320-14计算机程序设计--2首届图灵奖的获得者——Alan J．Perlis.pdf

艾伦 佩利 艾伦 佩利 Alan J Perlis ALCOL语言和计算机科学的 催生者 由于在 ALGOL 语言的定义和扩充上所作出的重大贡献 以及在创始计算机科学 教育 使计算机科学成为一门独立的学科上所发挥的巨大作用而成为首届图灵 奖当之无愧的获得者 中 文 名 艾伦 佩利 外 文 名 Alan J Perl is 出 生 地 美国宾 夕法尼 亚州的 匹兹堡 生平生平 艾伦 佩利 Alan J Perlis 1922 年 4 月 1 日生于美国宾夕法尼亚州的 匹兹堡 在卡内基理工学院 现卡内基 梅隆大学 学的专业是化学 1942 年 毕业取得学士学位 因当时还处于二次世界大战期间 而且在珍珠港事件后美 国已宣布正式参战 因此佩利被应征入伍 在空军服役 战后他进入加州理工 学院研究生院继续深造 改学数学 于 1947 年取得硕士学位 然后又到麻省 理工学院 MIT 攻读博士学位 于 1950 年取得该学位 1951 年他在美国陆军 军械部设在马里兰州的阿伯丁试验基地内的 弹道研究实验室 冯 诺伊 曼曾在该研究实验室当顾问 干了一年 然后回到母校 MIT 参加 旋风 出生日期 1922年 4月1日 毕业院校 麻省理工学院 Whirlwind 计算机计划 为 旋风 编制程序 为了说明佩利参与的 旋 风 计划的意义 我们先简要回顾一下计算机诞生初期的发展历史 成就成就 ENIAC 大家知道 世界上第一台电子计算机叫 ENIAC 这是 ElectronicNumerical Integrator and Computer 的词头缩写 意为 电子 数字积分器和计算机 是宾夕法尼亚大学莫尔学院 Moore School 根 据上述阿伯丁弹道研究实验室为各种火炮计算弹道 编制射击表的需要于 1943 年 6 月与联邦政府签订 10 万美元的合同而研制的 项目由约翰 莫奇利 John William Mauchly 1907 1980 负责逻辑设计 伊克特 John Presper Eckert Jr 1919 1995 负责电路设计 ENIAC 是一台十进制并行 计算机 能同时处理 10 个十进制数 采用电子管电路 时钟频率 100000 Hz 加法时间 0 2 ms 乘法时间 2 8 ms 是一个占地 1500ft2 约 139 m2 重 30t 功耗 150kw 的庞然大物 于 1946 年 2 月完成 未能参加第二 次世界大战 但被洛斯阿拉莫斯 Los Alamos 国家实验室用于计算原子弹 爆炸的突变问题 后来又曾用于阿伯丁的空军试验场 一直运行到 1955 年 10 月才停止工作 世人一直公认莫奇利和伊克特是 ENIAC 的发明者 但后来在两 家计算机公司的诉讼中 法院判定他们剽窃了约翰 阿塔那索夫 John Vincent Atana soff 1903 1995 的构思和设计 这个涉及世界上第一台 电子计算机的发明权案件曾经轰动美国 但有趣的是 虽然阿塔那索夫确实曾 在 1941 年把自己关于构思计算机的设想告诉过莫奇利 后者也确实因此受到 启发而写出了有关论证报告并设计出了 ENIAC 但社会舆论似乎并不支持法院 的判决 现在一提到 ENIAC 几乎众口一词地仍然说是莫奇利和伊克特发明的 没有人说是阿塔那索夫发明的 这对美国法院的判决真是一种讽刺 EDVAC ENIAC 虽然是世界上第一台电子计算机而被载人史册 但它不具备存储程 序的能力 程序要通过外接电路板输入 要改变程序必须改接相应的电路板 对于每种类型的题目 都要设计相应的外接插板 这不是理想的结构 不符合 冯 诺伊曼早就提出的存储程序的设想 那么世界上第一台存储程序式计算机 是哪一台呢 有些资料认为是前面曾经提到过的曼彻斯特大学的 MARK I 但现 在一般说法是英国剑桥大学威尔克斯 M V Wilkes 1967 年图灵奖获得 者 设计和完成于 1949 年 5 月的 EDSAC 实际上 最早开始设计与实施存储程 序式计算机的还是莫尔学院的 EDVAC Electronic Discrete VariableAutomatic Computer 的词头缩写 意为 电子分离变量自动计算 机 这是 1945 年 3 月 当时 ENIAC 正在安装调试阶段 由冯 诺伊曼 本人与莫奇利 伊克特等人经过两天会谈 讨论后制定的设计方案 采用电子 管和半导体二极管 用水银延迟线作存储器 时钟频率 1MHz 字长 32bit 由 于 ENIAC 的原因 EDVAC 的研制从 1947 年才开始 加上莫奇利和伊克特两人 后来因故离开了莫尔学院 使工程遇到困难 1952 年 有的资料说 1951 年 才完成 这才使威尔克斯的 ED SAC 后来居上 详见后面关于威尔克斯的 介绍 旋风 计算机 旋风 计算机 但不管 EDSAC 也好 EDVAC 也好 都是串行计算机 serial com Duter 即数据的传送和运算是按位逐一进行的 这样的计算机运算部件少 运算也简单 但速度慢 不能满足某些应用的需要 那么世界上第一台存储程 序式的并行计算机是哪一台呢 这就是前述 旋风 计算机 旋风 的主要 设计者和研制者是 MIT 的弗里斯特 JayWright Forrest 弗里斯特也是受 军方委托 用风洞来研究飞机稳定性时根据数据处理的需要而设计 旋风 的 旋风 受 EDSAC 的影响采用存储程序方式 但鉴于处理飞机稳定性需要 2000 条以上指令 必须改串行为并行 但又要照顾机器体积不宜过大 因此 设计成 16 位字长的并行计算机 旋风 的另一项创新是采用英国曼彻斯特 大学威廉斯 FrederiC calland Williams 1911 1977 发明不久的阴极 射线管作内存储器 旋风 的研制工作从 1946 年开始 1950 年试运行成功 20 世纪 50 年代冷战加剧的形势下 美国军方对 旋风 寄予极大希望 空军 每年投资 100 万美元 试比较一下 ENIAC 的总经费才 10 万美元 MIT 也 专门成立了著名的 林肯实验室 以弗里斯特原先的实验室为核心 研究 旋风 的军事应用 1951 年 旋风 与当时著名的 SAGE Semi Automatic Ground Environment 即半自动地面防空系统 包括全美 17 个防区 首次实 现连接 把位于卡德角的防空警戒雷达所截获的信息送到 MIT 由 旋风 计 算机进行处理 分析和存储 这是历史上计算机与通信相结合的先驱 弗里斯特 还在 20 世纪 40 年代末和美籍华人科学家兼企业家王安 Wang An 1920 1990 几乎同时分别独立地发明了磁心存储器 并把它用在 旋风 中以代 替阴极射线管存储器 从而进一步大大提高了 旋风 的性能 Algol 58 佩利在 旋风 上工作到 1952 年 9 月 之后他来到普渡大学 在那里他 创建了全美大学中的第一个计算中心 开创了在大学中建立计算中心的先河 他出任普渡大学计算中心的第一任主任 在他的努力下 计算中心先安装了一 台 IBM 的 CPC 计算机 Card ProgrammedCalculator 以后更新为 Datatron 205 佩利为之设计了称为 IT Inter hal Translator 的语言 并 开发了 IT 的编译器 1956 年佩利转到卡内基理工学院 故伎重演 又推 动该校成立了计算中心并出任主任 配置了 IBM 650 计算机 佩利把他在普渡 大学开发的 IT 及其编译器移植到 IBM 650 上 曾经在美国许多大学的 IBM 650 上被广泛采用 在 IT 的基础上 佩利和史密斯 J Smith 佐轮 H Zoren 伊万斯 A Evans 等人一起为 IBM 650 设计与开发了新的代 数语言和汇编语言 这些工作奠定了佩利作为计算机程序设计语言的先行者的 地位 因此 当 ACM 于 1957 年成立程序设计语言委员会以便与欧洲的同行合 作 设计通用的代数语言的时候 佩利被理所当然地看作是最佳人选而被任 命为这个委员会的主席 1958 年 在苏黎世举行的 ACM 小组和以当时联邦德国 的应用数学和力学协会 GAMM 为主的欧洲小组的联合会议上 两个小组把他们 关于算法表示法的建议综合为一 形成了 Algol 58 开始时的名称叫做 国 际代数语言 即 International Algebraic Language 简称 IAL 后来改 叫 Algol 58 在 Algol 58 的基础上 1960 年 1 月在巴黎举行的有全世界一 流软件专家参加的讨论会上 确定了程序设计语言 Algol 60 发表了 算法 语言 Algol 60 报告 1962 年又发表了 算法语言 Algol 60 的修改报告 Algol 60 是程序设计语言发展史上的一个里程碑 它标志着程序设计语言由 一种 技艺 转而成为一门 科学 开拓了程序设计语言的研究领域 又 为后来软件自动化的工作以及软件可靠性问题的发展奠定了基础 而后像 1967 年出现的首次引进 类型 的概念 把数据和被允许施行于这些数据之上的 运算结合为一个统一体 因而成为现代抽象数据类型的开端以及第一个面向 对象的语言 SIMULA67 1971 年出现的著名的 PASCAL 等语言 也都是在 Algol 60 的基础上加以扩充而形成的 Algol60 的主要特点有 1 局部性首次引进局部性概念 既扩充了语言的表达能力 又可节省内 存空间 提高程序的紧凑性 2 动态性语言含有动态成分 从而明显提高了语言的表达能力 当然也 相应增加了实现中的开销 3 递归性递归性的引进开拓了软件的研究领域 促进了软件的发展 4 严谨性它的语法和语义均有严格的描述 特别是语法 采用了著名的 巴克斯范式 BNF 结构清晰 理论严谨 在 Algol 58 和 Algol 60 的形成和修改过程中 佩利都起了核心和关键 的作用 佩利之所以荣获首届图灵奖 主要就是因为他在这方面的重大贡献 与此同时 在佩利的积极组织下 卡内基理工学院率先在大学生中开设 程序设计课程 在此之前 有关程序设计的知识是作为 数值分析 课程内容 的一部分予以介绍的 程序设计课的开设是计算机科学教育的开端 这引起了 计算机的最大用户 美国国防部的重视 由它的高级研究计划署 ARPA 出面 出资资助对计算机科学及其教育立项研究 其结果是 20 世纪 60 年代中期首 先在卡内基理工学院 斯坦福大学 MIT 等少数几个大学建立起了计算机科学系 和计算机科学研究生院 使计算机科学脱离电气工程 数学等学科而成为一门 独立的学科 鉴于佩利在其中所起的巨大作用 佩利被称为 使计算机科学成 为独立学科的奠基人 A founding father of Computer Science as a separate discipline 而在卡内基理工学院 现卡内基 梅隆大学 佩利 和西蒙 H A Simon 纽厄尔 A Newell 后二人是 1975 年图灵奖获 得者 三人被称为 计算机系的三驾马车 其他其他 1971 年 佩利离开卡内基 梅隆大学 加盟新成立的耶鲁大学计算机系 曾数度出任系主任 为耶鲁大学计算机系的建设和发展作出了重大贡献 其间 1977 1978 年 他曾在加州理工学院执教 因此 佩利可谓 桃李满天下 尤其是美国的第一批计算机科学博士生 绝大部分都是佩利的弟子 佩利也是计算机学术组织和学术交流活动的积极倡导者和组织者 1962 1964 年他出任 ACM 主席 著名的杂志 Communications of ACM 也是由他倡议 创办的 并在 1958 1962 年担任第一任主编 作为知名学者 他经常到世界 各国讲学或作报告 足迹遍及前苏联 丹麦 意大利 以色列 墨西哥 秘鲁 英 国 荷兰 委内瑞拉 其中也曾两次到中国讲学 他也是 乒乓外交 后 最 早 1972 年 7 月 到中国访问的美国计算机科学家代表团的成员之一 佩利说过这样一句话 任何名词都可以变为动词 any noun canbe verbed 他的意思是说 任何远大的理想 志向 抱负和对新事物的追求 通 过努力和不懈的实践 都是可以实现的 这是佩利总结自己的一生所形成的至 理名言 1990 年 2 月 7 日 佩利因心脏病在康涅狄格州的纽哈芬去世 享年 68 岁 主要著作主要著作 对程序设计语言的思考 A View of Programming LanguagesAd dison Wesley 1970 计算机科学导论 Introduction to Computer Science Harper Row 1972 1975 软件可重用性 Software Reusability ACM pr 1989 最后这部书分两卷 第一卷 概念与模型 Concepts and Models 第 二卷 应用与经验 Applications and Experience 是佩利与比格斯托 夫