Ander artikels in die reeks:
- Geskiedenis van die aflos
- Geskiedenis van elektroniese rekenaars
- Geskiedenis van die transistor
- Internet geskiedenis
Soos ons in gesien het , radio- en telefooningenieurs op soek na kragtiger versterkers het 'n nuwe tegnologiese veld ontdek wat vinnig elektronika gedoop is. Die elektroniese versterker kan maklik in 'n digitale skakelaar omskep word, wat teen baie hoër spoed werk as sy elektromeganiese neef, die telefoonaflos. Omdat daar geen meganiese onderdele was nie, kon 'n vakuumbuis binne 'n mikrosekonde of minder aan- en afgeskakel word, eerder as die tien millisekondes of meer wat deur 'n aflos vereis word.
Van 1939 tot 1945 is drie rekenaars geskep met behulp van hierdie nuwe elektroniese komponente. Dit is nie toevallig dat die datums van hul konstruksie saamval met die tydperk van die Tweede Wêreldoorlog nie. Hierdie konflik – ongeëwenaar in die geskiedenis in die manier waarop dit mense aan die oorlogswa gespan het – het die verhouding tussen state en tussen wetenskap en tegnologie vir altyd verander, en ook 'n groot aantal nuwe toestelle na die wêreld gebring.
Die stories van die drie eerste elektroniese rekenaars is verweef met oorlog. Die eerste was gewy aan die ontsyfering van Duitse boodskappe, en het onder die dekmantel van geheimhouding gebly tot die 1970's, toe dit nie meer van enige ander belang as histories was nie. Die tweede een waarvan die meeste lesers moes gehoor het, was ENIAC, 'n militêre sakrekenaar wat te laat voltooi is om in die oorlog te help. Maar hier kyk ons na die vroegste van hierdie drie masjiene, die breinkind van .
Atanasov
In 1930 het Atanasov, die Amerikaans-gebore seun van 'n emigrant van , het uiteindelik sy jeugdroom bereik en 'n teoretiese fisikus geword. Maar, soos met die meeste sulke aspirasies, was die werklikheid nie wat hy verwag het nie. In die besonder, soos die meeste studente van ingenieurswese en fisiese wetenskappe in die eerste helfte van die XNUMXste eeu, moes Atanasov die pynlike laste van konstante berekeninge ly. Sy proefskrif aan die Universiteit van Wisconsin oor die polarisasie van helium het agt weke se vervelige berekeninge met behulp van 'n meganiese lessenaarrekenaar vereis.
John Atanasov in sy jeug
Teen 1935, nadat hy reeds 'n pos as professor aan die Universiteit van Iowa aanvaar het, het Atanasov besluit om iets aan hierdie las te doen. Hy het begin dink aan moontlike maniere om 'n nuwe, kragtiger rekenaar te bou. Deur analoogmetodes (soos die MIT-differensiaalontleder) te verwerp om redes van beperking en onakkuraatheid, het hy besluit om 'n digitale masjien te bou wat syfers as diskrete waardes hanteer eerder as as deurlopende metings. Van sy jeug af was hy vertroud met die binêre getallestelsel en het verstaan dat dit baie beter in die aan/af-struktuur van 'n digitale skakelaar pas as die gewone desimale getalle. Daarom het hy besluit om 'n binêre masjien te maak. En uiteindelik het hy besluit dat om dit die vinnigste en buigsaamste te wees, dit elektronies moet wees, en vakuumbuise vir berekeninge moet gebruik.
Atanasov moes ook besluit oor die probleemruimte - vir watter soort berekeninge moet sy rekenaar geskik wees? Gevolglik het hy besluit dat hy die oplossing van stelsels lineêre vergelykings sal hanteer en dit tot 'n enkele veranderlike sal reduseer (met )—dieselfde berekeninge wat sy proefskrif oorheers het. Dit sal tot dertig vergelykings ondersteun, met tot dertig veranderlikes elk. So 'n rekenaar kan probleme oplos wat vir wetenskaplikes en ingenieurs belangrik is, en terselfdertyd blyk dit nie ongelooflik kompleks te wees nie.
Kunsstuk
Teen die middel van die 1930's het elektroniese tegnologie uiters gediversifiseer geraak vanaf sy oorsprong 25 jaar vroeër. Twee ontwikkelings was veral geskik vir Atanasov se projek: 'n sneller-aflos en 'n elektroniese meter.
Sedert die 1918de eeu het telegraaf- en telefooningenieurs 'n handige toestel wat 'n skakelaar genoem word, tot hul beskikking. 'n Skakelaar is 'n bistabiele aflos wat permanente magnete gebruik om dit te hou in die toestand waarin jy dit gelaat het - oop of toe - totdat dit 'n elektriese sein ontvang om toestande te skakel. Maar vakuumbuise was nie daartoe in staat nie. Hulle het geen meganiese komponent gehad nie en kon "oop" of "toe" wees terwyl elektrisiteit deur die stroombaan vloei of nie. In 1 het twee Britse fisici, William Eccles en Frank Jordan, twee lampe met drade verbind om 'n "sneller-relais" te skep - 'n elektroniese aflos wat voortdurend aan bly nadat dit deur 'n aanvanklike impuls aangeskakel is. Eccles en Jordan het aan die einde van die Eerste Wêreldoorlog hul stelsel vir telekommunikasiedoeleindes vir die Britse Admiraliteit geskep. Maar die Eccles-Jordaniese kring, wat later bekend geword het as die sneller [Engels. flip-flop] kan ook beskou word as 'n toestel vir die stoor van 'n binêre syfer - 0 as die sein versend word, en XNUMX andersins. Op hierdie manier was dit deur n flip-flops moontlik om 'n binêre aantal n bisse voor te stel.
Ongeveer tien jaar na die sneller het die tweede groot deurbraak in elektronika plaasgevind, wat met die wêreld van rekenaars gebots het: elektroniese meters. Weereens, soos dikwels in die vroeë geskiedenis van rekenaars gebeur het, het verveling die moeder van uitvinding geword. Fisici wat die vrystelling van subatomiese deeltjies bestudeer, moes óf luister vir kliks óf ure spandeer om fotografiese rekords te bestudeer, en die aantal bespeurings te tel om die tempo van deeltjievrystelling van verskeie stowwe te meet. Meganiese of elektromeganiese meters was 'n aanloklike opsie om hierdie aksies te vergemaklik, maar hulle het te stadig beweeg: hulle kon nie die baie gebeure registreer wat binne millisekondes van mekaar plaasgevind het nie.
Die sleutelfiguur in die oplossing van hierdie probleem was , wat onder Ernest Rutherford by die Cavendish Laboratory in Cambridge gewerk het. Wynne-Williams het 'n aanleg gehad vir elektronika, en het reeds buise (of kleppe, soos dit in Brittanje genoem is) gebruik om versterkers te skep wat dit moontlik gemaak het om te hoor wat met deeltjies gebeur. In die vroeë 1930's het hy besef dat kleppe gebruik kan word om 'n teller te skep, wat hy 'n "binêre skaalteller" genoem het - dit wil sê 'n binêre teller. In wese was dit 'n stel flip-flops wat skakelaars op die ketting kon stuur (in praktyk het dit gebruik , tipes lampe wat nie 'n vakuum bevat nie, maar 'n gas, wat in die aan-posisie kan bly na volledige ionisasie van die gas).
Die Wynne-Williams-toonbank het vinnig een van die nodige laboratoriumtoestelle geword vir enigiemand wat betrokke is by partikelfisika. Fisici het baie klein tellers gebou, wat dikwels drie syfers bevat (dit wil sê, in staat om tot sewe te tel). vir 'n stadige meganiese meter, en vir die opname van gebeure wat vinniger plaasvind as wat 'n meter met stadig bewegende meganiese dele kan opneem.
Maar in teorie kan sulke tellers uitgebrei word na getalle van arbitrêre grootte of akkuraatheid. Dit was streng gesproke die eerste digitale elektroniese rekenmasjiene.
Atanasov-Berry rekenaar
Atanasov was bekend met hierdie storie, wat hom oortuig het van die moontlikheid om 'n elektroniese rekenaar te bou. Maar hy het nie direk binêre tellers of flip-flops gebruik nie. Aanvanklik, vir die basis van die telstelsel, het hy probeer om effens gewysigde tellers te gebruik - immers, wat is optel as nie herhaalde tel nie? Maar om een of ander rede kon hy nie die telkringe betroubaar genoeg maak nie, en hy moes sy eie optel- en vermenigvuldigingsbane ontwikkel. Hy kon nie flip-flops gebruik om binêre getalle tydelik te stoor nie, want hy het 'n beperkte begroting en 'n ambisieuse doelwit gehad om dertig koëffisiënte op 'n slag te stoor. Soos ons binnekort sal sien, het hierdie situasie ernstige gevolge gehad.
Teen 1939 het Atanasov klaar sy rekenaar ontwerp. Nou het hy iemand nodig gehad met die regte kennis om dit te bou. Hy het so 'n persoon gevind in 'n Iowa State Institute-ingenieurswese-gegradueerde genaamd Clifford Berry. Teen die einde van die jaar het Atanasov en Berry 'n klein prototipe gebou. Die volgende jaar het hulle 'n volledige weergawe van die rekenaar met dertig koëffisiënte voltooi. In die 1960's het 'n skrywer wat hul geskiedenis opgegrawe het dit die Atanasoff-Berry Computer (ABC) genoem, en die naam het vasgesteek. Al die tekortkominge kon egter nie uit die weg geruim word nie. ABC het veral 'n fout van ongeveer een binêre syfer in 10000 XNUMX gehad, wat noodlottig sou wees vir enige groot berekening.
Clifford Berry en ABC in 1942
In Atanasov en sy ABC kan mens egter die wortels en bron van alle moderne rekenaars vind. Het hy nie (met die bekwame hulp van Berry) die eerste binêre elektroniese digitale rekenaar geskep nie? Is dit nie die fundamentele kenmerke van die miljarde toestelle wat ekonomieë, samelewings en kulture regoor die wêreld vorm en dryf nie?
Maar kom ons gaan terug. Die byvoeglike naamwoorde digitaal en binêr is nie die domein van ABC nie. Byvoorbeeld, die Bell Complex Number Computer (CNC), wat ongeveer dieselfde tyd ontwikkel is, was 'n digitale, binêre, elektromeganiese rekenaar wat in staat was om op die komplekse vlak te bereken. ABC en CNC was ook soortgelyk deurdat hulle probleme in 'n beperkte gebied opgelos het, en nie, anders as moderne rekenaars, 'n arbitrêre volgorde van instruksies kon aanvaar nie.
Wat oorbly is “elektronies”. Maar hoewel ABC se wiskundige binnegoed elektronies was, het dit teen elektromeganiese snelhede gewerk. Aangesien Atanasov en Berry finansieel nie in staat was om vakuumbuise te gebruik om duisende binêre syfers te stoor nie, het hulle elektromeganiese komponente gebruik om dit te doen. Etlike honderde triodes, wat basiese wiskundige berekeninge uitgevoer het, is omring deur roterende tromme en gonsende ponsmasjiene, waar tussenwaardes van alle berekeningstappe gestoor is.
Atanasov en Berry het 'n heldhaftige werk gedoen om data teen geweldige spoed op ponskaarte te lees en te skryf deur hulle met elektrisiteit te verbrand in plaas daarvan om hulle meganies te pons. Maar dit het tot sy eie probleme gelei: dit was die brandapparaat wat verantwoordelik was vir 1 fout per 10000 1990 nommers. Boonop kon die masjien selfs op hul beste nie vinniger as een reël per sekonde "pons" nie, dus kon ABC slegs een berekening per sekonde met elk van sy dertig rekenkundige eenhede uitvoer. Vir die res van die tyd het die vakuumbuise ledig gesit en ongeduldig “met hul vingers op die tafel trommel” terwyl al hierdie masjinerie pynlik stadig om hulle draai. Atanasov en Berry het die volbloedperd aan die hooikar vasgemaak. (Die leier van die projek om ABC te herskep in die XNUMX's het die maksimum spoed van die masjien beraam, met inagneming van al die tyd wat spandeer is, insluitend die operateur se werk om die taak te spesifiseer, teen vyf optellings of aftrekkings per sekonde. Dit, natuurlik, is vinniger as 'n menslike rekenaar, maar nie dieselfde spoed wat ons met elektroniese rekenaars assosieer nie.)
ABC diagram. Die tromme het tydelike toevoer en uitset op kapasitors gestoor. Die tiratronkaartponskring en kaartleser het die resultate van 'n hele stap van die algoritme aangeteken en gelees (wat een van die veranderlikes uit die stelsel van vergelykings uitgeskakel het).
Werk aan ABC het in die middel van 1942 tot stilstand gekom toe Atanasoff en Berry ingeskryf het vir die vinnig groeiende Amerikaanse oorlogsmasjien, wat brein sowel as liggame vereis het. Atanasov is na die Naval Ordnance Laboratory in Washington ontbied om 'n span te lei wat akoestiese myne ontwikkel. Berry het met Atanasov se sekretaresse getrou en werk gekry by 'n militêre kontrakmaatskappy in Kalifornië om te verhoed dat hy in die oorlog opgeneem word. Atanasov het vir 'n geruime tyd probeer om sy skepping in die staat Iowa te patenteer, maar tevergeefs. Ná die oorlog het hy na ander dinge oorgegaan en was nie meer ernstig met rekenaars betrokke nie. Die rekenaar self is in 1948 na 'n stortingsterrein gestuur om plek in die kantoor te maak vir 'n nuwe gegradueerde van die instituut.
Miskien het Atanasov eenvoudig te vroeg begin werk. Hy het staatgemaak op beskeie universiteitstoelaes en kon net 'n paar duisend dollar spandeer om ABC te skep, so ekonomie het alle ander bekommernisse in sy projek vervang. As hy tot die vroeë 1940's gewag het, sou hy dalk 'n staatstoelae vir 'n volwaardige elektroniese toestel ontvang het. En in hierdie toestand - beperk in gebruik, moeilik om te beheer, onbetroubaar, nie baie vinnig nie - was ABC nie 'n belowende advertensie vir die voordele van elektroniese rekenaars nie. Die Amerikaanse oorlogsmasjien het, ondanks al sy rekenaarhonger, ABC in die dorp Ames, Iowa, laat roes.
Rekenmasjiene van oorlog
Die Eerste Wêreldoorlog het 'n stelsel van massiewe belegging in wetenskap en tegnologie geskep en van stapel gestuur, en dit voorberei vir die Tweede Wêreldoorlog. In net 'n paar jaar het die praktyk van oorlogvoering op land en see oorgeskakel na die gebruik van gifgasse, magnetiese myne, lugverkenning en bombardering, ensovoorts. Geen politieke of militêre leier kon nalaat om sulke vinnige veranderinge raak te sien nie. Hulle was so vinnig dat navorsing vroeg genoeg begin het, kon die weegskaal in die een of die ander rigting kantel.
Die Verenigde State het baie materiaal en breine gehad (waarvan baie uit Hitler se Duitsland gevlug het) en was afsydig van die onmiddellike gevegte om oorlewing en oorheersing wat ander lande raak. Dit het die land in staat gestel om hierdie les besonder duidelik te leer. Dit het gemanifesteer in die feit dat groot industriële en intellektuele hulpbronne aan die skepping van die eerste atoomwapen gewy is. ’n Minder bekende, maar ewe belangrike of kleiner belegging was die belegging in radartegnologie wat by MIT se Rad Lab gesentreer is.
Dus het die ontluikende veld van outomatiese rekenaars sy deel van militêre befondsing ontvang, al is dit op 'n veel kleiner skaal. Ons het reeds kennis geneem van die verskeidenheid elektromeganiese rekenaarprojekte wat deur die oorlog gegenereer is. Die potensiaal van aflos-gebaseerde rekenaars was, relatief gesproke, bekend, aangesien telefoonsentrales met duisende relais teen daardie tyd al vir baie jare in werking was. Elektroniese komponente het nog nie hul werkverrigting op so 'n skaal bewys nie. Die meeste kenners het geglo dat 'n elektroniese rekenaar onvermydelik onbetroubaar sou wees (ABC was 'n voorbeeld) of te lank sou neem om te bou. Ten spyte van die skielike invloei van staatsgeld, was militêre elektroniese rekenaarprojekte min en ver tussen. Slegs drie is gelanseer, en slegs twee van hulle het tot operasionele masjiene gelei.
In Duitsland het die telekommunikasie-ingenieur Helmut Schreyer aan sy vriend Konrad Zuse die waarde van die elektroniese masjien bewys bo die elektromeganiese "V3" wat Zuse vir die lugvaartbedryf (later bekend as die Z3) gebou het. Zuse het uiteindelik ingestem om saam met Schreyer aan 'n tweede projek te werk, en die Lugvaartnavorsingsinstituut het laat in 100 aangebied om 'n 1941-buis-prototipe te finansier. Maar die twee mans het eers oorlogswerk met 'n hoër prioriteit aangeneem en toe is hul werk ernstig vertraag deur bomskade, wat hulle nie in staat gestel het om hul masjien betroubaar te laat werk nie.
Zuse (regs) en Schreyer (links) werk op 'n elektromeganiese rekenaar in die Berlynse woonstel van Zuse se ouers
En die eerste elektroniese rekenaar wat nuttige werk gedoen het, is in 'n geheime laboratorium in Brittanje geskep, waar 'n telekommunikasie-ingenieur 'n radikale nuwe benadering tot klepgebaseerde kriptanalise voorgestel het. Ons sal hierdie storie volgende keer openbaar.
Wat anders om te lees:
• Alice R. Burks en Arthur W. Burks, The First Electronic Computer: The Atansoff Story (1988)
• David Ritchie, The Computer Pioneers (1986)
• Jane Smiley, Die man wat die rekenaar uitgevind het (2010)
Bron: will.com