TeX：设计与发布

斯坦福大学计算机科学家唐纳德·克努斯编修《计算机程序设计艺术》第二卷时，对出版方改用计算机照相排字后的校样质量不满。1977年，他转向数字排版研究，希望自行控制数学著作的印刷效果。TeX由此产生，处理的对象包括普通文字、数学公式和页面位置。

迈克尔·普拉斯与弗兰克·梁根据克努斯的设计实现早期原型，随后克努斯编写完整程序。1978年，系统在斯坦福人工智能实验室的PDP-10计算机上运行，采用SAIL语言和WAITS操作系统，输出送往XGP打印机；同年其他使用者开始参与。

比顿、贝里与沃尔登的计算史研究指出，TeX在图形化桌面出版普及前，采用带标记的纯文本输入。它以精确排版和长久重现为目标，研究生的开发工作与作者实际制书需求紧密结合。

参考：[1]

克努斯在1978年1月4日的吉布斯讲座中介绍了这项尚未完成的工作，讲稿于1979年发表。其中用“1 \over 2”表示分数，反斜线将控制指令与普通文字区分开来。输入文件不必画出分数线，也不必用空格手工对齐分子和分母。

沿用这种写法，在数学模式中把分母改为三，输入“1 \over 3”，程序便组织三分之一的排印形式：一在上，三在下，中间是一条横线。它处理的是符号的位置和字形大小，不是把算式求值后改写成小数。这是排版程序与数值计算程序的一个具体区别。

TeX将字符、横线和较复杂的内容组织为盒子，横向排列成行，纵向排列成页。盒子之间的间距可以伸缩；公式与正文因而能够进入同一套组合规则。

参考：[2]

一段文字的第一行怎样结束，会影响后面各行的空白。克努斯与普拉斯在1981年的论文中，讨论了把整段文字一起考虑的断行方法。它不必在一行刚好填满时就永久作出决定，而可以比较不同断点组合。

模型把内容表示为盒子、可伸缩的间距以及断点惩罚。盒子有宽度，间距有正常值和伸缩能力，惩罚则表达某个位置换行是否合适。例如，把短词移到下一行，可能改善两行的间距；在词中插入连字符虽然能装下更多文字，也可能增加排版代价。

算法运用动态规划保留到达各断点的较佳结果，避免穷举所有组合。这里的“最佳”是相对于设定的宽度、间距和惩罚规则而言，并非宣称机器能够替代一切审美判断。论文将这些选择变成可计算、可比较的程序步骤。

参考：[3]

TeX的传播依赖程序，也依赖可学习和检验的印刷材料。克努斯在《TeX早期印本》中回顾，第一版手册以斯坦福计算机科学报告第六七五号于1978年出现；美国数学学会于1979年6月出版修订版。同年后期，手册又收入学会与数字出版社合出的《TeX与METAFONT：排版的新方向》。

早期手册并非一开始就在统一的商业设备上制作。首版使用斯坦福的XGP，随后两版分别使用施乐的另外两种实验打印设备。传播一种数字排版方法，当时仍须同具体机器、字体和输出分辨率打交道。

1978年圣诞节，克努斯还参与制作一本二十八页的家族纪念小书，把程序排出的文字与油毡版插图结合，再交付印刷。它表明，早期试验除了技术说明书，也已进入篇章、插图和纸面成品相结合的实际制书过程。

参考：[4]

大卫·富克斯在2007年的访谈中回忆，他于1978年加入项目，将旧版TeX从斯坦福的WAITS环境移植到TOPS-20。约1980年，实验室更换打印设备，最初的设想是为新机器再写一个直接输出模块。

富克斯提出把排版和设备驱动分开：TeX先生成设备无关的页面描述，再由后续程序解释并送往打印机。这形成了最早的DVI输出格式。这样，换用新打印机时，可以增加相应驱动，而不必让用户选择一套专为该打印机编成的TeX。

这项改进也受硬件条件约束。早期主机内存有限，串行连接速度不高，输出格式必须紧凑，设备端也需要处理字体数据的储存。TeX的早期扩散因而不仅是复制源程序，还包含操作系统移植、输出接口和印刷设备的协同设计。后来以WEB和Pascal重写的系统，属于继续发展的阶段。

参考：[5]