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1、记录与计算机存储相关的过往2011-02期记录与计算机存储相关的过往(连载二)字纸漫漫笨重而昂贵的存储时代xmlnamespace prefix=ons=urn：schemas-microsoft-com：office：office/太阳底下无新事，纸质存储和磁盘光盘的原理依然相通：利用外界力量改变存储介质的表面特征，为这些改变赋予意义，让他们可以分辨和识读。两千年前的死海古卷已经残破不堪意外邂逅最初的纸质存储1947年初，十六岁的默罕默德?艾拉迈德正在在死海西北岸放羊。在寻找走失山羊的时候，这个贝都因族的年轻牧羊人发现了一个岩洞。他往岩洞里扔了一块石头，却听见打破了器皿的声音。小伙子钻进去看
2、，发现了一些陶罐。埋藏了两千年的记忆，就此苏醒。现在，这些古人的记忆正在被扫描成高精度的电子版本，单薄而易碎的古老遗物，将会和现代存储装置共存亡。陶罐里存放的，是历史上最为重要的典籍之一：死海古卷。在之后的十年间，人们在这片地区附近的十一个山洞中发掘出了更多的古卷，一共能拼成约九百种不同的文献。在公元前一百年到公元后数十年之间，一族迁徙至此的犹太文士收集和抄写了这些文献，并在公元66年到70年间第一次犹太人起义的时候，把这些珍贵记忆藏进了干燥的洞穴中。这些古人的文字写在磨光的薄薄羊皮纸和纸莎草纸上，用麻布紧裹，外面还浇上了一层沥青。只有这样，在那种干旱的环境下，它们才能保存两千年。而即便这样，
3、这些文件现在也已经残破不堪，在博物馆展出的时候只能用亮度很低的小灯照射，以尽可能避免光线带来的损害。在时间面前，人造物总是显得脆弱无比。羊皮纸、纸莎草纸，以及在东方广泛使用的竹木丝帛，是人们最早的便携式存储器。太阳底下并无新事，这些存储器和磁盘光盘的原理依然相通：利用外界力量改变存储介质的表面特征，为这些改变赋予意义，让他们可以分辨和识读。而这些存储装置，必须依赖一个前提：公认的记录符号-也就是文字。在文字出现之后，那些轻飘飘的说出口就马上消失的语言，终于找到了载体；人们之间的交流，终于在时间和空间两个维度上，同时获得了极大的扩展。文字，就像希腊神话中普罗米修斯从天上盗来的火种，终于燃起了文明
4、传承的熊熊烈焰。并非每个人都能拥有的抄本然而，文字天生的简单性，让它无法细致而全面地记录下所有信息，也让它只能做为一种无奈的代用品而存在。大哲学家苏格拉底认为文字的发明会导致人类记忆退化，甚至把这些书写的符号同麻醉药相比较，认为这两者在提供好处的同时，也会带来消极的负作用。他的学生柏拉图更加激进，认为文字已经成为了某种不利于人类的异己，认为书写文字同真实的思想之间存在着距离，认为通过文字，人们获得一些近似智慧、而非真正智慧的东西，却让人们自以为无所不知。这两位大哲人都认为，文字是死的，它没有能力辩解和诠释。它只是思想的尸体而已。然而反讽的是，我们之所以能获知们的观点，却恰恰是文字的功劳。文字的
5、无力和模糊，也许是在那个时代，为了广泛传播而必须付出的代价；而能跨越时间和空间的更好的沟通方式，还远远没有诞生。死海古卷上的文字，完全是逐一抄写而成。人工抄写是件相当繁重的工作，特别是当抄写时不能出现任何错误时，更是如此-这些早期圣经的抄写者对产品质量要求很高，哪怕在一页上只写了一个错字，就要重抄整页。当时的抄本就像是上世纪五六十年代的计算机，笨重，昂贵，并非每个人都能拥有。这种情形持续了上千年。存储介质的昂贵和书写速度的缓慢，让文字中蕴含的知识注定只能被少数人获得。出身和财富，往往决定了在人类知识阶梯上能够攀到的高度；而绝大多数人，甚至连攀爬这把梯子的权利都没有。只有降低获得知识的成本，文明
6、才可能更迅速地发展。在西方人依然在羊皮纸上抄抄写写的时候，公元105年，宦官蔡伦将改良后的纸献给了汉和帝。这是一项废物再利用实验的成果，那些天然植物纤维经过挫、捣、抄、烘等工序，很快就能变成便宜、便携而性能不错的存储器。在之后的数百年里，造纸术愈发成熟，传遍整片国土，而能够与之相配合的记录技术，却渺然无踪。直到汉和帝第一次看到改良纸之后五百年，速度高而成本低的书写技术，才姗姗而来。转载请注明出处电脑报()2011年02期A版责任编辑：程朋2011-03期记录与计算机存储相关的过往(连载三)印刷术，让存储迅速而丰富印刷术使信息超越时空存储、快速存储、多处存储、复制多份存储变成现实。在大量生产光盘
7、时，普遍使用的是压铸工艺。人们会用金属制造一个光盘母版，它像个印章，一次次在基板上印出独特的凹陷小坑，每个小坑的大小甚至无法直接被肉眼分辨。压铸光盘和刻录光盘的区别，刚好就像是雕版印刷和手抄的区别一样。源自印章的灵感下载(77.85 KB)2011-1-18 15：01雕版印刷雕版印刷术，大约一千四百年之前的发明。历史学家对雕版印刷的具体发明年代依然争论不休，但是主流的观点认为，大概是隋朝到唐代之间的事情。隋朝费长房所著历代三宝记中，有废像遗经，悉令雕撰之说，是人们主要的判断依据；然而正是这句话，让人们产生的不同的解读。文字的模糊，再一次让人们迷惑。实际上，在有了印章之后，雕版的发明可以说是水
8、到渠成的事情。在殷墟中就已经发现了印章，传国玉玺这种东西，并非秦始皇的首创。到了晋朝末年天下割据的时代，就出现了阳文印章，大面积的雕版印刷，更只是个时间问题。然而，目前能够找到的最早的雕版印刷制品，是公元868年的金刚经。更早的资料，即使曾经出现过，也遗失在历史当中。因为中文字的结构复杂多变，雕版印刷术在中国流行了相当长的时间。甚至有人认为，雕版印刷的出现改变了人们手写文字的方式-用雕刀刻印出的书籍，让手写字也变得更加简洁有力。这种印刷术具有如此强大的生命力，以至于所有尝试改变雕版印刷的努力，在很长时间内都不了了之。在这些努力中，最耀眼的应当算是活字印刷。活字印刷试图将印刷的最小单位从页变成字
9、，以此来增加印刷的灵活性；然而它需要的大量初期投资注定了它只是小众产品。为常用的数千个汉字制造字模是个浩大的工程，更何况在少量印刷的时候，活字印刷并没有突出的优越性。从北宋开始，人们不止一次尝试过活字印刷，泥活字、木活字、锡活字、铜活字都曾经被开发出来，技术已经发展成熟，然而却从未如同雕版印刷般盛行。随着欧风东渐，1807年，西方的合金活字才进入中国。这时，距离毕升制造出泥活字已经过了八百年，而离欧洲人第一次用活字印制出圣经，也已经过了三百五十年。教廷眼中的魔鬼诱惑如果你去德国美因兹市，会在中心广场上看到约翰内斯?古登堡的雕像，只不过那并不是按照他的相貌雕刻的。实际上，我们对这个发明了合金活字
10、印刷术的人了解不多，只知道他是一个探险家、一个金匠，开办过不少企业、负过许多债、和许多生意伙伴闹上过法庭。他做为工匠的经验，使他终于用铅锡合金制造出耐用的活字字模，而他的探险家精神，让他最终配置出了适合金属使用的油墨，以及制造出原始的印刷机-和用来为葡萄榨汁的机器十分相似。现代印刷的四大要件：活字及其定位法、适宜印刷的墨水、印刷机本身和印刷用的纸张，古登堡解决了其中的三项。古登堡大概活了六十多岁。在生命的最后二十年中，终于掌握了必要的技术，从而开发出一套完整的活字印刷术。然而他并不能算是个成功的商人，在一次贸易纠纷中，他甚至不得不将自己开发出来的活字印刷机器赔给生意伙伴。显然，他的生意伙伴更有
11、生意头脑，活字印刷厂很快就开始盈利。而古登堡只来得及印刷出少量作品，其中包括著名的42行圣经，每套分上下两卷，共有1282页。这套书印了180套，目前世界上还留存49套，每一套都价值连城。正是这些圣经，让他在生命的最后三年中，终于可以在主教的庇护下，不必颠沛流离。显而易见，古登堡的活字印刷术比手抄方式方便得多。活字印刷几乎马上传遍了欧洲，在大概五十年间，就印制出了三万多种印刷物，总数超过一千两百万份。这种势头让教廷相当恐慌，认为魔鬼的诱惑也将可以凭借便宜的书本而占据人们的脑袋，让人们背离上帝的意旨。而真正的原因在于，当人们都能独立阅读和独立思考时，建立于无知和欺骗之上的权威将不复存在。1517
12、年，年轻德国牧师马丁?路德印制了那本著名的九十五条论纲，并且借助活字印刷术，迅速燃起了分裂天主教的烈火。如果在一百年前，马丁路德也许只是一个地方名人，然而在活字印刷术的帮助下，他的声音，可以被全世界听到。技术，就这样改变了世界。在十五世纪，古登堡的印刷机每小时可以单面印制三百张，三百年之后，蒸汽动力的印刷机就将印刷速度提升了二十五倍。人们开始不再满足。人们想让机器也能够识字。转载请注明出处电脑报()2011年03期A版责任编辑：邓晓进2011-04期记录与计算机存储相关的过往(连载四)二进制的经纬纵横下期预告：英国人查尔斯?巴贝奇设计出了差分机，这种复杂的机械式计算机被视为现代电子计算机的基础
13、之一。而在这项划时代的发明背后，有一个女性的身影-艾达，拉夫拉斯伯爵夫人，诗人拜伦的女儿，她提出了程序存储的设想，灵感正是来自于提花机。鲁修提花机的最大贡献，在于实现了花纹的二进制存储-以机器能够识别的方式。历史上第一次，机器能够读出存储介质中的内容，并且照其行事。雅卡尔提花机红楼梦中透视提花机诞生1715年，曹沾在南京出生。这个孩子自然不会预料到，他将会以一部小说而名留后世，自然也不知道家族世代经营的事业正如夕阳般坠下。当时的江宁织造已由曹氏家族执掌了五十年，辖下五万余名织工继续用流传了数百年的技术织出云锦，这种灿如云霞的锦缎只供皇家使用；而织工们按照传统挑花结本，把复杂的织物花纹转成一串用
14、线存储的二进制代码，再依照这些代码，织出龙袍妆花。在织布机上，预先固定好的竖线是经线，而用织梭从中穿过的则是纬线。纬线从经线上方还是下方穿过，就决定了织物的花纹。繁复的花纹需要多种颜色的丝线，更需要准确无误的操作。而单凭人脑来记忆几十种颜色的纬线应该如何穿过经线，无疑是不可能的任务。所以早期的织匠们制出了图纸-结本。做为纸上花样和织出锦缎的中间步骤，这些打了结的线条会告诉织工，每种纬线穿过时经线应当提起还是沉下。配合口诀，织匠们可以尽可能地提高效率。15世纪，南京云锦艺人制造出了云锦妆花环形花本大花楼织机。这种庞大的提花机高达xmlnamespace prefix=st1ns=urn：sche
15、mas-microsoft-com：office：smarttags/四米，需要两个人配合操作，楼上的拽花工唱出口诀提升经线，楼下的织手根据提起的经线，投梭打纬妆金敷彩。大花楼织机再没有过太大的变化，可以认为已经达到了人工织锦的效率极限-然而，这也不过意味着每天只能产出几厘米的成品而已。寸锦寸金，说的就是这种情形。所以元明清三代，都设置了江宁织造以供应宫闱之内的锦缎需求，形成了容纳数十万人的产业。到了曹雪芹出生的乾隆年间，正是云锦的鼎盛时期，秦淮河畔织户云集，机杼声彻夜不绝。12年后的雍正初年，曹家被革职抄家而没落，而提花机依然不紧不慢地唧唧作响。而此时，在遥远的法国，已经有人开发出了更方便的
16、提花机，只需再过一个世纪，锦缎就不再是奢侈品。提花机学会了认出纹样，靠人工记忆的口诀也失去了用武之地。全自动背后的打孔卡片欧洲游历和学徒的传统，造就了许多城市独特的支柱产业，例如威尼斯的玻璃业和法国里昂的丝织业。1725年，法国织匠鲁修做出了开拓性的发明：他用打孔纸带控制经线的提起和放下，从而让织出花样成为了一种半自动的工作。做为一个乐器工人的儿子，鲁修把家学和自己的工作结合得很好。然而，柔软的打孔纸带不能织出太宽的织物，这是它的致命伤之一；而纸带依然需要有人照看，每穿过一次纬线，纸带就需要向下移动一格。鲁修提花机的最大贡献，在于实现了花纹的二进制存储-以机器能够识别的方式。历史上第一次，机器
17、能够读出存储介质中的内容，并且照其行事。3年后，鲁修的合作者部分地解决了这种提花机的问题：他用打孔的硬卡片取代纸带，每片卡片上记录几行纹样内容，然后将这些卡片连接起来，构成一个大环。这样就能够织出更大的幅面，也能免除在循环的纹样中更换纸带的工作。又过了将近二十年，发明家沃康松制造出能随着织物的进程而自动进动的纸卡输送装置，进而革新了纺织工业，全自动提花机就此诞生。虽然沃康松的提花机还有些缺陷，但是的确能够提高纺织的速度。然而，迎接这位发明家的，却是失业的纺织工人迎面扔来的石头。机器抢夺了人们的工作，人们就把怨气撒在机器的发明者身上-这在那个资本主义发展不久的时期，十分常见。纺织工人的怒气并没有
18、阻挡提花机发展的进程。1805年左右，法国人雅卡尔终于发明了堪称完美的提花机，可以用打孔纸卡控制花纹，完全自动，而且效率是之前的二十五倍，就像一台计算机一般。当时的法国皇帝拿破仑专程来参观这台机器，赠与雅卡尔终身奖金，还允许他从每台卖出的提花机中提取五十法郎。仅仅过了几年，欧洲就有了一万余台雅卡尔提花机。雅卡尔提花机，可以算是现代计算机的起源之一。几十年后，世界上第一位程序员-一位女性-谦逊地把第一台可编程数字计算机与雅卡尔提花机相比，而这位女程序员，正是诗人拜伦的女儿。转载请注明出处电脑报()2011年04期A版责任编辑：邓晓进2011-06期记录与计算机存储相关的过往(连载五)世界需要一台
19、自动计算的机器第一台差分机，能够进行三个五位数的加法运算，结果能达到六位数。第一台分析机采用十进制计算，用齿轮存储1000个50位数，能做平方和四则运算。这台用蒸汽机驱动的机器有三十米长和十米宽，每秒钟能够计算一次。这两种机器标志着人类第一次把程序控制引入机械计算。查尔斯巴贝奇第一台差分机把人工从繁复的计算中拯救出来如果要评选19世纪Geek女神的话，奥古斯特艾达金一定能上榜。她是诗人拜伦的女儿，查尔斯巴贝奇的助手和合作者，拉弗拉斯伯爵夫人，以及世界上第一位程序员-甚至远在程序员这个词被赋予现在的意义之前，她就写出了程序，而且写在了打孔卡片上。虽然是拜伦的女儿，但是艾达几乎没有见过自己的父亲。
20、在出生后几个星期，她的母亲就带着她返回娘家，两个月后父母签署了分居协议；而她那热血浪漫的诗人父亲几个月后远赴法国和瑞士，最终客死异乡。艾达的数学天分据说来自母亲，灵动的思维则可能来自父亲-这两者在她后期的研究中缺一不可。良好的家庭环境让艾达能够遵循自己的兴趣，优秀的家庭教师们也为她提供了良好的教育。在她的家庭教师里，有一些相当出色的人物，例如提出了徳摩根定律的数学和逻辑学家奥古斯都徳摩根，以及女科学家玛丽索麦维。正是在后者的介绍下，1833年6月，不满18岁的艾达遇见了。查尔斯巴贝奇，那个时代公认的博学者-或者失败者，这完全取决于观察角度。他毕业于剑桥大学，20岁的时候就协助建立了英国统计学会
21、，25岁就成了英国皇家学会会员，37岁的时候成了母校的卢卡斯数学教授-牛顿曾经担任过的职位。从二十岁起，他就开始计划制造一台能够自动计算的机器，把人工从繁复的计算中拯救出来。而大量的人工计算，正是那个时代欧洲的特色之一。1819年，巴贝奇在一次去法国的访问中，看到普隆尼男爵招募大量计算工人，在几组数学家的带领下趴在桌上写写算算的情形，深受这种智力放大方式的震撼；而这些计算结果的质量之低，更是让他感到无力。当时的科学作家迪昂赛斯拉德诺写道，从40册表里随机抽样，就发现了3700项错误；而根据巴贝奇的计算结果，这些计算错误，每年将会为政府带来超过300万英镑的损失。看来，制造自动运算机器，势在必行
22、。那些被嘲笑的伟大对数，是当时社会发展的重要基础之一，无论是金融、航海还是天文，都离不开能够简单把乘除化为加减的对数运算。和今天课本上附带的常用对数表一样，快速运算也要依赖于对数表；而世界上第一份对数表，却只能靠手工来算出。巴贝奇就是打算解决这个问题。1822年，他制造了第一台差分机，能够进行三个五位数的加法运算，计算精度能达到六位小数。接下来的梦想更加宏伟，他与英国政府签订了合同，计划在两到三年内，制造出可以计算七个二十位数的差分机，并且自带打印功能。然而，这个计划失败了。也许是因为总是冒出新点子的巴贝奇不停地改动设计，也许是他找到的制造商无法实现他要求的精度，第二部差分机花了十年时间和三万
23、英镑的投入，却只完成了七分之一。而此时，巴贝奇几乎将所有精力都放在他的新项目上了。巴贝奇已经意识到了差分机的不足，并且计划制造出通用的计算机-分析机。就在这时，他第一次遇见了艾达拜伦。巴贝奇设想的分析机采用十进制计算，用齿轮存储1000个50位数，能做平方和四则运算。这台用蒸汽机驱动的机器有三十米长和十米宽，每秒钟能够计算一次。几乎所有的人都认为巴贝奇是痴人说梦，而艾达不这么看。她很快理解了巴贝奇的设计，并且预料到了分析机可能的用途，这些用途甚至是巴贝奇没有想到的。艾达写道：这种机器也许可以作曲，或者解决复杂的问题。巴贝奇分析机采用了三个具有现代意义的装置：保存数据的寄存器(齿轮式装置)；从寄
24、存器取出数据进行运算的装置，并且机器的乘法以累次加法来实现；控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置。1841年，已经是三个孩子母亲的艾达正式成为巴贝奇的合作者。她把巴贝奇用法文撰写的论文翻译成英文，添加了自己的注释，让这部论文的长度增加到最初的三倍。正是她，从提花机中得到灵感，将分析机的程序用打孔卡片输入，也建立了子循环和条件分支的概念。算法终于不再用硬件实现，而可以通过挂上不同的纸带而实现不同的运算。而这时，这两位先驱者遭到了巨大的打击。英国政府正式终止了差分机的合同，新任首相公开声称差分机的唯一的用途就是费钱。在制造差分机时自己搭了一万三千英镑的巴贝奇早已一贫如洗，两人只能靠偶
25、尔销售些小东西来继续支撑。1952年，从小体弱多病的艾达因癌症去世，终年36岁，留下的只有大量文档和世界上第一个程序的设计：一个计算伯努利数的分析机专用程序。巴贝奇二十年后去世，就连登在泰晤士报上上的讣告也嘲笑他的失败。他们都没有等到自己梦想成真的那天。下期预告：能够记忆的不只是纸张和纸卡。有些存储介质，也许我们不能识读，但是机器可以。这也就够了。一位接近失聪的发明家制造出了这种设备，并且用它录下了自己的声音。历史上第一次，声音凝固了。转载请注明出处电脑报()2011年06期A版责任编辑：邓晓进出处电脑报()特别声明：1：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。105103105822