我们需要什么样的计算

我认为全球电脑市场的规模大约为5台。--IBM创始人托马斯·J·沃森（Thomas J. Watson），1943

当我们站在微软美国芝加哥数据中心一层的时候，数据中心管理人员告诉我这一层有好几万台计算机，但是我们一台也没看到。这是我见过的最大的数据中心，因为它的占地面积相当于16 个美式足球场。这也是我见过的噪音最小的数据中心，在这里面说话您不用像在一般数据中心里那样扯着噪子喊。这也是我到过的温度最为适宜的数据中心，在这里呆上多久您也不会像在平常的数据中心里那样感到特别寒冷。数据中心管理人员告诉我这一切都是因为这里的成千上万台计算机连同UPS 等设备都被封装在了集装箱中。这就是计算机运算工厂，微软在全球的几十个数据中心就像大型发电厂为社会供电一样，为我们这个信息时代带来了动力。我感觉自己像进了一个新世界，似乎看到了一个新的数字时代在向我们走来。

1.1.1　历史总是惊人的相像

在回答需要什么样的计算之前，我们先简单回顾一下电力的发展过程。电力的出现，使大型工业水车成为了历史遗骸。讨论电力工业的发展离不开一个人，他就是天才的发明家、科学家和企业家爱迪生。在19 世纪70 年代，爱迪生开始想要发明白炽灯的时候，当时没有实用的灯泡也没有完善的供电系统，他心中的目标非常远大，并不仅仅为了发明灯泡，而是要创立整个电力应用系统并推广他发明的灯泡。为此，爱迪生必须要在多个方面进行技术突破和完善。除了白炽灯之外，他必须要创造出一种有效的发电设施，一种能够方便地将电输送到家庭和办公场所的电力网络。当然，爱迪生也是一个企业家，因此从商业的角度他还需要发明一种给用户的用电服务进行准确计费的方法，他要确保整个电力系统运行起来之后是可以盈利的。

1879 年10 月21 日，爱迪生制成了一盏使用碳化灯丝的灯，它持续点燃了40 个小时。除了灯泡，爱迪生和他的工作小组在2年内还开发了几乎所有跟推广和应用白炽灯有关的关键部件。他们设计了新型的发电机，完善了并联电路和开关，发明了一种电表用于检测用户用了多少电。为了更好地推广和利用他们的发明，爱迪生在1879 年创办了爱迪生电力照明公司。虽然他在纽约的曼哈顿创建了第一个中央电厂，并通过地下电缆网把电输送到了周围大概一千平方英里范围内的建筑，但是爱迪生对于经营中央电厂不感兴趣。他的真正商业兴趣在于将他那些有专利注册的电力系统通过特许经营和专利许可的方式交由其他经营者去经营，然后他的公司通过卖设备来赚钱。

爱迪生的第一批发电厂是用直流电输送电力的，由于功率在电线摩擦中迅速损耗掉，以致发电厂输送电力的距离最远不超过一英里。爱迪生对自己设备系统的完美充满自豪，他坚持认为发电应该走小规模和直流电的方式。他发明了第一个有实用价值的电厂系统，并建了一个全国性电网来输送这些电力，但无法设想进一步统一建设大规模电厂，因此他反对采用交流电。而公司的经济利益也进一步强化了他的偏见：因为小型的发电厂建得越多，卖掉的设备就越多。但是，中央电厂具有非常好的规模经济效应，而且在用户增多以后不同用户之间用电模式的差异可以更有效地利用电能，使供电成本低于小型发电厂。实践最终证明，交流电具备很多优点：动机结构比较简单，重量较轻，而且供电稳定，还可以调高或调低，能够实现远距离送电。远距离输电方法的产生和运用，让大规模集中供电成为了可能，为工业电气化解决了电力的供应问题。从此，从城市到农村，从平原到山区，都可以得到电的供应，电气化的时代开始。

这是技术的胜利，但更是经济规律的胜利。这种集中供应的方式可以大大地降低单位产品或服务的成本。实际上这种经济学上的规模效应在许多领域中都发挥着巨大的作用。所以当现在的人们习惯于打开水龙头用水，打开电灯开关用电的时候，我们从来没有想过这个水和电到底是从哪个自来水厂或者是哪个发电厂输送过来的。我们已经习惯于这种依赖公共事业的服务方式。我们的日常生活中有许多这样的例子，比如电话、管道煤气等都是类似这种集中供应的方式。所以一个自然而然的问题就是，信息技术服务同样会按照这种方式演变吗？

1.1.2　计算模式的演变

1946 年2 月14 日，标志着现代计算机诞生的ENIAC （Electronic Numerical Integrator and Computer ）在美国费城公诸于世。ENIAC 代表了计算机发展史上的一个里程碑，被认为是第一台通用计算机。它是当时电子管计算机的一个代表，其主要特点是采用电子管作为基本电子元器件。ENIAC 占地63 平方米，使用了将近1.8 万只电子管，每小时耗电25 千瓦，总重量达到27 吨！但是，这个当时耗资高达50 万美金（约等于现在的600 万美金）的庞然大物每秒只能进行5000 次加减法运算，远不及现在的一个普通计算器。

第一代计算机的一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。另外它们的操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到了限制，速度也慢。穿孔卡片仍作为计算机输入数据的一种手段。在这个时期，没有系统软件，使用的是机器语言和汇编语言编程。计算机只能在少数尖端领域中得到运用，一般用于科学、军事等方面的计算。实际上ENIAC 是在第二次世界大战的背景下由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发的，其主要设计目的就是为美国陆军的弹道实验室计算作战用的弹道曲线。

在那个时代，人们如何看待计算机的发展呢？

IBM 的创始人托马斯·J ·沃森（Thomas J. Watson ）在1943 年说过一句名言：“我认为全球电脑市场的规模大约为5台”。1949 年美国的《大众机械》杂志也曾宣称，“将来的计算机重量可以不超过1.5 吨”。

但是，计算机技术的发展和市场对计算的需求远远超出了大部分人的想象。随着计算机按照冯·诺依曼体系结构的演变可以在自己的存储器中存储操作指令，并且随着系统软件的出现，计算机可以通过编程来执行许多功能，它不再是一个局限于军事和科学领域的只能完成数学运算的计算器，而成为了一种通用计算平台。首先产生出大量需求的是一些需要处理复杂商业计算和统计的大型公司和政府部门。比如政府的人口普查局采用计算机来进行人口统计。大型商业公司通过计算机来做一些工资管理和会计工作，甚至一些销售预测、工厂调度等工作都开始通过计算机来处理。随后，航空公司开始利用计算机来构建航班预定和出票系统，银行利用计算机来管理支票和储蓄账户。当越来越多的商业企业和政府部门开始接受计算机的时候，计算机的制造和应用变成了一个有利可图的市场，从而拉开了人类信息技术时代的序幕。

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