ACE (電子計算機)

自動計算機（ACE，Automatic Computing Engine）設計為一台早期的存儲程序式電子計算機。 名稱中使用「Engine」一詞是為了向查爾斯·巴貝奇的差分機（Difference Engine）和分析機（Analytical Engine）致敬。它是艾倫·圖靈應英國國家物理實驗室（NPL）數學部的監督人約翰·沃默斯利（John Womersley）的邀請而設計的。

設計基礎

圖靈關於ACE的技術設計《電子計算機計劃》（Proposed Electronic Calculator）是基於他1936年的理論工作和二戰期間的工程經驗。

1. 圖靈在他1936年發表的論文《論可計算數》（On Computable Numbers）^[1] 中提出了通用圖靈機的概念；
2. 二戰期間，圖靈參與設計了巨人計算機，成功破解了德軍的密碼系統。

實現

1945年2月19日，圖靈向英國國家物理實驗室（NPL）執行委員會提交了一份詳細文檔，給出了存儲程序式計算機的第一份完全可行性設計。但是，圖靈已簽署官方保密法案，該協議的長期保密條款嚴格禁止他透露巨人計算機的細節，因此他無法詳細闡述怎樣去實現ACE這樣的電子設備。與ACE相比，EDVAC受到更多的宣傳。馮·諾伊曼知曉圖靈的理論工作，在他著名的First Draft of a Report on the EDVAC（1945年6月30日）中描述了EDVAC的設計，但EDVAC被認為有着不完整的性質和一些過於簡潔而缺乏來源的想法。^[2]

圖靈於1945年底完成了關於ACE的報告，給出了詳細的邏輯電路框圖，預計製造費用為11,200英鎊。他認為速度和存儲器容量是關鍵，因此提議使用高速存儲器件和大容量存儲器，存儲器容量預計和早期麥金塔電腦差不多。與EDVAC不同的的是，ACE實現了子例程調用，而且使用微型計算指令（Abbreviated Computer Instructions），這是程序語言的一種早期形式。ACE的製造計劃原定由曾在二戰中負責建造巨人計算機的英國郵政研究局工程師湯米·佛勞斯（英語：Tommy Flowers）負責，但是因為他同樣簽署了保密協議，不能透露他在戰時和戰後的工作，所以無法負責ACE的製造。

圖靈在NPL的同事不了解巨人計算機的成就，認為建造完整ACE的工程上太宏大。在圖靈離開NPL後，威爾金森接手整個項目，建造了ACE的一個簡化版本，也是第一台ACE的實現——Pilot ACE，於1950年5月10日運行了第一個程序。它比圖靈先前設計的規模要小，使用了大約800個真空管，存儲器是水銀延遲線，它有12個延遲線，每個包含32條32位元的指令或數據，時鐘頻率為1MHz，這在當時的電子計算機中是最快的。

ACE的第二個實現是MOSAIC (Ministry of Supply Automatic Integrator and Computer)，由艾倫·庫姆斯（Allen Coombs）和威廉·錢德勒（William Chandler）為軍方建造。他們曾和佛勞斯一起在位於多利士山（多利斯山）的布萊切利園製造了十台巨人計算機，因此有豐富的工程經驗。MOSAIC安裝在電信科學研究院（TRE）即後來的皇家雷達研究院（RRE），1952年底或1953年初第一次運行，用來從雷達數據計算飛行器軌道，其技術細節仍是秘密。

Bendix Corporation的G15計算機使用了ACE的原理，其工程設計由哈利·赫斯金（英語：Harry Huskey）完成。他曾在1947年任職於NPL的ACE部門，並且之後參與了EDVAC的硬件設計。首台G15於1955年運行，是簡單的單用戶機器，有時被認為是第一台個人電腦。

Pilot ACE的商業產品是英國電氣的DEUCE，共賣出了31台。第一台DEUCE於1955年春天交付使用。

腳註

1. Turing, A.M., On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem, Proceedings of the London Mathematical Society, 2 42, 1936, 42: 230–651937 (and Turing, A.M., On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem: A correction, Proceedings of the London Mathematical Society, 2 43, 1937, 43: 544–6)
2. Jonathan von Neumann and EDVAC （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館），Philip Levis ,2004年11月：…due to the incomplete and terse nature of the report…

參考

• Carpenter, B. E.; Doran, R. W., A. M. Turing's ACE Report of 1946 and Other Papers, Cambridge: MIT Press, 1986

• Copeland, B. J. (編), Alan Turing's Automatic Computing Engine, Oxford: Oxford University Press, 2005, ISBN 0-19-856593-3

• Copeland, Jack, Colossus and the Rise of the Modern Computer, Copeland, B. Jack (編), Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers, Oxford: Oxford University Press: 108–110, 2006, ISBN 978-0-19-284055-4

• Lavington, Simon H., Early British Computers: The Story of Vintage Computers and The People Who Built Them, Manchester University Press, 1980

• Wilkinson, J. H., Turing's Work at the National Physical Laboratory and the Construction of Pilot ACE, DEUCE and ACE, Metropolis, N.; Howlett, J.; Rota, G.-C. (編), A History of Computing in the Twentieth Century, New York: Academic Press, 1980

• Yates, David M., Turing's Legacy: A History of Computing at the National Physical Laboratory, 1945-1995, London: Science Museum, 1997

外部連結

• Events in the history of NPL — ACE computer

參見

• Pilot ACE
• 艾倫·圖靈