米（一千八百平方英尺）， 重三十噸，食電一百五十瓦（致使有風聲講，伊逐當這台計算機起動的時陣，費城的電火攏變暗矣）。 IBM 的卡片閱讀器是用著輸入，拍卡器用佇輸出。使用 IBM 會計機（比如講 IBM 四仔空五）會當將遮的卡片用佇離線產生輸出。

ENIAC 使用十位環形計數器存儲數字，每一个數字使用三十六个真空管，其中十个是雙三極體，𪜶組成環形計數器的觸發器。算數運算通過對環形計數器脈衝的計數進行，若計數器被脈衝「踅玲瑯」了，是產生一个進位脈衝。「踅玲瑯」的思想佇電子領域模擬了機械加法機數字輪輪的操作。ENIAC 有二十个紮符號的十位忝加器，𪜶使用十的補碼表示方法，每秒佇𪜶和數字源（比如講另外一个忝加器，或者是常數傳送器）進行五千擺簡單加減操作。因為幾若个忝加器會當同時運行，所以藏佇的速度峰值這種並發操作比上述數字懸甲多。

通過共兩个忝加器用線連接起來，實現雙精度計算，不過忝加器進行電路時序控制，這阻止著三个抑是閣較濟的忝加器予人接起來予精度閣較懸的擴充可能。ENIAC 中的四个忝加器予一个特殊的「乘法器」單元所控制，每秒會當進行三百八十五擺乘法操作。閣有五个忝加器予一个特殊的「除法器 / 平方-平方根器」單元，每秒會當進行四十遍除法運算抑是三遍求平方根運算。

ENIAC 中其他九个單元是「初始化單元」（啟動佮停止機器）、「循環單元」（用佇仝步其他的單元）、「主程序器」（控制「循環」序列）、「讀器」（控制 IBM 拍空卡片讀取器）、「列印器」（控制 IBM 拍空卡片拍空）、「常數傳送器」，猶閣有三个「函數表」。

羅哈斯佮 Hashagen（抑是威爾克斯）對各種操作的時間予出閣較濟細節，遮的時間佮上述無仝。基本機器周期是兩百微秒（循環單元中一百 kHz 時鐘的二十粒周期）， 做十位數運算時每秒種五千禮拜。佇一禮拜內，ENIAC 會當向暫存器內底寫入一个數來，對暫存的器裡讀一個數，抑是加 / 減兩个數。十位數乘以 d 位數（「 d」上大是十）的運算佔用 d + 四箍輾轉，所以十位數乘以十位數的運算佔用十四个周期，就是兩千八百微秒（每秒三百五十七遍）。 若其中一个數無夠十位，操作的進行愈緊。除法佮求平方根的操作占用十三 × ( d + 一 ) 佇這个周期，「 d」是運算結果（商抑是平方根）的位數。所以乎，除法佮求平方根操作上濟占用一百四十三禮拜，也就是二石八千六百微秒（每秒三十五改）。（威爾克斯講，產生十位數商的除法操作干焦需要六毫秒。）若結果的位數無夠十，是速度閣較緊咧。

可靠性

ENIAC 使用普通的八跤真空管，十進位累加器用六 SN 七觸發器製成，六 L 七、六 SJ 七、六 SA 七，佮六 AC 七用著邏輯功能。沒數的六 L 六佮六 V 六用線路驅動器，驅動著脈衝對機架組件間通過電纜傳達。

彼當陣，一寡電子方面的專家預言管件會不時仔不時，致使機器根本就無法度使用。這个預言後來去予部份證實矣：你逐工攏有幾若个管件燒害去，使 ENIAC 有差不多一半的時間功能受損。一九四八年以前並無特殊的懸可靠性管件。毋過，遮的損害多數的時陣發生咧熱佮寒人的時陣，佇這兩个時期，管件加熱器佮陰極承受著上大的壓力。所以，工程師採用一種簡單毋過代價貴參參的手段，就是永遠無愛共機器關起來，由此共 ENIAC 的管件這个損蕩頻率降低到會當接受的程度—— 每兩工損蕩一个管件。根據一九八九年著 Eckert 的採訪，不斷損害管件的故事因此強欲變做一个神話矣：「 阮每兩工就有一个管件歹去，但是咱會當佇十五分鐘內定位到問題出現的所在。」一九五四年，無損害繼續運作上長的時間是一百十六點鐘（接近五工）。

編程

雖然講彈道研究實驗室是 ENIAC 的發起者，但是一直到這个三年的項目進行了一年以後，約翰 ・ 馮 ・ 嗎他曼才注意到這台計算機，彼陣伊佇洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究氫彈。這實驗室隨後深入去參與 ENIAC 項目，以至於對 ENIAC 的頭一改測試運行是計算氫彈相關數據，毋是火力表。這改測試的輸入、輸出數據是一百萬張卡片。

ENIAC 會當編程，執行複雜的操作序列，會當包含循環、分支和子程序。取著一个問題並共問題影射著機器頂懸是一个複雜的任務，通常愛用幾禮拜的時間。當問題佇紙頂懸舞清楚了後，通過操作各種開關佮電纜共問題「弄進」ENIAC 閣愛用去幾工的時間。然後，閣愛有一个驗證佮測試的階段，由機器的「單步執行」能力協助測試。

彼當陣佇咧 ENIAC 編程方面做了上濟的六位女士，一九九七年入選國際科技名人堂。根據𪜶佇一九四六年互相的稱呼，𪜶是凱 ・ 麥克納爾蒂（凱薩琳 ・ 安東內利）、 貝蒂 ・ 詹寧斯（予 ・ Bartik）、 貝蒂 ・ 斯奈德（貝蒂 ・ Holberton）、 Marlyn ・ Wescoff（Marlyn ・ 梅爾策）、 a蘭 ・ Bilas（鋪朗西絲 ・ 斯賓塞）， 佮露絲 ・ Lichterman（露絲 ・ 泰特鮑姆）。 珍妮羞 ・ S . ・ 萊特的文章《做計算機是查某人》記錄佮闡述矣操作 ENIAC 女士𪜶的角色，以及歷史上對女性佇計算機科學歷史中角色的落勾抑是淡化。ENIAC 程式設計師角色嘛佇二空一空年的一个紀錄片中予正視。

ENIAC 是一个獨一無二的設計，從來毋捌予人重做。一九四三年設計的凍結意味著，計算機設計欠缺創新，會發展了無好，尤其是欠缺存儲程序的能力。Echert 和 Mauchly 開始新的設計一个工課，後來予人號做 EDVAC，這个設計毋但閣較簡單，閣較強矣。特別是佇一九四四年，Eckert 寫了伊猶閣儲單元的描寫（汞的延遲線存儲器）。 這款存儲單元既存儲數據，閣存儲程序。馮 ・ 嗎他曼向穆爾學校徵詢 EDVAC，並面聽了穆爾學校的會議。存儲程序的概念佇這个會議頂懸提出來矣，伊寫落去無完整的筆記（《 關於著 EDVAC 的報告初稿》）， 擬用作內部的備忘錄，是咧講、說明會議上提出的關於正規邏輯預言的思想。ENIAC 的管理員佮安全人員赫爾曼 ・ 戈德斯坦向一寡政府佮教育機構分發矣《初稿》的副本，廣泛地帶動了對構建新一代電子計算機（包括講 EDSAC 和 SEAC）的興趣。

對一九四八年期，ENIAC 進行矣若干焦升級，其中就包括原始的干焦讀程序存儲機制。這个機制以函數表作為程序的干焦讀存儲器，由理察 ・ Clippinger 博士提出，並包括佇咧 ENIAC 的專利當中。Clippinger 向馮 ・ 嗎他曼詢問實現什麼樣的指令集。Clippinger 想出一種三地址結構，而馮 ・ 嗎他曼提出了一個地址結構，因為實現起來愈簡單。一个忝加器（六）的三个數字用作程序計數器，另外一个忝加器（十五）用做主累加器，第三个忝加器（八）用作對函數表中讀數據的地址指針，另外的大部份忝加器（一垺五、七、九九十四、十七堵十九）用作數據存儲。ENIAC 中存儲的程序的編程工課是由貝蒂 ・ 詹寧斯、Clippinger 佮阿黛咧 ・ 戈德斯坦完成的。一九四八年九月十六，ENIAC 運行一个由阿黛咧 ・ 戈德斯坦寫予馮 ・ 嗎它曼的程序，因此成為著第一个存儲程序計算機。這个修改佇咧六个因素上降低矣 ENIAC 的速度，並且限制並且行計算能力，但是因為共重新編程的時間對幾若工減少到幾點鐘，所以性能上有一寡損失嘛是值得的。分析嘛顯示，因為電子計算速度佮機電輸入 / 輸出速度的巨大的差別，就算不利用原始機器的並行功能，差不多所有現實世界的問題嘛完全是輸入 / 輸出縛定（I / O bound）的，就算講因為上述修改，速度降低了後猶閣是按呢。一九五二年的早寡時陣，ENIAC 上添加一个高速徙位器，佇五个因素頂懸提高移位速度。一九五二年七月，添加一个一百字的核心存儲擴展，這存儲體採用 BCD 碼佮 Excess 抹三數字表示。為著支持這个擴展存儲器，ENIAC 配備一个新函數表選擇器、一个存儲器地址選擇器、脈衝整形電路，閣予編程機制增加三个新指令。

佮其他早期計算機的比較

機械佮電子計算機器對十九世紀就開始出現矣，但是二十世紀三十、四空年代予人看做是現代計算機時代的開端。

• 德國 Z 三計算機（一九四一年五月公佈）是康拉德 ・ 楚澤設計的。這是頭一台通用的數字計算機。但是伊是機電計算機，毋是電子計算機，因為所有功能攏用繼電器。伊使用二進位數學進行邏輯地計算。伊會當拍空紙帶編程，但是無邏輯分支。就算講當初設計的毋是圖靈完全的，但是一九九八年𪜶發現𪜶彼是圖靈完全的（但是若欲利用這種圖靈完全性質，需要複雜、聰明的破解）。 一九四三年，這台計算機佇柏林毀於轟炸襲擊。
• 美國阿塔納索夫-貝瑞計算機（ABC，一九四一年熱天公布）是頭一台電子計算設備。伊使用真空管實現兩進位計算，但是毋是通用的，是干焦用於求解線性方程組。這台計算機嘛無利用電子計算的速度優勢。有兩方面限制著伊的速度：一个旋轉電容鼓存儲器，另外一个是伊的輸入輸出系統愛共中央結果寫出來紙片頂頭。這台計算機是手動控制的，並且不可程式。
• 英國的巨人計算機（Colossus computer，一九四三年用佇密碼的分析）是湯米 ・ 知勞力設計的。遮的計算機是彼个數字的、電子的，會當用插板佮開關編程，但是干焦用於密碼破譯，並毋是通用的。
• 霍華德 ・ 艾肯佇一九四四年設計的馬克一號電腦使用繼電器，會當拍空紙帶編程。會當算一般的數學函數，但是無分支結構。
• 就親像 Z 三佮馬克仝款，ENIAC 會使運行任意數學運算序列，猶毋過毋是對紙紮頂懸讀的數據。像 Colossus 仝款，伊會當用插板佮開關編程。ENIAC 將全面、完全的可程式能力佮電子計算的高速性結合做伙。

ABC、ENIAC 佮巨人計算機攏使用真空管。ENIAC 暫存器採用十進位運算，毋是像 Z 三抑 ABC 彼款的就是兩進位運算。

一九四八年較早，ENIAC 像是巨人計算機仝款，重新編程的時陣需要重新布線。存儲程序，猶閣有存儲器既用佇存儲程序，閣用於存儲數據的思想佇咧開發 ENIAC 的時陣就構想出來矣，猶毋過佇 ENIAC 無初步的實現，因為二戰需要這台機器趕緊完成投入使用，並且 ENIAC 的二十个儉位置嘛傷細矣，物件攏無夠以同時的儉數據佮程序。

公眾認知

Z 三和是巨人計算機攏是獨立於彼此，而且獨立於 ABC 和 ENIAC 開發的。Z 三計算機毀於一九四三年盟軍轟炸柏林。巨人計算機是英國戰爭成就的一部份。𪜶的存在到一九七空年才為公眾所知，雖然𪜶的能力猶原干焦開發𪜶的英國相關的人員以及予人邀請的美國人才知影講。遮的機器內底，干焦兩台一直佇咧英國政府通信總部（GCHQ）使用著一九六Ｏ年，賰的攏一九四五年毀壞去矣。ABC 計算機是咧約翰 ・ 阿塔納索夫予人徵召去華盛頓做美國海軍做物理研究了後，予艾奧瓦州立大學拆掉去矣。比並之下，ENIAC 佇一九四六年大展伊的能力，「 吸引著全世界的想像力」。 無定著正因此，閣較古早的計算機歷史佮這个時期相比並，佇其他的崁和分析頂懸並毋是真全面。

專利

不要齊利曾經有擁有 ENIAC 的專利喔。一九七三年，經過法院宣判，因為莫齊利對著 ENIAC 的設計思想部份來源於約翰 ・ 阿塔納索夫佮克利福德 ・ 貝里設計的 ABC 計算機，所以專利予人認定做無效，ENIAC 的發明予人囥入來公有領域。

毋過，公眾領域內普遍將 ENIAC 認定做世界上第一台電子計算機，共莫齊利認定做電子計算機之父。為此，二十世紀九空年代初，時年八十七歲的 ABC 計算機發明者阿塔納索夫寫批予當時的美國總統老布希望，希望公眾會當承認伊家己才是電子計算機之父。所以，老布希望共伊頒發一个美國國家工藝技術金質獎章，以表彰伊發明了世界上第一台電子數字計算機。

展覽的部件

賓夕法尼亞大學的工程佮應用科學院有 ENIAC 原始的四十个面枋內底的四个，佮三个函數表中的一个。史密森尼學會佇美國國家歷史博物館有五个面枋。倫敦科學博物館展覽著一个面枋。密西根大學咧 Ann Arbor 校園擁有阿瑟 ・ 伯克斯搶救的四个面枋。是佇美國馬里蘭州阿伯丁試驗場的美國陸軍械博物館，也就是講 ENIAC 使用的所在，有一个函數表。另外閣有一个面枋佇咧位佇美國德克薩斯州普萊諾市的佩羅系統展覽。

一九九七年，有人製作一塊邊長八毫米（空空二五英寸）的矽制方形晶片，其功能佮占一大間厝的 ENIAC 相仝。雖然這二十 MHz 的晶片比 ENIAC 欲加矣啦，毋過猶原比二十世紀九空年代後期的現代微處理器慢慢仔誠濟。

參見

• 計算機硬體歷史
• 楚澤 Z 三

外部連結

• ENIAC 模擬
• 晶片頂懸的 ENIAC
• 計算機詞典內底的 ENIAC
• 問與答：著 ENIAC 合作發明者 J . ・ Presper ・ 埃克特遺失的採訪
• 對埃克特的採訪一九八八年二月初二，史密森學會的大衛 ・ 艾利森對埃克特關佇美國國家歷史博物館的採訪視頻。著 ENIAC 深入、技術性的討論，包括設計背後的思考過程。
• 著 J . ・ Presper ・ 埃克特的口頭歷史訪談，美國明尼蘇達大學查爾斯 ・ 巴貝奇研究所。ENIAC 的合作發明人埃克特談論伊佇賓夕法尼亞大學穆爾電子工程學院的時陣對 ENIAC 的開發；咧講矣 ENIAC 安全專利權的困難，猶閣有約翰 ・ 馮 ・ 嗎他曼一九四五年的《關於著 EDVAC 的報告初稿》造成的困難，因為這份稿件共 ENIAC 投入了公共領域。這改採訪是南希 ・ 斯特恩佇一九七七年十月二八進行的。
• 對卡爾 ・ 錢伯斯的口頭歷史訪談，美國明尼蘇達大學查爾斯 ・ 巴貝奇研究所。錢伯斯談論了佇賓夕法尼亞大學穆爾電子工程學院的時，ENIAC 項目的啟動的發展。這改採訪是南希 ・ 斯特恩佇一九七七年十一月三十日進行的。
• 著 Irven ・ A . ・ 特拉維斯的口頭歷史訪談，美國明尼蘇達大學查爾斯 ・ 巴貝奇研究所。特拉維斯講伊佇賓夕法尼亞大學的時陣（一千九百四十一-一九四六年）ENIAC 項目的狀況，總工程師埃克特的技術佮領導能力，約翰 ・ 莫齊利佮埃克特的工作關係，專利權糾紛，佮𪜶退出大學的代誌。這改採訪是南希 ・ 斯特恩佇一九七七年十月二一進行的。
• 著 S . ・ 里德 ・ 沃倫的口座歷史訪談，美國明尼蘇達大學查爾斯 ・ 巴貝奇研究所。沃倫擔任 EDVAC 的項目總監；伊講論矣約翰 ・ 馮 ・ 諾他曼和約翰 ・ 不要齊利，佮𪜶佮管理員之間關於專利權的意見分歧；談論了約翰 ・ 馮 ・ 嗎他曼在一九四五年關於 EDVAC 的報告稿，以及欠缺對所有的 EDVAC 貢獻者的了解。
• ENIAC 編程項目
• ENIAC 中的女士
• ENIAC 編程
• 模函數的編程示例
• ENIAC 按怎計算平方根
• 邁克 ・ Muuss：ENIAC 文檔集
• ENIAC 卡爾 ・ 肯普夫的章節，《 軍械兵團內底電子計算機》，一九六一年十一月。
• ENIAC 的歷史，馬丁 ・ H . ・ Weik，軍械彈道研究實驗室，一九六一年。
• ENIAC 博物館位佇賓夕法尼亞大學
• ENIAC 的規格來自彈道研究實驗室一九五五年第九百七十一號報告（國內電子數字計算系統的調查研究）。
• 美國專利第三 , 百二 , 六百空六號關於 ENIAC，佇咧一九六四年發布（TIFF 圖像）， 閣有 PDF 版本 ( 十八 , 三百空五 kB , 兩百空七頁 )
• 計算機誕生矣，麥仔可 ・ Kanellos，六十周年新聞故事，《 CNet》，二空空六年二月十三
• Gumbrecht , 傑米。重新鋪排二鋪排的“鋪算鋪”. CNN . com . 二空一一年二月初八 [二空一一年二月九號] .（原始內容存檔佇二空二空年九月十五）.