Ostali članci iz serije:
- Istorija štafete
- Istorija elektronskih računara
- Istorija tranzistora
- Internet istorija
Kao što smo videli , radio i telefonski inženjeri u potrazi za snažnijim pojačalima otkrili su novo tehnološko polje koje je brzo nazvano elektronikom. Elektronsko pojačalo se lako može pretvoriti u digitalni prekidač, koji radi na mnogo većim brzinama od njegovog elektromehaničkog rođaka, telefonskog releja. Budući da nije bilo mehaničkih dijelova, vakuumska cijev se mogla uključiti i isključiti za mikrosekundu ili manje, umjesto deset milisekundi ili više koje zahtijeva relej.
Od 1939. do 1945. stvorena su tri računara koristeći ove nove elektronske komponente. Nije slučajno da se datumi njihove izgradnje poklapaju sa periodom Drugog svetskog rata. Ovaj sukob - bez premca u istoriji po načinu na koji je ljude uprezao u ratna kola - zauvek je promenio odnos između država i između nauke i tehnologije, a takođe je doneo veliki broj novih uređaja u svet.
Priče o tri prva elektronska kompjutera isprepletene su ratom. Prva je bila posvećena dešifrovanju njemačkih poruka i ostala je pod okriljem tajne sve do 1970-ih, kada više nije bila interesantna osim istorijskog. Drugi za koji je većina čitatelja trebala čuti je ENIAC, vojni kalkulator koji je završen prekasno da bi pomogao u ratu. Ali ovdje gledamo najraniju od ove tri mašine, zamisao .
Atanasov
Godine 1930. Atanasov, sin emigranta rođenog u Americi , konačno je ostvario svoj mladalački san i postao teorijski fizičar. Ali, kao i kod većine takvih težnji, stvarnost nije bila ono što je očekivao. Konkretno, kao i većina studenata tehničkih i fizičkih nauka u prvoj polovini XNUMX. veka, Atanasov je morao da trpi bolne terete stalnih proračuna. Njegova disertacija na Univerzitetu Wisconsin o polarizaciji helijuma zahtijevala je osam sedmica zamornih proračuna korištenjem mehaničkog stolnog kalkulatora.
Jovan Atanasov u mladosti
Do 1935. godine, pošto je već prihvatio poziciju profesora na Univerzitetu u Ajovi, Atanasov je odlučio da uradi nešto u vezi sa ovim teretom. Počeo je da razmišlja o mogućim načinima da napravi novi, moćniji računar. Odbacujući analogne metode (kao što je MIT diferencijalni analizator) iz razloga ograničenja i nepreciznosti, odlučio je da napravi digitalnu mašinu koja se bavi brojevima kao diskretnim vrednostima, a ne kao kontinuiranim merenjima. Od mladosti je bio upoznat sa binarnim brojevnim sistemom i shvatio je da se on mnogo bolje uklapa u on/off strukturu digitalnog prekidača od uobičajenih decimalnih brojeva. Zato je odlučio da napravi binarnu mašinu. I konačno, odlučio je da, kako bi bio najbrži i najfleksibilniji, bude elektronički, a za proračune koristi vakuumske cijevi.
Atanasov je takođe morao da odluči o problemskom prostoru - za koje proračune bi njegov računar trebao biti pogodan? Kao rezultat toga, odlučio je da će se baviti rješavanjem sistema linearnih jednačina, svodeći ih na jednu varijablu (koristeći )—isti proračuni koji su dominirali njegovom disertacijom. Podržaće do trideset jednačina, sa do trideset varijabli svaka. Takav kompjuter bi mogao da reši probleme koji su važni naučnicima i inženjerima, a da u isto vreme ne bi izgledao neverovatno složen.
Umetničko delo
Do sredine 1930-ih, elektronska tehnologija je postala izuzetno raznolika od svog nastanka 25 godina ranije. Dva razvoja bila su posebno pogodna za Atanasov projekat: relej okidača i elektronski merač.
Od 1918. veka inženjeri telegrafa i telefona su imali na raspolaganju praktičan uređaj koji se zove prekidač. Prekidač je bistabilni relej koji koristi trajne magnete da ga drži u stanju u kojem ste ga ostavili - otvoren ili zatvoren - sve dok ne primi električni signal za promjenu stanja. Ali vakuumske cijevi nisu bile sposobne za ovo. Nisu imali mehaničku komponentu i mogli su biti "otvoreni" ili "zatvoreni" dok struja teče ili ne teče kroz kolo. Godine 1. dva britanska fizičara, William Eccles i Frank Jordan, spojili su dvije lampe žicama kako bi stvorili „relej okidača“ - elektronski relej koji ostaje stalno uključen nakon što se uključi početnim impulsom. Eccles i Jordan stvorili su svoj sistem za potrebe telekomunikacija za Britansko admiralitet na kraju Prvog svjetskog rata. Ali krug Eccles-Jordan, koji je kasnije postao poznat kao okidač [engleski. flip-flop] se takođe može smatrati uređajem za pohranjivanje binarne cifre - 0 ako se signal prenosi, i XNUMX u suprotnom. Na ovaj način, kroz n flip-flopova bilo je moguće predstaviti binarni broj od n bitova.
Otprilike deset godina nakon okidača, dogodio se drugi veliki proboj u elektronici, koji se sudario sa svijetom računarstva: elektronski brojila. Još jednom, kao što se često dešavalo u ranoj istoriji računarstva, dosada je postala majka izuma. Fizičari koji su proučavali emisiju subatomskih čestica morali su ili da slušaju klikove ili provode sate proučavajući fotografske zapise, brojeći broj detekcija kako bi izmjerili brzinu emisije čestica iz različitih supstanci. Mehanička ili elektromehanička brojila bila su primamljiva opcija za olakšavanje ovih radnji, ali su se kretala presporo: nisu mogla registrovati mnoge događaje koji su se dogodili u roku od nekoliko milisekundi jedan od drugog.
Ključna figura u rješavanju ovog problema bila je , koji je radio pod vodstvom Ernesta Rutherforda u Cavendish laboratoriji u Cambridgeu. Wynne-Williams je imao talenta za elektroniku i već je koristio cijevi (ili ventile, kako su ih zvali u Britaniji) da stvori pojačala koja su omogućila da se čuje šta se događa česticama. Početkom 1930-ih, shvatio je da se ventili mogu koristiti za stvaranje brojača, koji je nazvao "brojač binarne skale" - to jest, binarni brojač. U suštini, to je bio set japanki koji su mogli prenositi prekidače prema gore u lancu (u praksi je koristio , vrste lampi koje ne sadrže vakuum, već gas, koji bi mogao ostati u uključenom položaju nakon potpune jonizacije gasa).
Wynne-Williams brojač je brzo postao jedan od neophodnih laboratorijskih uređaja za sve koji se bave fizikom čestica. Fizičari su napravili veoma male brojače, često sa tri cifre (odnosno, sposobni da broje do sedam). za sporo mehanički mjerač, i za snimanje događaja koji se dešavaju brže od merača sa sporo pokretnim mehaničkim dijelovima.
Ali u teoriji, takvi brojači se mogu proširiti na brojeve proizvoljne veličine ili preciznosti. To su, strogo govoreći, bile prve digitalne elektronske računske mašine.
Atanasov-Berry kompjuter
Atanasov je bio upoznat sa ovom pričom, što ga je uverilo u mogućnost izrade elektronskog računara. Ali nije direktno koristio binarne brojače ili japanke. U početku je za osnovu sistema brojanja pokušao da koristi malo modifikovane brojalice - uostalom, šta je zbrajanje ako ne ponovljeno brojanje? Ali iz nekog razloga nije mogao učiniti krugove za brojanje dovoljno pouzdanim, te je morao razviti vlastita kola za sabiranje i množenje. Nije mogao koristiti japanke za privremeno pohranjivanje binarnih brojeva jer je imao ograničen budžet i ambiciozan cilj pohranjivanja trideset koeficijenata odjednom. Kako ćemo uskoro vidjeti, ova situacija je imala ozbiljne posljedice.
Do 1939. Atanasov je završio dizajn svog kompjutera. Sada mu je trebao neko sa pravim znanjem da ga izgradi. Pronašao je takvu osobu kod diplomiranog inženjera Državnog instituta Iowa po imenu Clifford Berry. Do kraja godine Atanasov i Beri su napravili mali prototip. Sljedeće godine su završili punu verziju kompjutera sa trideset koeficijenata. 1960-ih, pisac koji je iskopao njihovu istoriju nazvao ga je Atanasoff-Berry Computer (ABC), i ime se zadržalo. Međutim, svi nedostaci nisu mogli biti otklonjeni. Konkretno, ABC je imao grešku od oko jedne binarne cifre u 10000, što bi bilo kobno za svaki veliki proračun.
Clifford Berry i ABC 1942
Međutim, u Atanasovu i njegovom ABC-u mogu se pronaći koreni i izvor svih savremenih računara. Nije li on stvorio (uz sposobnu Berryjevu pomoć) prvi binarni elektronski digitalni kompjuter? Nisu li ovo osnovne karakteristike milijardi uređaja koji oblikuju i pokreću ekonomije, društva i kulture širom svijeta?
Ali vratimo se nazad. Pridjevi digitalni i binarni nisu domen ABC. Na primjer, Bell Complex Number Computer (CNC), razvijen otprilike u isto vrijeme, bio je digitalni, binarni, elektromehanički računar sposoban za računanje na složenoj ravni. Takođe, ABC i CNC su bili slični po tome što su rešavali probleme na ograničenom području, i nisu mogli, za razliku od savremenih računara, da prihvate proizvoljan niz instrukcija.
Ono što ostaje je "elektronsko". Ali iako su ABC-jeve matematičke unutrašnjosti bile elektronske, on je radio pri elektromehaničkim brzinama. Pošto Atanasov i Beri nisu bili finansijski u mogućnosti da koriste vakuumske cevi za skladištenje hiljada binarnih cifara, za to su koristili elektromehaničke komponente. Nekoliko stotina trioda, koje su obavljale osnovne matematičke proračune, bile su okružene rotirajućim bubnjevima i vrtećim mašinama za probijanje, gdje su bile pohranjene međuvrijednosti svih računskih koraka.
Atanasov i Berry su izvršili herojski posao čitanja i zapisivanja podataka na bušene kartice ogromnom brzinom tako što su ih spaljivali strujom umjesto mehanički. Ali to je dovelo do vlastitih problema: aparat za snimanje je bio odgovoran za 1 grešku na 10000 brojeva. Štaviše, čak ni u svom najboljem izdanju, mašina nije mogla da "buši" brže od jednog reda u sekundi, tako da je ABC mogao da izvrši samo jedan proračun u sekundi sa svakom od svojih trideset aritmetičkih jedinica. Ostatak vremena vakuumske cijevi su mirovale, nestrpljivo "bubnjajući prstima po stolu", dok se sva ova mašinerija bolno polako vrtjela oko njih. Atanasov i Beri su zakačili rasnog konja za kola sa senom. (Vođa projekta ponovnog kreiranja ABC-a 1990-ih je procijenio maksimalnu brzinu mašine, uzimajući u obzir svo utrošeno vrijeme, uključujući i rad operatera na specificiranju zadatka, na pet sabiranja ili oduzimanja u sekundi. Ovo, naravno, je brži od ljudskog kompjutera, ali nije iste brzine, što povezujemo sa elektronskim računarima.)
ABC dijagram. Bubnjevi su pohranili privremeni ulaz i izlaz na kondenzatorima. Kolo za bušenje tiratron kartice i čitač kartica snimili su i očitali rezultate čitavog koraka algoritma (eliminišući jednu od varijabli iz sistema jednačina).
Rad na ABC-u je stao sredinom 1942. godine kada su se Atanasoff i Berry prijavili za brzo rastuću američku ratnu mašinu, koja je zahtijevala i mozak, ali i tijela. Atanasov je pozvan u Laboratoriju za mornaričko oružje u Washingtonu da vodi tim za razvoj akustičnih mina. Berry se oženio Atanasovljevom sekretaricom i našao posao u vojnoj ugovornoj kompaniji u Kaliforniji kako ne bi bio pozvan u rat. Atanasov je neko vreme pokušavao da patentira svoju kreaciju u državi Ajova, ali bezuspešno. Nakon rata prešao je na druge stvari i više se nije ozbiljno bavio kompjuterima. Sam kompjuter je 1948. poslat na deponiju kako bi u kancelariji napravio mesta za novog diplomca instituta.
Možda je Atanasov jednostavno počeo da radi prerano. Oslanjao se na skromne univerzitetske grantove i mogao je potrošiti samo nekoliko hiljada dolara da stvori ABC, tako da je ekonomija zamijenila sve druge brige u njegovom projektu. Da je čekao do ranih 1940-ih, možda bi dobio vladinu stipendiju za potpuni elektronski uređaj. A u ovakvom stanju – ograničen u upotrebi, težak za kontrolu, nepouzdan, ne baš brz – ABC nije bila obećavajuća reklama za prednosti elektronskog računarstva. Američka ratna mašina, uprkos svoj kompjuterskoj gladi, ostavila je ABC da zarđa u gradu Amesu u Ajovi.
Ratne računarske mašine
Prvi svjetski rat stvorio je i pokrenuo sistem masovnog ulaganja u nauku i tehnologiju i pripremio ga za Drugi svjetski rat. Za samo nekoliko godina praksa ratovanja na kopnu i moru prešla je na upotrebu otrovnih plinova, magnetnih mina, zračno izviđanje i bombardiranje itd. Nijedan politički ili vojni vođa nije mogao ne primijetiti tako brze promjene. Bili su toliko brzi da je istraživanje započelo dovoljno rano da bi moglo preokrenuti vagu u jednom ili drugom smjeru.
Sjedinjene Države su imale dosta materijala i mozga (od kojih su mnogi pobjegli iz Hitlerove Njemačke) i bile su podalje od neposrednih bitaka za opstanak i dominaciju koje su uticale na druge zemlje. Ovo je omogućilo zemlji da nauči ovu lekciju posebno jasno. To se očitovalo u činjenici da su ogromni industrijski i intelektualni resursi uloženi u stvaranje prvog atomskog oružja. Manje poznata, ali jednako važna ili manja investicija bila je investicija u radarsku tehnologiju sa središtem u Rad Lab MIT-a.
Tako je novonastalo polje automatskog računarstva dobilo svoj dio vojnog finansiranja, iako u mnogo manjem obimu. Već smo primijetili raznolikost projekata elektromehaničkog računarstva koje je generirao rat. Potencijal kompjutera baziranih na relejima bio je, relativno govoreći, poznat, jer su do tada već dugi niz godina radile telefonske centrale sa hiljadama releja. Elektronske komponente još nisu dokazale svoje performanse u takvom obimu. Većina stručnjaka je vjerovala da bi elektronički kompjuter neizbježno bio nepouzdan (ABC je primjer) ili da će mu trebati predugo za izgradnju. Uprkos iznenadnom prilivu državnog novca, projekti vojnih elektronskih računara bili su rijetki. Lansirana su samo tri, a samo dvije su rezultirale operativnim mašinama.
U Njemačkoj je inženjer telekomunikacija Helmut Schreyer dokazao svom prijatelju Konradu Zuseu vrijednost elektronske mašine u odnosu na elektromehanički "V3" koji je Zuse gradio za aeronautičku industriju (kasnije poznat kao Z3). Zuse je na kraju pristao da radi na drugom projektu sa Schreyerom, a Institut za aeronautička istraživanja ponudio je financiranje prototipa od 100 cijevi krajem 1941. Ali dvojica muškaraca su prvo preuzeli ratni posao višeg prioriteta, a zatim je njihov rad ozbiljno usporen zbog oštećenja od bombardovanja, zbog čega nisu mogli da nateraju svoju mašinu da pouzdano radi.
Zuse (desno) i Schreyer (lijevo) rade na elektromehaničkom kompjuteru u berlinskom stanu Zuseovih roditelja
A prvi elektronski kompjuter koji je obavljao koristan posao stvoren je u tajnoj laboratoriji u Britaniji, gde je inženjer telekomunikacija predložio radikalno novi pristup kriptoanalizi zasnovanoj na ventilima. Ovu priču ćemo otkriti sljedeći put.
Šta još pročitati:
• Alice R. Burks i Arthur W. Burks, Prvi elektronski kompjuter: Atansoffova priča (1988.)
• David Ritchie, Kompjuterski pioniri (1986.)
• Jane Smiley, Čovjek koji je izumio kompjuter (2010)
izvor: www.habr.com