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【历史上的今天】11 月 12 日:USB 3.0 发布;图灵机论文被发表;TinyOS 创作者诞生

2022-11-1211537Administrator

今天是 2022 年 11 月 12 日,在 112 年前的今天,我国著名数学家华罗庚先生诞生,他也是中科院院士,清华大学的教授。回顾计算机历史上的 11 月 12 日,这一天诞生了许多关键事件,改变了我们如今的科技进程。

1931 年 11 月 12 日:ILLIAC IV 设计师 Slotnick 出生

Daniel Leonid Slotnick 出生于 1931 年 11 月 12 日,他是一位数学家和计算机建筑师。Slotnick 在 1958 年与约翰·科克(John Cocke)合著的论文中首次讨论了并行性在数值计算中的应用,随后他担任了 ILLIAC IV 超级计算机的首席架构师;。

ILLIAC IV 是国防部高级研究计划局和伊利诺伊大学的一个项目,是第一台使用半导体 RAM 存储器的大型阵列计算机;当它于 1972 年首次在 NASA 的艾姆斯研究中心运行时,它每秒可以计算 2 亿条指令。并行处理计算机的速度是通过其架构和 64 个处理元件的重叠结构来实现的。

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图源:维基百科

在 1970 年代早期,Daniel Slotnick 担任美国国防部高级研究计划局的首席研究员,参与生产了 ILLIAC IV 和阿帕网;ILLIAC IV 是一个相当大的项目,在 UIUC (伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)有自己的大楼,最初叫做高级计算中心,如今被改建为天文学大楼。

ILLIAC IV 超级计算机使用了仙童半导体公司制造的一些特殊芯片,由于越南战争造成的校园骚乱,以及曼斯菲尔德修正案,ILLIAC IV 最终完成并安装在艾姆斯研究中心,而不是 UIUC 的校园。

1985 年,Slotnick 逝世,享年 54 岁。当 IDA 和 NSA 在华盛顿地区建立了他们的超级计算研究机构时,Slotnick 的遗孀将他的图书馆捐赠给了他们;1987 年,《超级计算杂志》(The Journal of Supercomputing)的第一期刊登了对 Daniel Slotnick 的赞美之词。

资料来源:维基百科

1936 年 11 月 12 日:艾伦图灵发表图灵机论文

1936 年 11 月 12 日,“祖师爷”艾伦·图灵(Alan Turing) 发表了题为 On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungs-problem 的论文,定义了一种“通用机器”的概念,后来更名为图灵机。

图灵奖的论文提供了计算机的基本概念,让其他的发明者可以独立地实现这些概念;总而言之,图灵提供的这个抽象概念,形成了几十年的可计算性的基本理论,为计算机学科的大厦奠定了基础,而后人则在这栋大厦里添砖加瓦,补充了各种实用的计算方法。

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图源:维基百科

图灵的基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程,他把这样的过程看作下列两种简单的动作:一、在纸上写上或擦除某个符号;二、把注意力从纸的一处移动到另一处。而在每个阶段,人要决定下一步的动作,依赖于此人当前所关注的纸上某个位置的符号,和此人当前思维的状态;为了模拟人的这种运算过程,图灵构造出一台假想的机器,也就是图灵机。

也就是说,图灵机本质上是一种将人的计算行为抽象化的数学逻辑机,其更抽象的意义为一种计算模型,可以看作等价于任何有限逻辑数学过程的终极强大逻辑机器。图灵机有很多变种,这些变种的计算能力都是等价的;除了图灵机以外,人们还发明了很多其它的计算模型,这些模型无一例外地都和图灵机的计算能力等价。因此邱奇,图灵和哥德尔提出了著名的邱奇-图灵论题:一切直觉上能计算的函数都可用图灵机计算,反之亦然。

图灵提出图灵机的模型并不是为了同时给出计算机的设计,它证明了通用计算理论,肯定了计算机实现的可能性,同时它给出了计算机应有的主要架构;图灵机还引入了读写与算法与程序语言的概念,极大的突破了过去的计算机器的设计理念;更重要的是,从图灵机隐约可以看到现代计算机主要构成,尤其是冯・诺依曼理论的主要构成。

资料来源:维基百科

1959 年 11 月 12 日:TinyOS 的创作者 David Culler 诞生

David Culler 出生于 1959 年 11 月 12 日,他是以发明 TinyOS 操作系统而闻名的计算机科学家,他还创立了 Arch Rock 公司,生产 LPWAN(低功率广域网络)传感器。Culler 是加州大学伯克利分校的计算机科学与电气工程系主任,伯克利 LoCal 项目的首席研究员,i4Energy 中心的教职员主任。

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图源:维基百科

David Culler 是著名计算机科学家 Glen Culler 的儿子和数学家 Marc Culler 的兄弟。在伯克利大学期间,他的研究涉及小型嵌入式无线设备网络、行星规模的互联网服务、并行计算机架构、并行编程语言和高性能通信,TinyOS 仅仅是其中的一项。Culler 于 2005 年当选为美国国家工程院院士,因其对可扩展并行处理系统的贡献,包括架构、操作系统和编程环境,而他也是 ACM 和 IEEE 的会员。

2003 年,David Culler 以在无线传感器网络方面的工作赢得了《科学美国人》(Scientific American)年度 50 强创新者和《技术评论》(Technology Review)“将改变世界的 10 项新兴技术”的一席之地。他最近以杰出工程师的身份加入了谷歌。

资料来源:维基百科

2008 年 11 月 12 日:USB 3.0 发布

USB 3.0 是 2008 年 11 月发布的通用串行总线(USB)标准。当今制造的大多数新计算机和设备都支持 USB 3.0,它通常被称为 SuperSpeed USB;USB 3.0 的设计兼容 USB 2.0 与 USB 1.1 版本,并采用三级多层电源管理技术,可以为不同设备提供不同的电源管理方案。

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图源:维基百科

USB 使用差分信号进行资料传输。以 USB 2.0 为例,要达成 480Mbps 的传输率,那么其传输的差分信号运作频率须为 240MHz,USB 3.0 需要 2.5GHz 的差分信号频率方能达成 5Gbps 传输率。而为了降低高运作频率产生的电磁干扰,USB 3.0 引入扩频,将原本集中在 2.5GHz 频率的能量,以 2.5GHz 为中心呈现正弦函数的绝对值分布,降低 2.5GHz 集中的能量,这样下次出现能量集中的地方为三次谐波 7.5GHz,也因这样,所以在 USB 3.0 线材规范中都有针对 7.5GHz 制定要求。

然而,2.5GHz 的运作频率与 ISM 频段靠得太近,加上扩频时脉技术的缘故,原本单一的 2.5GHz 信号的能量会延展成从直流到数 GHz 的带宽干扰,令 USB 3.0 在运作时其电磁波信号的能量会覆盖 ISM 频段的信号,也无法使用滤波器过滤信号。通俗易懂地说,USB 3.0 与蓝牙、2.4GHz 的 WiFi 设备在靠近的情况下,很容易出现断流、连线中断、传输性能明显下降等情况。

就是这样,USB 3.0 与 ISM 频段的电磁兼容性问题,间接令不少移动设备(如智能手机)等没有考虑对 USB 3.0 的支持,当然,也有一些智能手机仍然支持了 USB 3.0(如三星 Galaxy Note 3)。2013 年底,负责制定 USB 3.0 规范的组织 USB 3.0 Promoter Group 公布了下一代 USB 3.1 接口的标准规范,目的便是改善这项问题。

2014 年 4 月,负责 USB 接口规范的 USB 开发者论坛(USB-IF)公布了 USB 3.1 连接接口设计图,包括 Type-A、Type-B 以及全新设计的 Type-C。标准的 Type-A 是以前应用最广泛的 USB 接口,Type-B 主要用于打印机和传真机等设备,而 Type-C 用于更轻薄、更纤细的手持设备。2017 年后推出的智能手机,其充电传输接口几乎都从之前的 microUSB 改为 USB Type-C。

你现在用的是 Type-C 接口的手机吗?你如今还在用移动硬盘或U盘吗?如今云盘和数据库技术愈加完善,USB 的未来随时会席卷一场风暴。欢迎参与本期评论,分享你的真知灼见。

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