Bizim rele sxemlərindən istifadə edərək idarə olunan avtomatik telefon açarlarının yüksəlişini təsvir etdi. Bu dəfə biz rəqəmsal kompüterlərin ilk - indi unudulmuş - nəslində alim və mühəndislərin rele sxemlərini necə hazırladıqları barədə danışmaq istəyirik.
Estafet öz zirvəsində
Xatırlayırsınızsa, rölin işləməsi sadə bir prinsipə əsaslanır: bir elektromaqnit metal açarı idarə edir. Estafet ideyası 1830-cu illərdə teleqraf işində bir neçə təbiətşünas və sahibkar tərəfindən müstəqil olaraq təklif edilmişdir. Sonra, XNUMX-cu əsrin ortalarında ixtiraçılar və mexaniklər releləri teleqraf şəbəkələrinin etibarlı və əvəzolunmaz komponentinə çevirdilər. Məhz bu sahədə estafetin ömrü öz zirvəsinə çatdı: o, miniatürləşdirildi və mühəndislər nəsilləri riyaziyyat və fizika üzrə rəsmi təhsil alarkən saysız-hesabsız dizaynlar yaratdılar.
1870-ci əsrin əvvəllərində təkcə avtomatik kommutasiya sistemləri deyil, həm də demək olar ki, bütün telefon şəbəkəsi avadanlıqlarında bir növ röle var idi. Telefon rabitəsində ən erkən istifadələrdən biri XNUMX-ci illərə, əllə ötürücü panellərə aiddir. Abunəçi telefonun qolunu (maqnito qolu) çevirdikdə, blenderi işə salan telefon stansiyasına siqnal göndərildi. Blanker işə salındıqda telefon operatorunun kommutasiya masasına daxil olan zəngi göstərən metal qapağın düşməsinə səbəb olan reledir. Sonra gənc xanım operator fişini bağlayıcıya daxil etdi, rele yenidən quruldu, bundan sonra elektromaqnit tərəfindən bu vəziyyətdə saxlanılan qapağı yenidən qaldırmaq mümkün oldu.
1924-cü ilə qədər iki Bell mühəndisi yazır ki, tipik mexaniki telefon stansiyası təxminən 10 abunəçiyə xidmət göstərirdi. Onun avadanlığında 40-65 min rele var idi, onların ümumi maqnit qüvvəsi "10 ton qaldırmağa kifayət edirdi". Maşın açarları olan böyük telefon stansiyalarında bu xüsusiyyətlər ikiyə vuruldu. ABŞ-ın bütün telefon sistemində milyonlarla rele istifadə olunurdu və telefon stansiyaları avtomatlaşdırıldıqca onların sayı durmadan artırdı. Bir telefon əlaqəsinə qoşulan telefon stansiyalarının sayından və avadanlıqlarından asılı olaraq bir neçədən bir neçə yüzə qədər rele xidmət göstərə bilər.
Bell Korporasiyasının törəmə müəssisəsi olan Western Electric-in fabrikləri çoxlu sayda rele istehsal edirdi. Mühəndislər o qədər çox modifikasiya yaratdılar ki, ən təcrübəli it yetişdiriciləri və ya göyərçin saxlayanlar bu müxtəlifliyə həsəd aparacaqlar. Rölənin işləmə sürəti və həssaslığı optimallaşdırıldı və ölçüləri azaldıldı. 1921-ci ildə Western Electric yüz əsas növdən təxminən 5 milyon rele istehsal etdi. Ən məşhuru, bir neçə on qram ağırlığında olan düz, demək olar ki, düzbucaqlı bir cihaz olan Tip E universal rele idi. Çox hissəsi möhürlənmiş metal hissələrdən hazırlanmışdır, yəni istehsalda texnoloji cəhətdən inkişaf etmişdi. Korpus kontaktları tozdan və qonşu cihazlardan gələn induksiya cərəyanlarından qorudu: adətən rölelər bir-birinə yaxın, yüzlərlə və minlərlə rölin olan raflarda quraşdırılırdı. Hər biri müxtəlif sarım və kontakt konfiqurasiyalarına malik olmaqla cəmi 3 Tip E variantı hazırlanmışdır.
Tezliklə bu rölelər ən mürəkkəb açarlarda istifadə olunmağa başladı.
Koordinat kommutatoru
1910-cu ildə İsveç telefon bazarının əksəriyyətinə (onilliklər ərzində, demək olar ki, hamısına) nəzarət edən dövlət korporasiyası Royal Telegrafverket-in mühəndisi Gotthilf Betulanderin bir fikri var idi. O hesab edirdi ki, o, tamamilə relelərə əsaslanan avtomatik keçid sistemlərini qurmaqla Teleqrafverketin fəaliyyətinin səmərəliliyini xeyli artıra bilər. Daha dəqiq desək, rele matrisləri üzrə: telefon xətlərinə qoşulmuş polad çubuqların ızgaraları, çubuqların kəsişmə yerlərində rölelərlə. Belə bir keçid sürüşmə və ya fırlanan kontaktlara əsaslanan sistemlərdən daha sürətli, daha etibarlı və saxlanması asan olmalıdır.
Üstəlik, Betulander sistemin seçmə və əlaqə hissələrini müstəqil rele sxemlərinə ayırmağın mümkün olduğu fikrini irəli sürdü. Sistemin qalan hissəsi yalnız səs kanalı yaratmaq üçün istifadə edilməli və sonra başqa bir zəngi idarə etmək üçün sərbəst buraxılmalıdır. Yəni Betulander sonradan “ümumi nəzarət” adlanan bir ideya ilə çıxış etdi.
O, daxil olan zəng nömrəsini saxlayan dövrəni “registrator” adlandırdı (digər termin registrdir). Şəbəkədə mövcud əlaqəni tapan və “işarələyən” dövrə “marker” adlanır. Müəllif öz sistemini patentləşdirdi. Stokholmda və Londonda bir neçə belə stansiya yaranıb. Və 1918-ci ildə Betulander Amerika yeniliyi haqqında öyrəndi: beş il əvvəl Bell mühəndisi Con Reynolds tərəfindən yaradılmış koordinat açarı. Bu keçid Betulanderin dizaynına çox bənzəyirdi, lakin istifadə edirdi n+m xidmət relesi n+m telefon stansiyalarının daha da genişləndirilməsi üçün daha əlverişli olan matris qovşaqları. Bağlantı qurarkən, tutma çubuğu fortepiano simini "barmaqlarını" sıxdı və seçmə çubuğu başqa zəngə qoşulmaq üçün matris boyunca hərəkət etdi. Növbəti il Betulander bu ideyanı açar dizaynına daxil etdi.
Lakin əksər mühəndislər Betulanderin yaradılmasını qəribə və lazımsız dərəcədə mürəkkəb hesab edirdilər. İsveçin ən böyük şəhərlərinin şəbəkələrini avtomatlaşdırmaq üçün kommutasiya sisteminin seçilməsi vaxtı gələndə Telegrafverket Ericsson tərəfindən hazırlanmış dizaynı seçdi. Betulander açarları yalnız kənd yerlərində kiçik telefon stansiyalarında istifadə olunurdu: relelər Ericsson açarlarının motorlu avtomatlaşdırılmasından daha etibarlı idi və hər bir mübadilədə texniki texniki xidmət tələb etmirdi.
Lakin amerikalı telefon mühəndisləri bu məsələdə fərqli fikirdə idilər. 1930-cu ildə Bell Labs mütəxəssisləri İsveçə gəldilər və "koordinat keçid modulunun parametrlərindən çox təsirləndilər". Amerikalılar geri qayıtdıqdan sonra dərhal 1 nömrəli koordinat sistemi kimi tanınan sistem üzərində işləməyə başladılar, böyük şəhərlərdə panel açarlarını əvəz etdilər. 1938-ci ilə qədər Nyu-Yorkda iki belə sistem quraşdırıldı. Tezliklə şəhər telefon stansiyaları üçün standart avadanlıq oldular, 30 ildən çox vaxt sonra elektron açarlar onları əvəz edənə qədər.
X-Switch No. 1-in ən maraqlı komponenti Bell-də hazırlanmış yeni, daha mürəkkəb marker idi. Bir-birinə bağlı bir neçə koordinat modulu vasitəsilə zəng edəndən zəng edənə qədər pulsuz marşrut axtarmaq və bununla da telefon əlaqəsi yaratmaq nəzərdə tutulmuşdu. Marker həmçinin sərbəst/məşğul vəziyyət üçün hər bir əlaqəni sınaqdan keçirməli idi. Bu, şərti məntiqin tətbiqini tələb edirdi. Tarixçi Robert Çapuisin yazdığı kimi:
Seçim şərtlidir, çünki pulsuz əlaqə yalnız çıxışı kimi növbəti səviyyəyə pulsuz əlaqəyə malik olan şəbəkəyə çıxış təmin etdiyi halda saxlanılır. Əgər bir neçə əlaqə dəsti istənilən şərtlərə cavab verirsə, onda “imtiyazlı məntiq” ən az əlaqədən birini seçir...
Koordinat açarı texnoloji ideyaların çarpaz mayalanmasının gözəl nümunəsidir. Betulander özünün bütün rele keçidini yaratdı, sonra onu Reynolds keçid matrisi ilə təkmilləşdirdi və nəticədə dizaynın performansını sübut etdi. AT&T mühəndisləri daha sonra bu hibrid keçidi yenidən dizayn etdilər, onu təkmilləşdirdilər və 1 nömrəli Koordinat Sistemini yaratdılar. Sonra bu sistem iki ilk kompüterin tərkib hissəsi oldu, onlardan biri indi hesablama tarixində bir mərhələ kimi tanınır.
Riyazi əmək
Relelərin və onların elektron qohumlarının hesablamada inqilab etməyə necə və niyə kömək etdiyini başa düşmək üçün hesablama dünyasına qısa bir giriş lazımdır. Bundan sonra hesablama proseslərinin optimallaşdırılmasına nə üçün gizli tələbatın olduğu aydınlaşacaq.
20-ci əsrin əvvəllərində müasir elm və mühəndisliyin bütün sistemi minlərlə insanın riyazi hesablamalar aparan əməyinə əsaslanırdı. çağırdılar kompüterlər (kompüterlər) [Qarışıqlığın qarşısını almaq üçün bu termin bütün mətndə istifadə olunacaq kompüterlər. - Qeyd. zolaq]. Hələ 1820-ci illərdə Çarlz Babbic yaratmışdır (baxmayaraq ki, onun aparatında ideoloji sələflər var idi). Onun əsas vəzifəsi riyazi cədvəllərin qurulmasını avtomatlaşdırmaq idi, məsələn, naviqasiya üçün (0 dərəcə, 0,01 dərəcə, 0,02 dərəcə və s. polinom yaxınlaşmaları ilə triqonometrik funksiyaların hesablanması). Astronomiyada riyazi hesablamalara da böyük tələbat var idi: səma sferasının sabit sahələrində (müşahidələrin vaxtı və tarixindən asılı olaraq) teleskopik müşahidələrin xam nəticələrini emal etmək və ya yeni obyektlərin orbitlərini müəyyən etmək (məsələn, Halley kometası).
Babbic dövründən bəri hesablama maşınlarına ehtiyac dəfələrlə artmışdır. Elektrik enerjisi şirkətləri son dərəcə mürəkkəb dinamik xüsusiyyətlərə malik magistral elektrik ötürücü sistemlərinin davranışını başa düşməlidirlər. Üfüqdə mərmi atmağa qadir olan Bessemer polad silahları (və buna görə də hədəfin birbaşa müşahidəsi sayəsində artıq hədəf alınmadı) getdikcə daha dəqiq ballistik masalar tələb edirdi. Böyük həcmdə riyazi hesablamaları əhatə edən yeni statistik alətlər (məsələn, ən kiçik kvadratlar metodu) həm elmdə, həm də böyüyən dövlət aparatında getdikcə daha çox istifadə olunurdu. Hesablama şöbələri adətən qadınları işə götürən universitetlərdə, dövlət qurumlarında və sənaye korporasiyalarında yarandı.
Mexanik hesablama maşınları yalnız hesablamalar problemini asanlaşdırdı, lakin həll etmədi. Kalkulyatorlar hesab əməliyyatlarını sürətləndirirdi, lakin istənilən mürəkkəb elmi və ya mühəndislik problemi yüzlərlə və ya minlərlə əməliyyat tələb edirdi ki, onların hər birini (insan) kalkulyator əl ilə yerinə yetirməli, bütün aralıq nəticələri diqqətlə qeyd etməli idi.
Riyazi hesablamalar probleminə yeni yanaşmaların yaranmasına bir sıra amillər kömək etdi. Gecələr əzab-əziyyətlə tapşırıqlarını hesablayan gənc alim və mühəndislər əllərinə, gözlərinə dincəlmək istəyiblər. Layihə menecerləri, xüsusən Birinci Dünya Müharibəsindən sonra çoxsaylı kompüterlərin maaşları üçün getdikcə daha çox pul ayırmağa məcbur oldular. Nəhayət, bir çox qabaqcıl elmi və mühəndislik problemlərini əl ilə hesablamaq çətin idi. Bütün bu amillər Massaçusets Texnologiya İnstitutunun (MIT) elektrik mühəndisi Vannevar Buşun rəhbərliyi altında işlərin aparıldığı bir sıra kompüterlərin yaradılmasına səbəb oldu.
Diferensial analizator
Bu nöqtəyə qədər tarix çox vaxt şəxsiyyətsiz olub, lakin indi biz konkret insanlar haqqında daha çox danışmağa başlayacağıq. Şöhrət panel keçidinin, E tipli relenin və fiducial marker dövrəsinin yaradıcılarından keçdi. Hətta onlar haqqında bioqrafik lətifələr də gəlib çatmayıb. Onların həyatlarının ictimaiyyətə açıq olan yeganə sübutu yaratdıqları maşınların qalıqlarıdır.
İndi biz insanları və onların keçmişini daha dərindən başa düşə bilərik. Ancaq evdə çardaqlarda və emalatxanalarda çox işləyənlərə - Morze və Vail, Bell və Vatsona daha rast gəlməyəcəyik. Birinci Dünya Müharibəsinin sonunda qəhrəman ixtiraçıların dövrü demək olar ki, başa çatmışdı. Tomas Edison bir keçid fiquru hesab edilə bilər: karyerasının əvvəlində muzdlu ixtiraçı idi və sonunda "ixtira fabriki"nin sahibi oldu. O vaxta qədər ən diqqətəlayiq yeni texnologiyaların inkişafı təşkilatların - universitetlərin, korporativ tədqiqat departamentlərinin, hökumət laboratoriyalarının sahəsinə çevrilmişdi. Bu bölmədə haqqında danışacağımız şəxslər belə təşkilatlara mənsub idilər.
Məsələn, Vannevar Buş. 1919-cu ildə, 29 yaşında olarkən MİT-ə gəldi. 20 ildən bir qədər çox vaxt keçdikdən sonra o, Birləşmiş Ştatların İkinci Dünya Müharibəsində iştirakına təsir edən və hökumət, akademik dairələr və elm və texnologiyanın inkişafı arasındakı münasibətləri əbədi olaraq dəyişdirən dövlət maliyyələşdirməsinin artırılmasına kömək edən insanlardan biri idi. Lakin bu məqalənin məqsədləri üçün biz 1920-ci illərin ortalarından Buş laboratoriyasında hazırlanmış və riyazi hesablamalar problemini həll etmək üçün nəzərdə tutulmuş bir sıra maşınlarla maraqlanırıq.
Bu yaxınlarda Bostonun mərkəzindən Kembricdəki Çarlz çayı sahilinə köçən MİT sənayenin ehtiyacları ilə sıx uyğunlaşdırılmışdı. Buşun özü, professorluqdan əlavə, elektronika sahəsində bir neçə müəssisədə maliyyə maraqları var idi. Beləliklə, Busch və tələbələrini yeni hesablama qurğusu üzərində işləməyə sövq edən problemin enerji sənayesində meydana gəlməsi təəccüblü olmamalıdır: pik yük şəraitində ötürücü xətlərin davranışını simulyasiya etmək. Aydındır ki, bu, kompüterlərin bir çox mümkün tətbiqlərindən yalnız biri idi: hər yerdə yorucu riyazi hesablamalar aparılırdı.
Busch və onun həmkarları əvvəlcə məhsul inteqrafı adlanan iki maşın hazırladılar. Ancaq ən məşhur və uğurlu MIT maşını başqa biri idi - diferensial analizator, 1931-ci ildə tamamlandı. O, elektrik cərəyanının ötürülməsi ilə bağlı problemləri həll etdi, elektronların orbitlərini, Yerin maqnit sahəsində kosmik şüalanmanın trayektoriyalarını hesabladı və s. Hesablama gücünə ehtiyacı olan dünya üzrə tədqiqatçılar 1930-cu illərdə diferensial analizatorun onlarla nüsxəsini və variasiyasını yaratdılar. Bəziləri hətta Meccano-dandır (markanın Amerika uşaq tikinti dəstlərinin ingilis analoqu). ).
Diferensial analizator analoq kompüterdir. Hər birinin fırlanma sürəti müəyyən kəmiyyət dəyərini əks etdirən fırlanan metal çubuqlardan istifadə etməklə riyazi funksiyalar hesablanmışdır. Mühərrik müstəqil bir çubuq sürdü - dəyişən (adətən vaxtı təmsil edirdi), bu da öz növbəsində mexaniki birləşmələr vasitəsilə digər çubuqları (müxtəlif diferensial dəyişənlər) fırladıb və giriş fırlanma sürətinə əsasən bir funksiya hesablanıb. Hesablamaların nəticələri kağız üzərində əyrilər şəklində çəkilmişdir. Ən vacib komponentlər inteqratorlar idi - disklər kimi fırlanan təkərlər. İnteqratorlar yorucu əl hesablamaları olmadan əyrinin inteqralını hesablaya bilirdilər.
Diferensial analizator. İnteqral modul - qaldırılmış qapaqlı, pəncərənin yan tərəfində hesablamaların nəticələri olan cədvəllər, ortada isə hesablama çubuqları dəsti var.
Analizator komponentlərinin heç birində diskret keçid releləri və ya rəqəmsal açarlar yox idi. Bəs niyə bu cihaz haqqında danışırıq? Cavab budur dördüncü ailə maşını.
1930-cu illərin əvvəllərində Buş analizatorun gələcək inkişafı üçün maliyyə almaq üçün Rokfeller Fonduna müraciət etməyə başladı. Vəqfin təbiət elmləri üzrə rəhbəri Uorren Uiver əvvəlcə buna inanmadı. Mühəndislik onun ixtisas sahəsi deyildi. Lakin Busch yeni maşınının elmi tətbiqlər üçün sonsuz potensialını, xüsusən də riyazi biologiyada, Weaverin ev heyvanı layihəsini qeyd etdi. Buş, həmçinin analizatorda çoxsaylı təkmilləşdirmələr vəd etdi, o cümlədən "analizatoru telefon kommutatoru kimi tez bir problemdən digərinə keçmək imkanı". 1936-cı ildə onun səyləri sonradan Rokfeller Diferensial Analizatoru adlanan yeni cihazın yaradılması üçün 85 dollar qrantla mükafatlandırıldı.
Praktik bir kompüter olaraq, bu analizator böyük bir irəliləyiş deyildi. MİT-in vitse-prezidenti və mühəndislik üzrə dekanı olan Buş inkişafı yönləndirməyə çox vaxt ayıra bilmədi. Faktiki olaraq, o, tezliklə Vaşinqtondakı Karnegi İnstitutunun sədri vəzifəsini icra edərək geri çəkildi. Buş müharibənin yaxınlaşdığını hiss etdi və onun ordunun ehtiyaclarına xidmət edə biləcək bir neçə elmi və sənaye ideyası var idi. Yəni o, müəyyən məsələlərin həllinə daha təsirli təsir göstərə biləcəyi güc mərkəzinə daha yaxın olmaq istəyirdi.
Eyni zamanda, yeni dizaynın diktə etdiyi texniki problemlər laboratoriya işçiləri tərəfindən həll edildi və onlar tezliklə hərbi problemlər üzərində işləməyə yönəldilməyə başladılar. Rokfeller maşını yalnız 1942-ci ildə tamamlandı. Hərbçilər bunu artilleriya üçün ballistik masaların in-line istehsalı üçün faydalı hesab etdilər. Lakin tezliklə bu cihaz sırf tutuldu rəqəmsal kompüterlər - rəqəmləri fiziki kəmiyyətlər kimi deyil, mücərrəd şəkildə, keçid mövqelərindən istifadə etməklə təmsil edir. Elə oldu ki, Rokfeller analizatorunun özü rele sxemlərindən ibarət olduqca çox oxşar açarlardan istifadə etdi.
Şennon
1936-cı ildə Klod Şennon cəmi 20 yaşında idi, lakin o, artıq Miçiqan Universitetini elektrik mühəndisliyi və riyaziyyat üzrə bakalavr dərəcəsi ilə bitirmişdi. Onu MİT-ə bülleten lövhəsinə yapışdırılmış flayer gətirib. Vannevar Buş diferensial analizator üzərində işləmək üçün yeni köməkçi axtarırdı. Şennon tərəddüd etmədən ərizəsini təqdim etdi və yeni cihaz formalaşmağa başlamazdan əvvəl tezliklə təzə problemlər üzərində işləyirdi.
Şennon Buşa bənzəmirdi. O, nə iş adamı, nə akademik imperiya qurucusu, nə də idarəçi idi. Bütün həyatı boyu oyunları, tapmacaları və əyləncələri sevirdi: şahmat, hoqqabazlıq, labirintlər, kriptoqramlar. Dövrünün bir çox kişiləri kimi, müharibə zamanı Şennon özünü ciddi biznesə həsr etdi: o, zəif bədənini hərbi çağırışdan qoruyan hökumət müqaviləsi əsasında Bell Laboratoriyasında vəzifə tutdu. Bu dövrdə onun yanğına nəzarət və kriptoqrafiya ilə bağlı tədqiqatları öz növbəsində informasiya nəzəriyyəsi üzrə əsas işlərə gətirib çıxardı (buna toxunmayacağıq). 1950-ci illərdə, müharibə və onun nəticələri səngidikdə, Şennon MİT-də müəllimliyə qayıtdı, boş vaxtını təxribatlara sərf etdi: yalnız Roma rəqəmləri ilə işləyən kalkulyator; bir maşın, işə salındıqda ondan mexaniki bir qol çıxdı və maşını söndürdü.
Şennonun qarşılaşdığı Rokfeller maşınının quruluşu məntiqi olaraq 1931-ci il analizatoru ilə eyni idi, lakin tamamilə fərqli fiziki komponentlərdən qurulmuşdu. Busch başa düşdü ki, köhnə maşınlarda olan çubuqlar və mexaniki dişlilər onlardan istifadənin səmərəliliyini azaldır: hesablamaları yerinə yetirmək üçün maşın qurulmalı idi, bu da təcrübəli mexaniklərin çoxlu adam-saat işini tələb edirdi.
Yeni analizator bu çatışmazlığı itirdi. Onun dizaynı çubuqlu bir masaya deyil, Bell Labs tərəfindən bağışlanan artıq prototip olan çarpaz diskli kommutatora əsaslanırdı. Gücü mərkəzi mildən ötürmək əvəzinə, hər bir inteqral modul müstəqil olaraq elektrik mühərriki ilə idarə olunurdu. Maşını yeni bir problemi həll etmək üçün konfiqurasiya etmək üçün inteqratorları istədiyiniz ardıcıllıqla birləşdirmək üçün koordinat matrisində releləri konfiqurasiya etmək kifayət idi. Delikli lent oxuyucusu (başqa telekommunikasiya qurğusundan, rulonlu teletaypdan götürülmüşdür) maşının konfiqurasiyasını oxudu və rele sxemi lentdən gələn siqnalı matrisa üçün idarəetmə siqnallarına çevirdi - bu, inteqratorlar arasında bir sıra telefon danışıqlarının qurulması kimi idi.
Yeni maşın nəinki daha sürətli və quraşdırmaq asan idi, həm də sələfindən daha sürətli və dəqiq idi. Daha mürəkkəb problemləri həll edə bilərdi. Bu gün bu kompüter ibtidai, hətta ekstravaqant sayıla bilərdi, lakin o zaman müşahidəçilərə iş yerində hansısa böyük və ya bəlkə də dəhşətli zəka kimi görünürdü:
Əsasən, bu bir riyaziyyat robotudur. Elektriklə işləyən avtomat təkcə insan beynini ağır hesablama və analiz yükündən azad etmək üçün deyil, həm də ağılın həll edə bilməyəcəyi riyazi problemlərə hücum etmək və həll etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Şennon kağız lentdən məlumatların "beyin" üçün təlimatlara çevrilməsinə diqqət yetirdi və bu əməliyyat üçün rele sxemi cavabdeh idi. O, dövrənin strukturu ilə Miçiqanda aspiranturada oxuduğu Boolean cəbrinin riyazi strukturları arasındakı uyğunluğu müşahidə etdi. Bu operandları olan bir cəbrdir DOĞRU və YANLIŞ, və operatorlar tərəfindən - VƏ, YA, YOX s. Məntiqi müddəalara uyğun gələn cəbr.
1937-ci ilin yayını Manhettendə Bell Laboratoriyasında (rele sxemləri haqqında düşünmək üçün ideal yer) işlədikdən sonra Şennon “Rele və keçid dövrələrinin simvolik təhlili” adlı magistrlik dissertasiyasını yazdı. Alan Turinqin bir il əvvəlki işi ilə yanaşı, Şennonun tezisi hesablama elminin əsasını təşkil etdi.
1940 və 1950-ci illərdə Şennon bir neçə hesablama/məntiqi maşın qurdu: THROBAC Roman hesablama kalkulyatoru, şahmat oyunu sonu maşını və elektromexaniki siçanın hərəkət etdiyi labirint olan Theseus (şəkildə)
Şennon kəşf etdi ki, təklif məntiqi tənliklər sistemi mexaniki olaraq birbaşa rele açarlarının fiziki dövrəsinə çevrilə bilər. O, belə bir nəticəyə gəldi: “Faktiki olaraq sözlərdən istifadə edərək sonlu sayda addımlarla təsvir edilə bilən hər hansı bir əməliyyat IF, AND, OR və s., rele istifadə edərək avtomatik olaraq həyata keçirilə bilər. Məsələn, ardıcıl olaraq birləşdirilmiş iki idarə olunan keçid rölesi məntiqi bir əlaqə yaradır И: Yalnız açarları bağlamaq üçün hər iki elektromaqnit işə salındıqda cərəyan əsas naqildən keçəcək. Eyni zamanda, paralel formada bağlanan iki rele OR: Elektromaqnitlərdən biri tərəfindən aktivləşdirilən cərəyan əsas dövrədən keçir. Belə bir məntiq dövrəsinin çıxışı, öz növbəsində, (A) kimi daha mürəkkəb məntiq əməliyyatları yaratmaq üçün digər relelərin elektromaqnitlərini idarə edə bilər. И B) və ya (C И G).
Şennon dissertasiyasını onun metodu ilə yaradılmış sxemlərin bir neçə nümunəsini ehtiva edən əlavə ilə yekunlaşdırdı. Boolean cəbrinin əməliyyatları binar sistemdə arifmetik əməliyyatlara çox bənzədiyindən (yəni, ikili ədədlərdən istifadə etməklə) o, relenin “ikilikdə elektrik cərəyanı”na necə yığıla biləcəyini göstərdi - biz onu ikili toplayıcı adlandırırıq. Bir neçə aydan sonra Bell Laboratoriyasının alimlərindən biri mətbəx masasında belə bir gürzə düzəltdi.
Stibitz
Manhettendəki Bell Labs qərargahının riyaziyyat şöbəsinin tədqiqatçısı Corc Stibitz 1937-ci ilin qaranlıq noyabr axşamı evə qəribə bir avadanlıq dəsti gətirdi. Quru batareya hüceyrələri, aparat panelləri üçün iki kiçik işıq və zibil qutusunda tapılan bir neçə düz Tip U rölesi. Bir neçə naqil və bir az zibil əlavə edərək, o, iki birrəqəmli ikilik ədədi (giriş gərginliyinin olması və ya olmaması ilə təmsil olunur) əlavə edə bilən və ampullərdən istifadə edərək iki rəqəmli nömrə çıxara bilən cihaz yığdı: biri açıq, sıfır off üçün.
İkili Stiebitz toplayıcısı
Təcrübəli fizik olan Stiebitzdən rele maqnitlərinin fiziki xassələrini qiymətləndirməyi tapşırdılar. O, relelərlə əvvəllər heç bir təcrübəyə malik deyildi və buna görə də Bell telefon sxemlərində onların istifadəsini öyrənməyə başladı. George tezliklə bəzi sxemlər və ikili hesab əməliyyatları arasında oxşarlıqlar gördü. Maraqlanan o, yan layihəsini mətbəx masasına yığdı.
Əvvəlcə Stiebitz-in relelərlə məşğul olması Bell Labs rəhbərliyində az maraq doğurdu. Lakin 1938-ci ildə tədqiqat qrupunun rəhbəri Corcdan soruşdu ki, onun kalkulyatorları mürəkkəb ədədlərlə hesab əməliyyatları üçün istifadə oluna bilərmi (məs. a+biHara i mənfi ədədin kvadrat köküdür). Məlum oldu ki, Bell Labs-da bir neçə hesablama şöbəsi artıq inildəyirdi, çünki onlar daim belə ədədləri çoxaltmaq və bölmək məcburiyyətində idilər. Bir mürəkkəb ədədi vurmaq üçün stolüstü kalkulyatorda dörd arifmetik əməliyyat, bölmə üçün isə 16 əməliyyat tələb olunurdu. Stibitz problemi həll edə biləcəyini söylədi və belə hesablamalar üçün maşın sxemi tərtib etdi.
Telefon mühəndisi Samuel Williams tərəfindən metalda təcəssüm etdirilən son dizayn Kompleks Nömrəli Kompüter və ya qısaca Kompleks Kompüter adlandırıldı və 1940-cı ildə istifadəyə verildi. Hesablamalar üçün 450 rele istifadə edilmiş, aralıq nəticələr on koordinat açarında saxlanılmışdır. Məlumat roll teletayp vasitəsilə daxil edilib və qəbul edilib. Bell Labs şöbələri üç belə teletayp quraşdırdı ki, bu da hesablama gücünə böyük ehtiyac olduğunu göstərir. Röleler, matrislər, teletayplar - hər cəhətdən Bell sisteminin məhsulu idi.
Kompleks Kompüterin ən yaxşı saatı 11 sentyabr 1940-cı ildə baş verdi. Stiebitz Dartmut Kollecində Amerika Riyaziyyat Cəmiyyətinin iclasında kompüter haqqında hesabat təqdim etdi. O, orada 400 kilometr uzaqlıqda yerləşən Manhettendəki Kompleks Kompüterə teleqraf bağlantısı olan teletaypın quraşdırılmasına razılaşdı. Maraqlananlar teletaypın yanına gedə, klaviaturada problemin şərtlərini daxil edə və bir dəqiqədən az müddətdə teletaypın sehrli şəkildə nəticəni necə çap etdiyini görə bilərdilər. Yeni məhsulu sınaqdan keçirənlər arasında John Mauchly və John von Neumann da var idi ki, onların hər biri hekayəmizi davam etdirməkdə mühüm rol oynayacaqlar.
Görüş iştirakçıları gələcək dünyaya qısa bir nəzər saldılar. Daha sonra kompüterlər o qədər bahalaşdı ki, idarəçilər daha sonra nə yazacağını düşünərək idarəetmə konsolunun qarşısında çənəsini qaşıdığı halda, idarəçilər onları boş oturmağa icazə verə bilmədilər. Növbəti 20 il ərzində elm adamları, hətta siz başqa bir şey üzərində işləyərkən belə, həmişə onlara məlumat daxil etməyinizi gözləyəcək ümumi təyinatlı kompüterləri necə qurmaq barədə düşünəcəklər. Və sonra bu interaktiv hesablama rejimi günün qaydasına çevrilənə qədər daha 20 il keçəcək.
1960-cı illərdə Dartmut İnteraktiv Terminalının arxasında Stiebitz. Dartmut Kolleci interaktiv hesablama sahəsində qabaqcıl idi. Stiebitz 1964-cü ildə kollec professoru oldu
Təəccüblüdür ki, həll etdiyi problemlərə baxmayaraq, Kompleks Kompüter müasir standartlara görə heç də kompüter deyil. O, mürəkkəb ədədlər üzərində arifmetik əməliyyatlar yerinə yetirə bilər və yəqin ki, digər oxşar məsələləri həll edə bilər, lakin ümumi təyinatlı məsələləri həll edə bilməz. Proqramlaşdırıla bilməzdi. O, əməliyyatları təsadüfi ardıcıllıqla və ya dəfələrlə yerinə yetirə bilmirdi. Bu, sələflərindən daha yaxşı müəyyən hesablamalar aparmağa qadir olan kalkulyator idi.
İkinci Dünya Müharibəsinin başlaması ilə Bell Stiebitsin rəhbərliyi altında Model II, Model III və Model IV (Kompleks Kompüter, müvafiq olaraq Model I adlandırıldı) adlı kompüterlər seriyasını yaratdı. Onların əksəriyyəti Milli Müdafiə Araşdırma Komitəsinin sifarişi ilə tikilib və ona Vannevar Buşdan başqa heç kim rəhbərlik etmirdi. Stibitz, funksiyaların daha çox yönlü olması və proqramlaşdırıla bilməsi baxımından maşınların dizaynını təkmilləşdirdi.
Məsələn, Balistik Kalkulyator (sonradan Model III) zenit atəşinə nəzarət sistemlərinin ehtiyacları üçün hazırlanmışdır. 1944-cü ildə Fort Bliss, Texasda istifadəyə verildi. Cihaz 1400 reledən ibarət idi və ilmələnmiş kağız lentdə təlimatlar ardıcıllığı ilə müəyyən edilmiş riyazi əməliyyatlar proqramını yerinə yetirə bilirdi. Giriş məlumatları olan bir lent ayrıca, cədvəl məlumatları isə ayrıca təmin edilmişdir. Bu, məsələn, triqonometrik funksiyaların qiymətlərini real hesablamalar olmadan tez tapmağa imkan verdi. Bell mühəndisləri lenti irəli/geri skan edən və hesablamalardan asılı olmayaraq istədiyiniz cədvəl dəyərinin ünvanını axtaran xüsusi axtarış sxemləri (ov sxemləri) hazırladılar. Stibitz tapdı ki, onun Model III kompüteri gecə-gündüz releləri vuraraq 25-40 kompüteri əvəz etdi.
Bell Model III Relay Rafları
Model V avtomobilinin artıq hərbi xidməti görməyə vaxtı yox idi. O, daha çox yönlü və güclü olmuşdur. Onun əvəz etdiyi kompüterlərin sayını qiymətləndirsək, o, Model III-dən təxminən on dəfə böyük idi. 9 min relesi olan bir neçə hesablama modulu istifadəçilərin müxtəlif tapşırıqların şərtlərinə daxil olduğu bir neçə stansiyadan giriş məlumatlarını qəbul edə bilirdi. Hər bir belə stansiya məlumatların daxil edilməsi üçün bir lent oxuyucusu və təlimatlar üçün beşi var idi. Bu, tapşırığı hesablayarkən əsas lentdən müxtəlif alt proqramları çağırmağa imkan verdi. Əsas idarəetmə modulu (əslində əməliyyat sisteminin analoqu) mövcudluğundan asılı olaraq hesablama modulları arasında təlimatları paylayır və proqramlar şərti filialları yerinə yetirə bilirdi. O, artıq sadəcə kalkulyator deyildi.
Möcüzələr ili: 1937
1937-ci ili hesablama tarixində dönüş nöqtəsi hesab etmək olar. Həmin il Şennon və Stibitz rele sxemləri ilə riyazi funksiyalar arasında oxşarlıqlar gördülər. Bu tapıntılar Bell Labs-ı bir sıra mühüm rəqəmsal maşınlar yaratmağa vadar etdi. Bu bir növ idi - və ya hətta əvəz - təvazökar bir telefon rölesi, fiziki formasını dəyişdirmədən, mücərrəd riyaziyyatın və məntiqin təcəssümünə çevrildikdə.
Həmin ildə nəşrin yanvar sayında London Riyaziyyat Cəmiyyətinin materialları İngilis riyaziyyatçısı Alan Turinqin “Hesablana bilən ədədlərə münasibətdə "(Hesablana bilən nömrələr haqqında, Entscheidungsprobleminə ərizə ilə). Burada universal hesablama maşını təsvir edilirdi: müəllif onun insan kompüterlərinin hərəkətlərinə məntiqi ekvivalent olan hərəkətləri yerinə yetirə biləcəyini iddia edirdi. Əvvəlki il Prinston Universitetində aspiranturaya daxil olan Turinq də rele sxemləri ilə maraqlanırdı. Və Buş kimi o da Almaniya ilə müharibə təhlükəsinin artmasından narahatdır. Beləliklə, o, yan kriptoqrafiya layihəsini - hərbi kommunikasiyaları şifrələmək üçün istifadə oluna bilən ikili multiplikatoru götürdü. Türinq onu universitetin maşın sexində yığılmış relelərdən qurdu.
Həmçinin 1937-ci ildə Howard Aiken təklif edilən avtomatik hesablama maşını haqqında düşünürdü. Harvardın elektrik mühəndisliyi aspirantı olan Aiken yalnız mexaniki kalkulyatordan və çap olunmuş riyaziyyat cədvəllərindən istifadə edərək hesablamalarda ədalətli payını etdi. O, bu rutini aradan qaldıracaq bir dizayn təklif etdi. Mövcud hesablama cihazlarından fərqli olaraq, o, əvvəlki hesablamaların nəticələrini növbəti hesablamalara giriş kimi istifadə edərək prosesləri avtomatik və dövri şəkildə emal etməli idi.
Bu arada, Nippon Electric Company-də telekommunikasiya mühəndisi Akira Nakashima 1935-ci ildən bəri rele sxemləri ilə riyaziyyat arasındakı əlaqələri araşdırırdı. Nəhayət, 1938-ci ildə o, müstəqil olaraq rele sxemlərinin bir il əvvəl Şennonun kəşf etdiyi Boolean cəbri ilə bərabərliyini sübut etdi.
Berlində işdə tələb olunan sonsuz hesablamalardan bezmiş keçmiş təyyarə mühəndisi Konrad Zuse ikinci kompüter yaratmaq üçün vəsait axtarırdı. O, ilk mexaniki qurğusu olan V1-i etibarlı şəkildə işə sala bilmədi, ona görə də dostu, telekommunikasiya mühəndisi Helmut Şreyerlə birgə hazırladığı relay kompüteri hazırlamaq istədi.
Telefon relelərinin çox yönlü olması, riyazi məntiq haqqında nəticələr, parlaq zehinlərin zehni narahat edən işdən qurtulmaq istəyi - bütün bunlar bir-birinə qarışdı və yeni növ məntiqi maşın ideyasının yaranmasına səbəb oldu.
Unudulmuş nəsil
1937-ci ilin kəşflərinin və inkişaflarının bəhrələri bir neçə il yetişməli oldu. Müharibə ən güclü gübrə olduğunu sübut etdi və onun meydana gəlməsi ilə lazımi texniki təcrübənin mövcud olduğu yerdə relay kompüterləri görünməyə başladı. Riyazi məntiq elektrik mühəndisliyi üzümləri üçün çardaq oldu. Proqramlaşdırıla bilən hesablama maşınlarının yeni formaları ortaya çıxdı - müasir kompüterlərin ilk eskizi.
Stiebitz maşınlarına əlavə olaraq, 1944-cü ilə qədər ABŞ Aikenin təklifinin nəticəsi olan Harvard Mark I/IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) ilə öyünə bilərdi. İkiqat ad akademiya ilə sənaye arasında münasibətlərin pisləşməsi səbəbindən yaranıb: hər kəs cihazın hüquqlarını iddia etdi. Mark I/ASCC rele idarəetmə sxemlərindən istifadə edirdi, lakin əsas hesab vahidi IBM mexaniki kalkulyatorlarının arxitekturasına əsaslanırdı. Avtomobil ABŞ Gəmiqayırma Bürosunun ehtiyacları üçün yaradılıb. Onun varisi Mark II 1948-ci ildə Hərbi Dəniz Qüvvələrinin sınaq meydançasında fəaliyyətə başladı və onun bütün əməliyyatları tamamilə relelərə - 13 releyə əsaslanırdı.
Müharibə zamanı Zuse getdikcə mürəkkəbləşən bir neçə relay kompüteri qurdu. Kulminasiya nöqtəsi, Bell Model V kimi, alt proqramların çağırılması üçün parametrləri özündə cəmləşdirən və şərti budaqları yerinə yetirən V4 oldu. Yaponiyada maddi qıtlıq üzündən ölkə müharibədən qurtarana qədər Nakaşima və onun həmyerlilərinin heç bir dizaynı metalda reallaşdırılmadı. 1950-ci illərdə yeni yaradılan Xarici Ticarət və Sənaye Nazirliyi iki rele maşınının yaradılmasını maliyyələşdirdi, ikincisi 20 min releyli bir canavar idi. Yaradılmada iştirak edən Fujitsu öz kommersiya məhsullarını hazırlayıb.
Bu gün bu maşınlar demək olar ki, tamamilə unudulub. Yaddaşda yalnız bir ad qalıb - ENIAC. Unudulmanın səbəbi onların mürəkkəbliyi, imkanları və ya sürəti ilə bağlı deyil. Alimlər və tədqiqatçılar tərəfindən kəşf edilən relelərin hesablama və məntiqi xassələri keçid funksiyasını yerinə yetirə bilən istənilən cihaz növünə aiddir. Və belə oldu ki, başqa oxşar cihaz mövcud idi - elektron reledən yüzlərlə dəfə daha sürətli işləyə bilən keçid.
İkinci Dünya Müharibəsinin hesablama tarixindəki əhəmiyyəti artıq aydın olmalıdır. Ən dəhşətli müharibə elektron maşınların inkişafı üçün təkan oldu. Onun işə salınması elektron açarların aşkar çatışmazlıqlarını aradan qaldırmaq üçün lazım olan resursları azad etdi. Elektromexaniki kompüterlərin hakimiyyəti qısamüddətli oldu. Titanlar kimi onlar da uşaqları tərəfindən devrilmişdilər. Rele kimi, elektron kommutasiya telekommunikasiya sənayesinin ehtiyaclarından yaranmışdır. Və onun haradan gəldiyini öyrənmək üçün tariximizi radio dövrünün başlanğıcında bir an geriyə çəkməliyik.
Mənbə: www.habr.com