《ACM图灵奖(1966-1999) - 计算机发展史的缩影》读后感

《ACM图灵奖(1966-1999)---计算机发展史的缩影》读后感

计算机的诞生与发展不得不说是世界发展的里程碑,在科学技术发展突飞猛进的今天,计算机的作用是无可比拟的.我曾经看了一本书, 《ACM图灵奖（1966―1999）――计算机发展史的缩影》,看了之后收获不少,太震撼了!里面提到的很多科学家,为计算机的发展,为科技的发展作出了巨大的贡献.

获得过被誉为计算机界Nobel奖――ACM图灵奖的20世纪40位计算机科学家，正是影响计算机科学技术发展最有影响的杰出代表。《ACM图灵奖（1966―1999）――计算机发展史的缩影》一书，逐一对历届图灵奖得主的生平、研究成果、科研和工作风格、创新思想、论著等做了详细介绍，并配有相应人物、事件的历史照片。附录中还有“计算技术发展大事记”等。这本书所介绍的40位图灵奖获得者当中，有不少人的工作对计算机产业的发展产生了深远的影响。例如，明斯基与麦卡锡共同创建了世界上第一个人工智能实验室；巴赫曼主持设计与开发了最早的网状数据库管理系统，并推动与促成了数据库标准的制定；巴克斯发明了世界上第一个高级程序设计语言FORTRAN，之后又首次提出了元语言“巴克斯范式”BNF；科德首次明确而清晰地为数据库系统提出了关系模型；汤普森和里奇设计、开发了应用广泛和影响深远的操作系统MNIX和程序设计语言C；科克因主持IBM801项目而成为RISC概念的首创者，今天RISC技术已成为计算机体系结构的主流技术；萨瑟兰开发成功著名的Skeichpad系统，奠定了他作为“计算机图形学之父”的基础；布鲁克斯主持与领导了被称为人类从原子能时代进入信息时代标志的IBM360系列计算机的开发工作。

这些计算机科学技术界的佼佼者提出的一些具有前瞻性的设想或思路对生产技术的进步、人才的培养是大有裨益的。比如，威尔克斯在1967年预见到硬件和软件的结合，程序设计语言和数据结构的重要作用，甚至谈到可移植性问题，而当时结构化程序设计的概念尚未正式提出；巴克斯最早提出了归约的概念，这使变元的概念不复存在，所有的计算目标都通过计算获得；霍尔在基于时态逻辑的逻辑型混合计算模型中引入了时段和切变的概念；科克认为对计算机性能影响最大的因素是算法、编译器和机器组织，其中算法的改进是最重要的；而克努特的宏篇巨著《计算机程序设计的艺术》，曾被誉为计算机科学工作者的《圣经》，甚至有人认为其作用和地位可与数学史上欧几里得的《几何学原理》相媲美。 通

过对20世纪下半叶有代表性计算机科学家的介绍，这本书在一定程度上反映了计算机体系结构、程序设计语言、算法设计与分析、操作系统和编译程序、数据库技术、计算机复杂性理论、软件工程、人工智能等计算机科学技术主要分支的形成过程和发展概况。

我印象最深的是IBM 360系列计算机的总设计师和总指挥弗雷德里克.布鲁克斯.

20世纪最后一年也就是1999年的图灵奖授予了年已69岁的资深计算机科学家弗雷德里克.布鲁克斯(Frederick Phillips Brooks,Jr.)。布鲁克斯这个名字在中国知者不多，但在美国却是大名鼎鼎的，因为他在20世纪60年代只有29岁时就主持与领导了被称为人类从原子能时代进入信息时代的标志的IBM/360系列计算机的开发工作，取得辉煌成功，从而名噪一时。以后他作为硬件和软件的双重专家和出色的教育家始终活跃在计算机舞台上，在计算机技术的诸多领域中都作出了巨大的贡献。从某种意义上说，对于布鲁克斯而言，图灵奖是一个“迟到的荣誉”。

布鲁克斯1931年4月19日生于北卡罗莱纳州的杜哈姆(Durham)，是一名医生的儿子。1944年艾肯设计的MARK I由IBM生产出来以后，有杂志加以介绍。当时才13岁的布鲁克斯读了以后就产生极大的兴趣，并开始收集老式的商用计算装置。他参加了所在中学的无线电俱乐部和电子工程俱乐部，成为一名积极分子。假期，他用铅皮做成烟管卖给烟农烤烟叶（他家乡是产烟区）。1953年从杜克大学毕业，取得物理学士学位以后，进入哈佛大学深造，师从他从小仰慕的艾肯，1955年取得硕士学位，1956年取得博士学位。值得指出的是，布鲁克斯取得的是计算机科学的博士学位，是一位“正宗”的计算机博士，是世界上第一批获得计算机科学博士学位的少数学者之一。他的博士论文课题为“自动数据处理系统的分析设计”（The Analytic Design of Automatic Data Processing System）。从博士论文开始，布鲁克斯的一生就与计算机结下了不解之缘。 在哈佛取得博士学位以后，布鲁克斯进入IBM公司设立在纽约波凯普西（Poughkeepsie, New York） 的实验室当工程师。这个实验室从20世纪50年代到80年代一直是IBM开发计算机的中心。布鲁克斯在这里参加了Harvest和STRETCH计算机的开发，任体系结构设计师。这两个型号的计算机引入了一系列

新技术，在20世纪50年代后期至60年代初期有很大影响，尤其是STRETCH计算机，当前已成标准的8个二进制位的“字节”（byte）就是由布霍尔兹（Werner Bucholz）提出，在STRETCH上首次采用的。STEETCH还首创先行控制方式，最多可重叠执行6条连续的指令，后来被发展成流水线方式，因而被认为是世界上第一台流水线计算机。流水线概念的提出者是阿姆达尔(Gene Amdahl,他后来离开IBM创办了著名的Amdahl公司),由科克（John Cocke,1987年图灵奖获得者）和考尔斯基(Harwood Kolsky)协助在360上实现。STRETCH共生产9台。在1965年CDC 6600问世以前，是世界上最快的超级计算机。Harvest则是IBM在STRETCH的基础上，为美国国家安全局特制的，比STRETCH还大两倍。布鲁克斯在其中的创造性贡献是解决了程序中断系统的设计，以及在数据格式中出现不均匀的字符分布时如何设计其二进制代码（multicase binary codes for nonuniform character distributions）等问题，并从而在1957年取得了他的第一个美国专利“程序中断系统”（Program Interrupt System,专利号3048332，与D. W. Sweenly共有），发表了他最初的两篇学术论文。其中，在程序中断系统的设计中，布鲁克斯和斯温利提出了可屏蔽中断的概念，使用户击键时字符可显示在屏幕上，而计算机的运行却不会混乱。科德(E. F. Codd， 1981年图灵奖获得者) 正是利用这一概念为 STRETCH设计了第一个交互式多道程序操作系统的。 1959年，布鲁克斯曾被调至IBM在约克通高地（Yorktown Heights ，New York）的研究中心工作，但第二年又重新被调回波凯普茜的实验室，因为当时IBM内部在计算机的研发方向上产生了重大的分歧。1960年时，IBM的计算机生产线上的产品是8000系列，但遭到一些人的反对，其领头人是伊万斯(Robert (Bob) Overton Evans)。伊万斯1951年就加盟IBM，曾参与或主持过IBM 701、1410和7070等多种型号计算机的开发，已经积累相当丰富的知识和经验。他经过认真分析，认为主要继承IBM原有技术的8000计算机，即使研制成功并上市，过不了几年，即到1964年就会丧失生命力，缺乏市场竞争能力。因此他主张8000下马，采用新的技术开发新的计算机，尤其是要开发新的操作系统。伊万斯的意见使IBM分裂成为两派，一派支持，一派反对，而反对派的领头人正是布鲁克斯！两派的争论和对立非常尖锐，又势均力敌，因为伊万斯只是艾奥瓦州立大学电气工程系的一个本科毕业生，学历和学位没有布鲁克斯高，但资历却比他老，双方

的支持者人数也差不多。以小沃森（Thomas John Watson, Jr.）为首的IBM决策层于1961年5月担着极大的风险最后采纳了伊万斯的意见，是年秋宣布成立一外名为SPREAD（这是“系统程序设计、研究、工程和开发”的英文Systems Programming, Research, Engineering And Development的词头缩写）的委员会作为task force（类似于我国过去经常采用的所谓“攻关领导小组”这样一种组织），由13人组成，主席为汉斯特拉（John W. Haanstra）,副主席为伊万斯，布鲁克斯是成员之一。作为争论中赢方的伊万斯冷静地分析了形势以后，作出了一个令人大感意外的决定，他亲自找布鲁克斯，请布鲁克斯主持日后被称为IBM/360的这个新项目。伊万斯这一举动主要基于以下两点考虑，一是如果他自己来主持360，那末原来反对他的意见的人那一派人很难团结在他的周围，二是涉及这样重大改革与创新的项目，应该让年轻人来挑头。他自己虽然当时也只有34岁，但布鲁克斯比他小5岁，更加年轻。难能可贵的是，布鲁克斯作为争论的输方，慨然接受了伊万斯的邀请，同意负责这个他曾经反对过的项目！这个故事很像我国京剧舞台上的“将相和”（虽然无人“负荆请罪”）。伊万斯和布鲁克斯双方在这件事上所表现出来的明智、大度和勇气都十分令人钦佩和赞叹。其结果和效果就是整个IBM公司的职工果然团结起来，实现了艰难而痛苦，然而却是历史性的转变和飞跃。IBM/360的开发总投资5.5亿美元（其中硬件2亿，软件3 .5亿），比美国研究原子弹的曼哈顿计划的投资20亿美元的四分之一还多。在研制期间，布鲁克斯率领着2 000名程序员夜以继日地工作，单单360操作系统的开发就用了5 000个人年。因此，当1964年4月7日，在IBM公司纪念其成立50周年的庆祝大会上宣布360系列计算机的时候，小沃森完全有理由声称“这是公司历史上宣布的最重要的产品”。确实，IBM/360以其通用化、系列化和标准化的特点，对全世界计算机产业的发展产生了如此深远的影响，以至被认为是划时代的杰作。而IBM/360的推出，也使IBM在短短两年时间内，即到1966年，其资本积累就增加到45亿美元，职工总数净增6万，达到19万，成为名符其实的“兰色巨人”。到20世纪60年代末，360系列机的市场占有率达到15%，到20世纪70年代中期，超过了50%。各计算机生产厂商纷纷仿效360的榜样，推出各自的系列机。有的则直接采用IBM/360的操作系统，比如著名的Amdahl公司的所谓“插接兼容式”计算机（plug compatible computer）就是这样。为

此，伊万斯和布鲁克斯两人常常被并称为“IBM/360之父”（father of the IBM System/360）。

当然，IBM/360如今早已是“昨日黄花”了。IBM公司在20世纪70年代就推出了370系列替代360，以继续保持其技术上的优势。我们之所以用了一定篇幅介绍IBM/360的故事，是因为其中不乏让我国的企业家、科学家和工程技术人员深思的一些问题。IBM/360的特点我们只简要介绍如下。它是集成电路的计算机。体系结构既便于事务处理，又便于科学计算；系列中各机型（初期，规模由小到大，功能从弱到强，包括20、30、40、50、65和75六个型号，后来扩充了25、85、91、195等型号）具有兼容性；有标准的输入输出接口和通用的输入输出设备，它们与中央处理器相对独立；软件既有兼容性又有可扩充性，从而可最大限度地保护用户的软件投资。这些特征大多都成为以后计算机设计与开发所遵循的基本原则。

IBM/360成功以后，布鲁克斯离开IBM回到其故乡，为北卡大学（University of North Carolina at Chapel Hill, 简写UNC）创建了计算机科学系，担任该系系主任长达20年（1964-1984）。卸任以后仍在该系任教至今，因此他培养的学生很多，可谓“桃李满天下”。除了教学以外，他还致力于发展美国的计算机技术和计算机在国防等方面的应用，有许多社会兼职。1966-1970年，他是ACM全国委员会的委员；1973-1975年出任ACM体系结构委员会（所谓SIGARCH）的主席；1977-1980年布鲁克斯在美国国家研究院计算机科学技术部（Computer Science and Technology Board, National Research Council）任职；1983-1984年他是美国国防科学委员会人工智能攻关领导小组的成员（AI Task Force, Defence Science Board）；1986-1987年是上述委员会另一个攻关领导小组“计算机模拟和训练”（Computer Simulation and Training Task Force）的成员；1985-1987年他担任军用软件攻关小组组长（Military Software Task Force）。他的研究领域除了计算机体系结构、机器语言设计、软件工程和大型项目管理以外，还包括动态体系结构的可视化（如walk-througe,即“走查”）、人机接口、交互计算机图形学等，十分广泛。20世纪70年代初，布鲁克斯和他的学生赖特（William V. Wright）同生物化学系的海曼斯（Jan Hermans）合作，研究蛋白质折叠问题，实现了可视化分子三维结构系统。后来又与杜克大学的结晶学家金

荪和（Sun Ho Kim）合作，开发成功了能找到tRNA分子的原子坐标的系统，使得以前需要三个月才能完成的工作只要一个星期就可以做完。关于虚拟现实（VR-Virtual Reality），涉及布鲁克斯曾参与与领导攻关的计算机模拟和训练，是他关心的重点之一，1992年3月由美国国家自然科学基金会NSF主持的虚拟现实研讨会，就是由布鲁克斯等人倡议并在北卡大学召开的，这次会议对VR进行了定义并就其研究方向提出了详细建议，奠定了VR作为独立研究方向的地位。布鲁克斯在筹备及组织此次会议上作出了重要贡献。1987年布鲁克斯当选为美国工程院院士。他同时也是英国皇家学会和荷兰皇家科学与艺术院的外籍院士。 布鲁克斯的著作不多，但影响都很大。1963年他和哈佛时的同学和IBM的同事艾弗森（Kenneth Iverson, APL发明人，1979年图灵奖获得者）合著了《自动数据处理》（Automatic Data Processing，Wiley）一书，是该领域中最早的专著之一，1969年再版时有2个版本，其中一个专门论述在IBM/360上的数据处理的（书名为Automatic Data Processing, System/360 Edition）。1975年，他把他历年来所写的有关软件工程和项目管理方面的文章汇集成书，书名为《神话般的人一月：有关软件工程的随笔》(The Mythical Man-Month: Essay on Software Engineering, Addison-Wesley)。由于本书是他领导IBM/360软件开发经验的结晶，内容丰富而生动，成为软件工程方面的经典之作，出版20年之后即1995年又再版了一次。在本书开头的献词中，布鲁克斯说明他一生最尊敬的两个人一是小沃森，另一就是伊万斯。在这本书中，他明确表示反对软件开发的“瀑布模型”（waterfall model），而主张尽量从最终用户那里获得设计思想。最后的一本专著是他与荷兰特文德理工大学（Twente Technical University,位于荷兰与德国接壤处的恩斯赫德）的勃劳夫教授（G. A. Blaauw）合著的《计算机体系结构：概念与发展》（Computer Architecture: Concepts and Evolution ,Addison-Wesley,1997）。勃劳夫也是布鲁克斯在哈佛时的同学，后来又在IBM共事多年，曾一起开发过包括IBM/360在内的3个型号的计算机。这本书实际上是对计算机体系结构半个多世纪来的发展变化的一个全面的回顾和总结。作者在书中风趣地把整个计算机家族叫做“计算机动物园”(Computer Zoo)，对其中的主要成员逐一作了剖析。除了上述学术性著作外，1995年，他与萨瑟兰（I. E .Sutherland，“计算机图形学之父”，1988年图灵奖获得者）

等还合编了一本书，书名是Evolving the High Performance Computing and Communications Initiative to Support the National Information Infrastructure,由National Academy Pr.出版，论述了有关高性能计算机计划及信息基础设施（也就是所谓“信息高速公路”）建设的一系列问题。 在这次被授予图灵奖以前，ACM在1987年曾授予布鲁克斯“杰出服务奖”（Distinguished Service Award），1995年曾授予他以纽厄尔（A. Newell,1975年图灵奖获得者，1992年去世）命名的Newell奖。加上这次的图灵奖，布鲁克斯成为继克努特（D. E. Knuth，1974年图灵奖获得者）之后第二位同时拥有ACM三个奖项的计算机科学家。IEEE也先后向布鲁克斯颁给三个奖项，即McDowell奖（1970）、计算机先驱奖（1982）和冯.诺伊曼奖（1993）。AFIPS在1989年授予布鲁克斯Harry Goode奖。数据处理管理协会DPMA 1970年授予他“计算机科学”奖，并命名他为该年度的风云人物（Man of the Year）。1985年布鲁克斯因在开发IBM/360上的杰出贡献而荣获全国技术奖章(National Medal of Technology),同时获此殊荣的还有伊万斯和IBM的另一位功臣布洛克（Erich Block）。物理学界的富兰克林学会(Franklin Institute) 也曾授予布鲁克斯Bower奖(Bower Prize and Award )。

作为一名普通的计算机专业的学生,我很钦佩这些科学家,在他们身上凝聚着一股力量,一股奋起拼搏的力量,我很感动.现在我能做的就是好好的把自己的专业课学好,努力为着自己的理想奋斗!

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