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？計算機是怎樣設計的？什么是云計算中的虛擬化技術？什么是標簽化體系結(jié)構？什么是開源芯片？什么是異構計算？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用》）是艾倫·圖靈的作品，第3、4篇（《關于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》）是關于并行計算（Parallel Computing）的源頭文獻，第7篇是關于現(xiàn)在云計算需要的虛擬化（Virtualization）技術的開創(chuàng)性文獻，第8篇是關于摩爾定律（Moore�餾 Law）的文獻，第9篇是關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)構的文獻，第12篇是論述RAID結(jié)構的文獻，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。
可以設想，如果沒有這些文章中的某一篇對應的理論或技術（除去第13、14篇的綜述預見性文章），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，沒有關于運算器-存儲器-控制器-輸入設備-輸出設備的組成和結(jié)構設計，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、建設更美好世界（為人類設計更快、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見（論證），第2章中艾倫·圖靈對不可計算問題做出預見（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見（設計），第4章中約翰·馮·諾依曼對計算機與人腦的異同做出預見（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見（分析與設計），第7章對第三代計算機體系結(jié)構的可虛擬化條件做出預見（形式化證明），第8章對電路的集成度的發(fā)展趨勢做出預見（分析），第9章對精簡指令集計算機的發(fā)展前景做出預見（論證），第10章對存儲墻問題即將到來做出預見（分析），第11章對數(shù)據(jù)流體系結(jié)構的可行性和前景做出預見（設計和論證），第12章對廉價磁盤冗余陣列的可行性和前景做出預見（設計），第13、14章分別在1996年和2011年對微處理器的未來做出預見（分析和預測）。在客觀全面地回顧歷史的基礎上對未來做出精準的預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：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鍵的階