前言

計算機在人類日常生活的各個方面已經(jīng)并將繼續(xù)發(fā)揮廣泛而深刻的作用。當前人工智能、大數(shù)據(jù)、高性能計算等方興未艾，出現(xiàn)了一些基本的重要問題，引起了專業(yè)及非專業(yè)人士的廣泛興趣，比如：什么是智能？什么是計算？什么是計算機？什么樣的問題是可計算的？什么樣的問題是不可計算的？為什么需要計算機？計算機是怎樣設(shè)計的？什么是云計算中的虛擬化技術(shù)？什么是標簽化體系結(jié)構(gòu)？什么是開源芯片？什么是異構(gòu)計算？每一個問題毋庸置疑都很重要，但想要真正弄清楚每個問題并不容易，把所有這些問題聯(lián)系起來、融會貫通更不容易。為了取得實質(zhì)性的科技創(chuàng)新突破，需要更多的人能真正徹底地搞明白這些問題，而不是僅停留在表面化的理解上。
本書選擇的14篇文章是計算機系統(tǒng)方向的經(jīng)典文獻，在計算機科學的發(fā)展史上具有奠基性的重要意義，具有極高的原創(chuàng)性，在某種意義上和某些歷史階段代表當時的智慧之巔，是人類智能水平的標志。其中，第1、2篇（《計算機器與智能》《論可計算數(shù)及其在判定性問題中的應(yīng)用》）是艾倫·圖靈的作品，第3、4篇（《關(guān)于EDVAC的報告初稿》《計算機與人腦》）是約翰·馮·諾依曼的作品，第5、6篇（《論以單處理器的方式實現(xiàn)大規(guī)模計算能力的有效性》《多高速緩存系統(tǒng)中一致性問題的一個新解決方案》）是關(guān)于并行計算（Parallel Computing）的源頭文獻，第7篇是關(guān)于現(xiàn)在云計算需要的虛擬化（Virtualization）技術(shù)的開創(chuàng)性文獻，第8篇是關(guān)于摩爾定律（Moore�餾 Law）的文獻，第9篇是關(guān)于精簡指令集計算機（RSIC）的源頭文獻，第10篇是提出存儲墻（Memory Wall）問題的文獻，第11篇是較早論述數(shù)據(jù)流（Data Flow）體系結(jié)構(gòu)的文獻，第12篇是論述RAID結(jié)構(gòu)的文獻，第13、14篇是在不同的時間論述當時看來微處理器（Microprocessor）會有怎樣的發(fā)展趨勢的文獻。
可以設(shè)想，如果沒有這些文章中的某一篇對應(yīng)的理論或技術(shù)（除去第13、14篇的綜述預(yù)見性文章），計算機系統(tǒng)的面貌將可能會發(fā)生缺憾性甚至顛覆性的變化，現(xiàn)有的體系將可能會不完整甚至局部坍塌。如果沒有存儲程序的思想，沒有關(guān)于運算器-存儲器-控制器-輸入設(shè)備-輸出設(shè)備的組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒有并行計算，沒有摩爾定律，沒有虛擬化，沒有艾倫·圖靈對智能機器的信心，沒有精簡指令集計算機，沒有關(guān)于存儲墻問題的研究，這些情形只要發(fā)生一個，計算機科學還會是現(xiàn)在的面貌嗎？
上述文章在計算機學術(shù)界具有極高的知名度，聽聞其名的人很多，但讀過并讀懂其中一篇全文的人不多，讀過并讀懂全部14篇全文，并對比、分析、綜合，然后形成整體觀的人就更寥寥無幾了。本書的一大特色就是融會貫通，充分挖掘和發(fā)現(xiàn)這14篇文章之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系對我們準確、深入理解事物的完整面貌是重要的，甚至是必需的。從這個意義上來說，本書是一篇大文章，跨越了75年（從1936年到2011年）撰寫的14篇文章是這篇大文章的組成章節(jié)，我們和這14篇文章的作者懷著揭示計算機科學真理、建設(shè)更美好世界（為人類設(shè)計更快、更自動化乃至更智能的計算機器）的夢想，分別貢獻自己的智慧，共同譜寫了這既客觀具體又宏偉壯麗的詩篇。
縱觀全書的14篇文章，幾乎篇篇都有預(yù)見性，例如第1章中艾倫·圖靈對能否制造出能思考的機器做出預(yù)見（論證），第2章中艾倫·圖靈對不可計算問題做出預(yù)見（形式化證明），第3章中約翰·馮·諾依曼對存儲程序式計算機做出預(yù)見（設(shè)計），第4章中約翰·馮·諾依曼對計算機與人腦的異同做出預(yù)見（比較），第5章中吉恩·M�卑⒛愤_爾對單處理器達到較高的計算性能做出預(yù)見（分析），第6章對多處理器的高速緩存一致性問題的解決方案做出預(yù)見（分析與設(shè)計），第7章對第三代計算機體系結(jié)構(gòu)的可虛擬化條件做出預(yù)見（形式化證明），第8章對電路的集成度的發(fā)展趨勢做出預(yù)見（分析），第9章對精簡指令集計算機的發(fā)展前景做出預(yù)見（論證），第10章對存儲墻問題即將到來做出預(yù)見（分析），第11章對數(shù)據(jù)流體系結(jié)構(gòu)的可行性和前景做出預(yù)見（設(shè)計和論證），第12章對廉價磁盤冗余陣列的可行性和前景做出預(yù)見（設(shè)計），第13、14章分別在1996年和2011年對微處理器的未來做出預(yù)見（分析和預(yù)測）。在客觀全面地回顧歷史的基礎(chǔ)上對未來做出精準的預(yù)見是這些文章的共同特征。
本書的出發(fā)點是希望做發(fā)揚光大的工作。什么是發(fā)揚光大？《周易·坤》：坤厚載物，德合無疆；含弘光大，品物咸亨。宋代黃榦在《黃勉齋文集·劉正之遂初堂記》中說：備前人之美發(fā)揮而光大之。我們可以設(shè)想，14篇文章的作者艾倫·圖靈、約翰·馮·諾依曼等如果看到本書，會有驚喜的反應(yīng)：啊，我很久之前寫的那篇文章你還在研究，感謝你的理解、認可�；蛘呖赡苁牵何疑�有涯，感謝你替我在科技發(fā)展日新月異的背景下（縱向）重新評估我的論文，而且能夠（橫向）相互聯(lián)系，相互佐證，有很多新的認識。這是對我的工作的繼承、整理、提高，也就是你們中國典籍中說的發(fā)揚光大，完成了我未竟的心愿，感謝你們這些來自中國的志同道合的研究者。
水有源,故其流不窮;木有根,故其生不窮。計算機科學當前正處于一個極為關(guān)鍵的階