第六百八十章 汇编语言之母Kathleen Booth

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Kathleen hylda Valerie booth教授是英国早期的计算机先驱之一。

想象一下，必须通过重新布线来对计算机进行编程。是不是很不可思议？

在1940年代中期，第一台通用电子计算机就是以这种方式工作的。

像ENIAc这样的计算机，最初并没有用于代码的内部存储。如果我们想要用它编程，就要操纵数千个开关和电缆，而这些开关和电缆所在的位置，就是程序。

所有带旋转开关的单元都是需要大量编程的地方。

此时的编程，必须手动更改数千根电缆和开关，或者在卡片上打孔，然后将卡片送入计算机，这可能需要数天时间，而且极易出错。

在Kathleen booth开始研究计算机的那个年代，有那么一小群人，开始产生了将程序存储在计算机内部的想法。而她也是最早研究「软件」这一新概念的人之一，她从中看到了需求，发明了汇编语言，使计算机编程更加人性化。

Andrew booth在与x射线晶体学家Jd bernal教授（伯纳尔球的发明者）合作期间，使用x射线衍射数据来研究晶体结构。他发现手动计算非常繁琐，于是造了一台模拟计算机，来自动化部分步骤。

1946年，他在伯贝克担任纳菲尔德研究员。但由于学院没有空间，而且由于bRpRA为其提供资金，所以他的工作是在bRpRA的设施上完成的。

就在那时，他遇到了Kathleen。同年，Kathleen和Andrew在伯贝克学院合作发明了一台早期的数字计算机——自动中继计算机（ARc）。ARc使用纸带进行输入，实际上是一台用作傅立叶合成器的专用计算机。

在此期间，他们一同创建了如今的伯贝克计算机科学与信息系统系。

1945年，约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）撰写了一份名为「EdVAc报告初稿」的文件，在这份文件中，他描述了后来被称为计算机的冯·诺依曼架构。

在这个架构中，他定义了计算机的各个部分，特别是存储在计算机内存中的程序。出于这个原因，它也被称为存储程序计算机。

在经典的冯·诺依曼计算机架构中，地址空间大部分用于指向内存，其余部分用于指向外部设备：内存并不关心里面存储的是什么。

1947年，Andrew和Kathleen在普林斯顿大学与冯诺依曼和IAS机器合作时，编写了一个程序，用于在电子计算机上实现翻译词典，前提是提供必要的存储容量。这是史上最早的机器翻译奠基工作。

在这一年，bernal帮助Kathleen和Andrew从洛克菲勒基金会申请到了访问普林斯顿高等研究院的资金。在此期间，Andrew和Kathleen与冯诺依曼一起共事了6个月。

根据Andrew的说法，在访问期间，只有bernal的朋友约翰·冯·诺伊曼在任何时间都会接待他们。

一个简化的内存管理系统——cpU中的程序计数器不再直接指向内存，而是产生一个进入mmU的虚拟地址，重定位常量添加到虚拟地址，以在内存中创建物理地址。

就是这次访问，让他们第一次听说了冯诺依曼架构。受到启发，他们重新设计了ARc，仅用了2个月就设计了机器的继电器部分，并且提出了关于ARc2的构想。

还是在1947年，Kathleen和他还写了两份关于它的报告《通用电子数字计算机设计中的一般考虑因素》和《ARc编码》。其中第一份报告广为流传。在其中，他们详细介绍了冯诺依曼架构机器，并介绍了内存的不同选项。

此外，这份报告还描述了她发明「汇编语言」的前身，她在报告中将其命名为contracted Notation。这是对计算机编程进行抽象思考的第一步，无需编写显式的1和0或机器代码指令。

在这份报告中，Kathleen的编程能力大放异彩。并且，她设想了同步与异步操作的可能性，这可是在1947年！在此之后，我们唯一能够找到的异步描述来自1980年代中期。

同步与异步操作将允许程序中的多条指令并行执行。因此，在执行下一条指令之前，程序不会被阻止等待当前指令的结果。这将有效地改善程序执行时间，即处理所有指令所需的时间。

摘自《通用电子数字计算机设计中的一般考虑因素》

第二份报告「coding For ARc」，于1947年9月出版。在这份报告里，Kathleen首次详细介绍了ARc2「汇编语言」。

在该报告中，Kathleen还解释了orders（现在称为指令instructions）是如何由加载到某种存储中的0和1表示的。

通过汇编语言，我们不必再记住机器代码作为指令，只需记住并输入汇编语言助记符moV作为指令。

不过，目前已无法找到这份报告的数字副本。

在1948年，Andrew和Kathleen将研究方向转向简单电子计算机（SEc），然后是通用电子x射线计算机或ApE(x)c。现在，我们可以在mESS模拟器中试用ApE(x)c。

hollerith电子计算机（hEc）是世界上现存最早的电子计算机之一。

他们最着名的机器ApEc（通用电子计算机）是在1949年设计出来的。

1951年，btm使用其硬件电路作为hEc1计算机设计的基础，这种计算机在1950年代末直接成为最畅销的英国计算机，安装了近100台。

Andrew发明了一种并行乘法器算法，该算法仍然构成现代计算机芯片（布斯乘法器）中乘法电路的基础。

他们还一起发明了旋转存储设备。在1940年代后期，他们试图制造可工作的光盘，但失败了，不过，他们成功地建造了世界上第一个磁鼓存储器，该存储在1950年代被广泛用于主存储器和后备存储。

在磁鼓存储器中，信息存储在滚筒上的可磁化条上，数字信息存储为二进制磁性图案

1950年，Kathleen和Andrew结婚，就在同年，Kathleen从伦敦大学获得了应用数学博士学位。

为了争取更多资金，两夫妇再次前往洛克菲勒基金会。基金会提出的条件：必须让ApE(c)x既可以用人类语言，也可以用数学语言。这也就是我们所熟知的自然语言处理。

他们做到了，在1955年11月，他们展示了机器翻译的过程。

他们的目标是实现准确的技术翻译，而不是追求文学质量。

他们在伯贝克学院时，与学生一起做了很多NLp的工作，同时在1965年至1972年间，他们为加拿大国家研究委员会从事英法翻译工作。

Kathleen在1958年出版的《自动数字计算器编程》，可能是第一本由女性撰写的关于编程的书。

在这本书中，她介绍了和同事在1965年之前一直在研究的一些算法，比如单词替换、词干和词尾处理。

她的另一个开创性工作是通过编程模拟神经网络，来识别动物。这距离史上第一次在计算机上运行神经网络，仅仅过了四年。

booth一家于1962年离开伯贝克学院，移居加拿大，先后在萨斯喀彻温大学、湖首大学工作。

她于 1978年从湖首大学退休，但可以看到，在1993年、她已经71岁高龄时，还发表了和儿子Ian Jm booth博士共同撰写的论文《使用神经网络识别海洋哺乳动物》。

Kathleen booth于2022年9月29日去世。伯贝克学院发文悼念。

不过，相比于这位来自英国的女性，更加广为人知的是另一位男性——david wheeler。

为此，美国IEEE计算机协会还在1985年为他颁发了计算机先锋奖。

当时，作为与maurice wilkes一起研究剑桥大学Edsac（电子延迟存储自动计算机）的团队成员，david wheeler负责为计算机提供指令的系统。

wheeler开发的「初始指令」（initial orders）让Edsac的指令可以用一种简单的语言编写，而不再是「人肉输入」二进制数字。

此外，他还开发了「wheeler Jump」，允许程序将控制权传递给子程序，也就是用basic写过程序的人都知道的「goto」语句的前身。

david John wheeler于1927年出生在伯明翰。1945年，他获得了剑桥大学三一学院的奖学金，在那里他学习数学，并于1948年毕业。

在此期间，maurice wilkes在重新开放的数学实验室工作，从事一个名为Edsac的存储程序电子计算机的建造项目。

Edsac的第一个程序于1949年3月在Edsac上运行，其中就包括了wheeler开发的「初始命令」，一个可以将简单的命令翻译成计算机所需的二进制指令的程序。这使得Edsac可以由非专业人员进行编程，并标志着编程语言的发展迈出了第一步。

为Edsac编写程序的经验使wheeler和他的同事maurice wilkes和Stanley Gill在1951年出版了第一本针对程序员的书「the preparation of programs for an Electronic digital puter」，同年，wheeler获得了实验室授予的第一个博士学位。

1955年，应用数学的研究学生Joyce blackler开始在工作中使用Edsac，并认识了david wheeler。他们于1957年8月结婚。

1965年他成为达尔文学院的研究员，1966年在加利福尼亚大学伯克利分校工作，研究如何将在线终端与大型计算机连接起来。1968年，他在贝尔实验室工作了一段时间。1977年，他成为计算机科学教授。

他在1970年被选为英国计算机学会的会员，1981年成为最早被选为皇家学会会员的计算机科学家之一。

1984：美国女性离开代码的那一年

但凡是对编程历史有所了解的人，必然听说过Ada Lovelace和Grace hopper。她们和其他从业的女性一起，对现代编程产生了巨大影响。

但现在，你能叫出名字的「大人物」，无疑是像史蒂夫·乔布斯、比尔·盖茨和马克·扎克伯格这样的男性。

那么，曾经的女性都去了哪里？

时间回到第二次世界大战期间，当时第一批「程序员」有很多都是女性，如计算公司（pInc.）的创始人Elsie Shutt和创造了第一个编译器的Grace hopper。

战争胜利之后，虽然有越来越多的男性加入，但女性不仅仍然从事着科学和技术领域工作，而且攻读计算机科学学位的人数也在不断增长。

直到，1984年……

在20世纪80年代中期，计算机开始成为美国人的家庭用品。

当时，计算机在市场上的定位主要是面向商业和游戏的，而这两类产品的受众基本上都是男性。

此外，电影院里的电影和电视上的广告为程序员确立了一个独特的身份：书呆子，年轻男性。

看看这个玩具反斗城的modore 64的广告就知道了。

不难想象，初高中的男孩们显然会比同龄的女孩，更容易接触到电脑。

而这一差距，在他们升入大学时便会显现出来。

上世纪70年代，计算机科学的教授普遍认为新生是不具备任何计算机相关的经验。但随着个人电脑在80年代变得越来越普及，教授们也越来越觉得他们的学生是玩着电脑长大的。

对于家里没有电脑的patricia ordo?ez来说，这无疑是一道难以逾越的鸿沟。

还在上中学的时候，ordo?ez数学成绩极佳。因此，当他进入约翰霍普金斯大学时，最初的志愿是攻读计算机科学或电气工程专业。

然而，当ordo?ez来到第一堂入门课时才发现，周围男同学对计算机的了解都比她要早得多，而自己却不得不问一些「常识性问题」。

「有一次，教授在回答完之后，停下来看着我说：『现在你应该知道了吧。』」

虽然ordo?ez在后来也通过了课程，但也获得了人生中第一个c。最终，她选择放弃，主修了外语。

不过，十多年后，她又回到了计算机领域，并最终获得了计算机科学的博士学位。现在她是波多黎各大学的计算机科学助理教授。