Sa among gihubit ang pagtaas sa awtomatikong pagbinayloay sa telepono, nga gikontrol sa mga relay circuit. Niining higayona gusto namong hisgutan kung giunsa ang mga siyentista ug mga inhenyero nagpalambo sa mga relay circuit sa una - karon nakalimtan na - henerasyon sa mga digital nga kompyuter.
Relay sa zenith niini
Kung nahinumduman nimo, ang operasyon sa usa ka relay gibase sa usa ka yano nga prinsipyo: ang usa ka electromagnet naglihok sa usa ka metal nga switch. Ang ideya sa relay gisugyot nga independente sa 1830s sa daghang mga naturalista ug negosyante sa negosyo sa telegrapo. Dayon, sa tunga-tunga sa ika-XNUMX nga siglo, gihimo sa mga imbentor ug mekaniko ang relay nga usa ka kasaligan ug kinahanglanon nga bahin sa mga network sa telegrapo. Dinhi niini nga dapit nga ang kinabuhi sa relay nakaabot sa kinatumyan niini: kini gigamay, ug ang mga henerasyon sa mga inhenyero nagmugna og daghang mga disenyo, pormal nga gibansay sa matematika ug pisika.
Sa sinugdanan sa ika-1870 nga siglo, dili lamang ang mga awtomatikong switching system, apan halos tanan nga kagamitan sa network sa telepono adunay usa o lain nga matang sa relay. Usa sa labing una nga paggamit sa telephony nagsugod sa XNUMXs, sa manual switch. Sa diha nga ang subscriber mituis sa kuptanan sa telepono (magneto handle), usa ka signal ang gipadala ngadto sa pagbayloay sa telepono, nga gipaandar ang blender. Ang Blenker usa ka relay nga, kung gi-trigger, sa switching table sa operator sa telepono, nahulog ang usa ka metal nga shutter, nga nagpaila sa usa ka umaabot nga tawag. Dayon gisulod sa operator sa babaye ang plug sa connector, gi-reset ang relay, pagkahuman posible nga ipataas pag-usab ang damper, nga gihuptan sa kini nga posisyon sa usa ka electromagnet.
Pagka 1924, duha ka mga inhenyero sa Bell ang nagsulat, usa ka kasagaran nga manual nga pagbinayloay sa telepono nagsilbi mga 10 nga mga subscriber. Ang iyang ekipo adunay 40-65 ka libo nga mga relay, kansang kinatibuk-ang magnetic force "igo sa pag-alsa sa 10 ka tonelada." Sa dagkong mga pagbinayloay sa telepono nga adunay mga switch sa makina, kini nga mga kinaiya gipadaghan sa duha. Daghang minilyon nga mga relay ang gigamit sa tibuok sistema sa telepono sa US, ug ang ilang gidaghanon padayon nga misaka samtang ang mga pagbayloay sa telepono awtomatiko. Ang usa ka koneksyon sa telepono mahimong magsilbi gikan sa pipila ngadto sa pipila ka gatos nga mga relay - depende sa gidaghanon ug kagamitan sa mga pagbayloay sa telepono nga nalangkit.
Ang mga pabrika sa Western Electric, ang pabrika sa Bell Corporation, naghimo og daghang mga relay. Ang mga inhenyero nakahimo og daghang mga pagbag-o nga ang labing sopistikado nga mga tigpasanay sa iro o mga mahigugmaon sa salampati masina niini nga matang. Ang katulin sa operasyon ug pagkasensitibo sa relay gi-optimize, ang mga sukod gipamubu. Niadtong 1921, ang Western Electric naghimo og hapit 5 milyon nga mga relay sa usa ka gatos nga sukaranan nga mga tipo. Ang labing dako mao ang Type E universal relay, usa ka patag, halos rectangular device nga mitimbang ug pipila ka napulo ka gramos. Sa kadaghanan nga bahin, kini gihimo gikan sa naselyohang mga bahin sa metal, nga mao, kini abante sa teknolohiya sa produksiyon. Ang kaso nanalipod sa mga kontak gikan sa abug ug nag-aghat sa mga sulog gikan sa kasikbit nga mga himan: kasagaran ang mga relay gitaod nga duol sa usag usa, sa mga rack nga adunay gatusan ug liboan nga mga relay. Sa kinatibuk-an, 3 ka libo nga mga variant sa Type E ang naugmad, nga ang matag usa lahi sa winding ug contact configurations.
Sa wala madugay, kini nga mga relay nagsugod sa paggamit sa labing komplikado nga mga switch.
Coordinate switch
Niadtong 1910, si Gotthilf Betulander, usa ka engineer sa Royal Telegrafverket, ang korporasyon nga gipanag-iya sa estado nga nagkontrol sa kadaghanan sa merkado sa telepono sa Sweden (halos tanan sulod sa mga dekada), adunay ideya. Nagtuo siya nga mahimo niyang mapauswag pag-ayo ang kaepektibo sa mga operasyon sa Telegrafverket pinaagi sa pagtukod sa mga awtomatikong switching system nga hingpit nga gibase sa mga relay. Mas tukma, sa mga relay matrice: mga lattice sa steel bar nga konektado sa mga linya sa telepono, nga adunay mga relay sa intersection sa mga bar. Ang ingon nga switch kinahanglan nga mas paspas, mas kasaligan ug mas sayon sa pagmentinar kay sa mga sistema base sa sliding o rotating contacts.
Dugang pa, si Bethulander adunay ideya nga posible nga ibulag ang mga bahin sa sistema nga responsable sa pagpili ug koneksyon sa mga independente nga relay circuit. Ug ang nahabilin nga sistema kinahanglan nga gamiton lamang sa pag-establisar og usa ka channel sa tingog, ug dayon pagawason sa pag-alagad sa laing tawag. Sa ato pa, si Betulander ang nakamugna sa ideya, nga sa ulahi gitawag nga "common control" (common control).
Gitawag niya ang sirkito nga nagtipig sa numero sa umaabot nga tawag nga "recorder" (laing termino mao ang register). Ug ang laraw nga nakit-an sa grid ug "nagmarka" sa magamit nga koneksyon, gitawag niya ang "marker". Ang tagsulat nag patente sa iyang sistema. Daghang ingon nga mga istasyon ang nagpakita sa Stockholm ug London. Ug sa 1918, nahibal-an ni Bethulander ang bahin sa usa ka kabag-ohan sa Amerika: ang switch sa crossbar, nga gihimo ni Bell engineer John Reynolds lima ka tuig ang milabay. Kini nga switch susama kaayo sa disenyo sa Betulander, apan kini gigamit n+m maintenance relay n+m matrix nodes, nga mas sayon alang sa dugang nga pagpalapad sa mga pagbayloay sa telepono. Sa diha nga natukod ang usa ka koneksyon, ang holding bar nag-clamp sa "mga tudlo" sa mga kuwerdas sa piano, ug ang pinili nga bar mibalhin tabok sa matrix aron makonektar sa laing tawag. Pagkasunod tuig, gilakip ni Bethulander kini nga ideya sa iyang disenyo sa commutator.
Apan kadaghanan sa mga inhenyero nag-isip sa paglalang ni Bethulander nga talagsaon ug dili kinahanglan nga komplikado. Pag-abot sa panahon sa pagpili og switching system aron ma-automate ang mga network sa kinadak-ang siyudad sa Sweden, ang Telegrafverket mipili sa usa ka disenyo nga gihimo ni Ericsson. Ang mga switch sa Bethulander gigamit lamang sa gagmay nga mga pagbinayloay sa telepono sa mga lugar sa kabaryohan: ang mga relay mas kasaligan kaysa sa motorized nga automation sa mga switch sa Ericsson ug wala magkinahanglan mga technician sa pagmentinar sa matag pagbinayloay.
Bisan pa, ang mga inhenyero sa telepono sa Amerika adunay lahi nga opinyon bahin niini nga butang. Sa 1930, ang Bell Labs miabot sa Sweden ug "nakadayeg kaayo sa mga parameter sa coordinate switching module." Sa ilang pagbalik, ang mga Amerikano nagsugod dayon sa pagtrabaho sa kung unsa ang matawag nga "coordinate system No. 1," pag-ilis sa mga switch sa panel sa dagkong mga siyudad. Pagka 1938, duha ka ingon nga sistema ang na-install sa New York. Sa wala madugay nahimo silang standard nga ekipo alang sa mga pagbayloay sa telepono sa siyudad, hangtud sa kapin sa 30 ka tuig sa ulahi kini gipulihan sa mga electronic switch.
Ang labing makaiikag nga bahin sa crossbar #1 mao ang bag-o, mas komplikado nga marka nga gihimo sa Bell. Gituyo kini sa pagpangita alang sa usa ka libre nga ruta gikan sa nagtawag ngadto sa gitawag pinaagi sa pipila ka mga coordinate modules nga konektado sa usag usa, tungod niini ang usa ka koneksyon sa telepono gihimo. Usab, ang token kinahanglan nga sulayan ang matag koneksyon alang sa estado nga "libre" / "busy". Nagkinahanglan kini sa paggamit sa conditional logic. Ingon sa gisulat sa istoryador nga si Robert Chapuis:
Ang pagpili kay arbitraryo tungod kay ang usa ka libre nga koneksyon gihimo lamang kung kini naghatag og access sa usa ka riles nga adunay libre nga koneksyon sa sunod nga lebel ingon nga output niini. Kung daghang mga set sa koneksyon ang makatagbaw sa gitinguha nga mga kondisyon, nan ang "priority logic" (preferential logic) mopili sa usa sa [anaa] nga pinakagamay nga koneksyon ...
Ang crossbar usa ka hingpit nga ehemplo sa cross-fertilization sa mga ideya sa teknolohiya. Gibuhat ni Betulander ang iyang all-relay switch, dayon gipauswag kini gamit ang Reynolds switch matrix ug gipamatud-an nga molihok ang resulta nga disenyo. Ang mga inhenyero sa AT&T sa ulahi nagdisenyo pag-usab niining hybrid nga switch, nagpauswag niini, ug nagmugna sa sistema sa koordinasyon sa No.
Mga kalkulasyon sa matematika (Pagtrabaho sa matematika)
Aron masabtan kung giunsa ug ngano nga ang mga relay ug ang ilang mga ig-agaw nga elektroniko nakatabang sa pagbag-o sa pag-compute, kinahanglan namon ang usa ka mubo nga pagtipas sa kalibutan sa pag-compute sa matematika. Pagkahuman niini, mahimong klaro kung ngano nga adunay gitago nga panginahanglan alang sa pag-optimize sa mga proseso sa pagkalkula.
Sa sinugdanan sa ika-XNUMX nga siglo, ang tibuok sistema sa modernong siyensiya ug inhenyeriya gibase sa buhat sa liboan ka mga tawo nga naghimo ug mga kalkulasyon sa matematika. Gitawag sila kompyuter (mga kompyuter)[Aron malikayan ang kalibog, pagkahuman niini ang termino gamiton mga calculators. — Matikdi. matag.]. Balik sa 1820s, gibuhat ni Charles Babbage (bisan pa ang iyang kagamitan adunay mga gisundan nga ideolohiya). Ang panguna nga tahas niini mao ang pag-automate sa pagtukod sa mga lamesa sa matematika, pananglitan, alang sa nabigasyon (pagkalkula sa mga function sa trigonometriko pinaagi sa mga polynomial nga gibanabana sa 0 degree, 0,01 degree, 0,02 degree, ug uban pa). Adunay usab usa ka dako nga panginahanglan alang sa mga kalkulasyon sa matematika sa astronomiya: gikinahanglan nga iproseso ang hilaw nga mga resulta sa mga obserbasyon sa teleskopyo sa mga piho nga rehiyon sa celestial sphere (ug ang pagdepende sa oras ug petsa sa mga obserbasyon) o aron mahibal-an ang mga orbit sa bag-ong mga butang. (pananglitan, ang kometa ni Halley).
Sukad sa panahon ni Babbage, ang panginahanglan alang sa mga kompyuter miuswag pag-ayo. Ang mga kompanya sa elektrisidad kinahanglan nga masabtan ang pamatasan sa mga sistema sa transmission sa kuryente nga adunay labi ka komplikado nga dinamikong kabtangan. Ang mga kanyon nga hinimo sa Bessemer nga asero, nga makahimo sa paglabay sa mga projectiles sa kapunawpunawan (ug busa, tungod sa direkta nga pag-obserbar sa target, wala na sila gitumong), nanginahanglan labi ka tukma nga mga lamesa sa ballistic. Ang bag-ong mga galamiton sa estadistika nga naglambigit sa daghang mga kalkulasyon sa matematika (pananglitan, ang pamaagi sa labing gamay nga mga kwadro) labi nga gigamit sa siyensya ug sa nagtubo nga aparato sa estado. Ang mga unibersidad, mga opisina sa gobyerno, ug mga industriyal nga korporasyon mitumaw sa mga departamento sa kompyuter nga kasagarang nagrekrut ug mga babaye.
Ang mga mekanikal nga calculator nagpadali lamang sa buluhaton sa pag-compute, apan wala kini masulbad. Gipaspasan sa mga calculator ang mga operasyon sa aritmetika, apan ang bisan unsang komplikado nga buluhaton sa siyensya o inhenyero nanginahanglan gatusan o liboan nga mga operasyon, nga ang matag usa kinahanglan buhaton sa calculator (tawo) nga mano-mano, mabinantayon nga irekord ang tanan nga mga intermediate nga resulta.
Daghang mga hinungdan ang nakatampo sa pagtungha sa mga bag-ong pamaagi sa problema sa mga kalkulasyon sa matematika. Ang mga batan-ong siyentista ug mga inhenyero, nga masakit nga nagkalkula sa ilang mga buluhaton sa gabii, gusto nga ipahulay ang ilang mga kamot ug mata. Ang mga manedyer sa proyekto napugos sa paggasto ug dugang nga salapi alang sa sweldo sa daghang mga calculators, ilabina human sa Unang Gubat sa Kalibutan. Sa kataposan, daghang abanteng siyentipikanhon ug inhenyeriya nga mga problema ang lisod kwentahon pinaagig kamot. Ang tanan nga kini nga mga hinungdan misangpot sa pagmugna sa usa ka serye sa mga kompyuter, ang trabaho nga gihimo ubos sa direksyon ni Vannevar Bush, usa ka electrical engineer sa Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Differential Analyzer
Hangtod niining puntoha, ang kasaysayan kasagarang dili personal, apan karon maghisgot kitag dugang bahin sa espesipikong mga tawo. Gilaktawan sa himaya ang mga tiglalang sa switch sa panel, ang Type E relay ug ang fiducial marker circuit. Bisan ang mga biyograpikanhong anekdota wala napreserbar bahin niini. Ang bugtong makita sa publiko nga ebidensya sa ilang kinabuhi mao ang fossilized nga mga salin sa mga makina nga ilang gibuhat.
Karon kita makakuha og mas lawom nga pagsabot sa mga tawo ug sa ilang kagahapon. Apan dili na nato mahimamat ang mga nagtrabaho pag-ayo sa attics ug mga workshop sa balay - Morse ug Vail, Bell ug Watson. Sa katapusan sa Unang Gubat sa Kalibutan, ang panahon sa bayanihong mga imbentor hapit na matapos. Si Thomas Edison mahimong isipon nga usa ka transisyonal nga numero: sa sinugdanan sa iyang karera siya usa ka gisuholan nga imbentor, ug sa katapusan nahimo siyang tag-iya sa usa ka "pabrika sa pag-imbento". Nianang panahona, ang pag-uswag sa labing inila nga mga bag-ong teknolohiya nahimo nang domain sa mga organisasyon—mga unibersidad, departamento sa panukiduki sa korporasyon, mga laboratoryo sa gobyerno. Ang mga tawo nga atong hisgotan niini nga seksyon sakop sa maong mga organisasyon.
Pananglitan, Vanivar Bush. Miabot siya sa MIT niadtong 1919 sa dihang 29 anyos pa siya. Kapin sa gamay sa 20 ka tuig ang milabay, usa siya sa mga tawo nga nakaimpluwensya sa pag-apil sa US sa Ikaduhang Gubat sa Kalibutan, ug mitabang sa pagdugang sa pondo sa publiko, nga sa kahangturan nagbag-o sa relasyon tali sa gobyerno, akademya, ug pag-uswag sa syensya ug teknolohiya. Apan alang sa mga katuyoan niini nga artikulo, interesado kami sa usa ka serye sa mga makina nga naugmad sa laboratoryo sa Bush sukad sa tunga-tunga sa 1920s ug gituyo aron masulbad ang problema sa mga kalkulasyon sa matematika.
Ang MIT, nga bag-o lang mibalhin gikan sa sentro sa Boston ngadto sa Charles Riverfront sa Cambridge, hugot nga nalambigit sa mga panginahanglan sa industriya. Si Bush mismo, dugang sa iyang pagkapropesor, adunay pinansyal nga interes sa daghang mga negosyo sa elektroniko. Mao nga dili ka matingala nga ang problema nga nagdala kang Bush ug sa iyang mga estudyante sa pagtrabaho sa bag-ong aparato sa kompyuter naggikan sa industriya sa kuryente: aron masundog ang pamatasan sa mga linya sa transmission sa ilawom sa mga kondisyon sa peak load. Dayag nga, kini usa lamang sa daghang posible nga mga aplikasyon sa mga kompyuter: ang makapakapoy nga mga kalkulasyon sa matematika gihimo bisan asa.
Si Bush ug ang iyang mga kauban unang nagtukod og duha ka makina, nga gitawag nila og product integraphs. Apan ang labing inila ug malampuson nga makina sa MIT usa pa - differential analyzernahuman sa 1931. Gisulbad niya ang mga problema sa pagpadala sa elektrisidad, pagkalkula sa mga orbito sa mga electron, mga agianan sa cosmic radiation sa magnetic field sa Yuta, ug daghan pa. Ang mga tigdukiduki sa tibuok kalibutan nga nanginahanglan og gahum sa pag-compute nakamugna og daghang mga kopya ug mga variant sa differential analyzer niadtong 1930s. Ang uban - bisan gikan sa Meccano (ang English analogue sa mga tigdesinyo sa mga bata sa Amerika sa brand ).
Ang differential analyzer kay usa ka analog computer. Ang mga function sa matematika gikalkulo gamit ang rotating metal rods, ang rotation speed sa matag usa niini nagpakita sa pipila ka quantitative value. Ang motor nagpalihok sa usa ka independenteng sungkod - usa ka variable (kasagaran kini nagrepresentar sa oras), nga, sa baylo, pinaagi sa mekanikal nga mga koneksyon, nagtuyok sa ubang mga rod (lainlain nga mga variable nga kalainan), ug usa ka function ang kalkulado base sa input speed sa rotation. Ang mga resulta sa kalkulasyon gilaraw sa papel sa porma sa mga kurba. Ang labing hinungdanon nga sangkap mao ang mga integrator - mga ligid nga nagtuyok sa mga disk. Mahimong kuwentahon sa mga integrator ang integral sa usa ka kurba nga walay kapoy nga manwal nga kalkulasyon.
Differential analyzer. Integral module - nga adunay usa ka gipataas nga tabon, gikan sa kilid sa bintana adunay mga lamesa nga adunay mga resulta sa mga kalkulasyon, ug sa tunga-tunga - usa ka komplikado sa mga computing rod.
Walay bisan usa sa mga component sa analyzer ang adunay discrete switching relays o digital switch sa bisan unsang matang. Busa nganong naghisgot kita mahitungod niini nga device? Ang tubag mao ikaupat sakyanan sa pamilya.
Sa sayong bahin sa 1930s, si Bush nagsugod sa pagpangulitawo sa Rockefeller Foundation aron makakuha og pondo aron mapalambo pa ang analista. Si Warren Weaver, ang pinuno sa departamento sa natural nga siyensya sa pundasyon, sa sinugdan dili kombinsido. Ang engineering dili iyang lugar sa kahanas. Bisan pa, gipasigarbo ni Bush ang walay kinutuban nga potensyal sa iyang bag-ong makina alang sa siyentipikong aplikasyon-ilabi na sa mathematical biology, ang paboritong proyekto ni Weaver. Gisaad usab ni Bush ang daghang mga pag-uswag sa analista, lakip ang "katakus nga dali nga ibalhin ang analisador gikan sa usa ka problema ngadto sa lain, sama sa switchboard sa telepono." Niadtong 1936, ang iyang mga paningkamot gigantihan og $85 nga grant sa paghimo og bag-ong device nga sa ulahi gitawag og Rockefeller Differential Analyzer.
Ingon usa ka praktikal nga calculator, kini nga analisador dili usa ka talagsaon nga kauswagan. Si Bush, nga nahimong bise presidente sa MIT ug dean sa departamento sa inhenyeriya, dili makagugol ug daghang panahon sa pagpanguna sa kalamboan. Sa tinuud, sa wala madugay siya mibiya sa iyang kaugalingon, nga nag-alagad sa mga katungdanan sa tsirman sa Carnegie Institution sa Washington. Namatikdan ni Bush ang pagduol sa gubat, ug siya adunay daghang mga ideya sa siyensya ug industriya nga makaserbisyo sa mga panginahanglanon sa armadong kusog. Sa ato pa, gusto niya nga mas duol sa sentro sa gahum, diin mahimo niyang mas epektibo nga maimpluwensyahan ang solusyon sa pipila nga mga isyu.
Sa parehas nga oras, ang mga teknikal nga problema nga gidikta sa bag-ong disenyo nasulbad sa mga kawani sa laboratoryo, ug sa wala madugay nagsugod sila nga ibalhin aron magtrabaho sa mga buluhaton sa militar. Ang makina sa Rockefeller nahuman lamang sa 1942. Nakaplagan sa militar nga mapuslanon kini alang sa in-line nga produksyon sa ballistic tables alang sa artilerya. Apan sa wala madugay kini nga aparato na-eclipsed nga puro digital kompyuter - nga nagrepresentar sa mga numero dili isip pisikal nga gidaghanon, apan abstractly, uban sa tabang sa switch posisyon. Nahitabo lang nga ang Rockefeller analyzer mismo migamit sa pipila niini nga mga switch, nga naglangkob sa mga relay circuits.
Shannon
Niadtong 1936, si Claude Shannon 20 anyos pa lang, apan nakagradwar na siya sa Unibersidad sa Michigan nga adunay bachelor's degree sa duha ka espesyalidad: electrical engineering ug mathematics. Gidala siya sa MIT pinaagi sa usa ka flyer nga gibutang sa usa ka bulletin board. Nangita si Vanivar Bush og bag-ong katabang aron magtrabaho sa usa ka differential analyzer. Si Shannon mi-apply nga walay pagduha-duha ug sa wala madugay nagsugod sa pagtrabaho sa bag-ong mga problema, ug human lamang nga ang bag-ong device nagsugod sa pagporma.
Si Shannon dili gyud sama kang Bush. Dili siya usa ka negosyante, ni usa ka magtutukod sa imperyo sa akademiko, ni usa ka administrador. Sa tibuok niyang kinabuhi ganahan siyag mga dula, puzzle ug kalingawan: chess, juggling, labyrinths, cryptograms. Sama sa daghang mga tawo sa iyang panahon, sa panahon sa gubat, gipahinungod ni Shannon ang iyang kaugalingon sa usa ka seryoso nga kawsa: naghupot siya usa ka posisyon sa Bell Labs sa usa ka kontrata sa gobyerno, nga nanalipod sa iyang huyang nga lawas gikan sa draft sa militar. Ang iyang panukiduki bahin sa pagkontrol sa sunog ug kriptograpiya niining panahona mitultol, sa baylo, sa seminal nga trabaho sa teorya sa impormasyon (dili kami magtandog niana). Sa 1950s, samtang ang gubat ug ang mga sangputanan niini, si Shannon mibalik sa pagtudlo sa MIT, nga naggugol sa iyang libre nga oras sa kalingawan: usa ka calculator nga nagtrabaho lamang sa mga Romano nga numero; usa ka makina, kung gi-on, usa ka mekanikal nga bukton ang nagpakita gikan niini ug gipalong ang makina.
Ang istruktura sa makina sa Rockefeller nga nasugatan ni Shannon lohikal nga parehas sa analisador sa 1931, apan kini gitukod gikan sa hingpit nga lainlaing pisikal nga mga sangkap. Naamgohan ni Bush nga ang mga rod ug mekanikal nga mga gear sa mas karaan nga mga makina nagpamenos sa ilang kahusayan: aron mahimo ang mga kalkulasyon, gikinahanglan ang pag-tune sa makina, nga nagkinahanglan og daghang oras sa pagtrabaho sa mga hanas nga mekaniko.
Ang bag-ong analista nawala kini nga kakulangan. Sa kasingkasing sa iyang disenyo dili usa ka lamesa nga adunay mga sungkod, apan usa ka coordinate switch - usa ka dugang nga prototype nga gidonar sa Bell Labs. Imbis nga ipadala ang gahum gikan sa usa ka sentral nga shaft, ang matag integral nga module independente nga gipadagan sa usa ka de-koryenteng motor. Aron ma-set up ang makina aron masulbad ang usa ka bag-ong problema, igo na nga i-configure ang mga relay sa coordinate matrix aron makonektar ang mga integrator sa gusto nga pagkasunod-sunod. Ang usa ka punched tape reader (gihulam gikan sa laing telecommunications device, usa ka teletype roll) nagbasa sa configuration sa makina, ug usa ka relay circuit ang nag-convert sa signal gikan sa tape ngadto sa mga control signal alang sa matrix—kini sama sa pag-set up sa usa ka serye sa mga tawag sa telepono tali sa mga integrator.
Ang bag-ong makina dili lamang mas paspas ug mas sayon sa pag-set up, apan kini usab nagtrabaho nga mas paspas ug mas tukma kaysa sa gisundan niini. Masulbad niya ang mas komplikado nga mga problema. Karon, kini nga kompyuter mahimong isipon nga karaan, bisan labi ka mahal, apan sa mga tigpaniid ingon usa ka maayo - o tingali makalilisang - nagtrabaho nga paniktik:
Sa pagkatinuod, kini usa ka mathematical robot. Usa ka electricly powered automat nga gidesinyo dili lang sa pagkuha sa bug-at nga pag-compute ug pag-analisar sa utok sa tawo, apan usab sa pagsakmit ug pagsulbad sa mga problema sa matematika nga labaw sa mental nga solusyon.
Si Shannon nagkonsentrar sa pag-convert sa datos gikan sa papel nga tape ngadto sa mga instruksyon alang sa "utok", ug ang relay circuit maoy responsable niini nga operasyon. Gipunting niya ang atensyon sa mga sulat tali sa istruktura sa sirkito ug sa mga istruktura sa matematika sa Boolean algebra, nga iyang gitun-an sa iyang senior nga tuig sa Michigan. Kini usa ka algebra kansang mga operand kaniadto TINUOD ug DILI, ug ang mga operator UG, O, DILI ug uban pa. Algebra, katumbas sa lohikal nga mga pahayag.
Pagkahuman sa paggasto sa ting-init sa 1937 nga nagtrabaho sa Bell Labs sa Manhattan (usa ka sulundon nga lugar nga hunahunaon bahin sa mga relay circuit), gisulat ni Shannon ang tesis sa iyang agalon, Usa ka Simboliko nga Pagtuki sa Relay ug Pagbalhin sa mga Sirkito. Kauban sa trabaho ni Alan Turing sa miaging tuig, ang disertasyon ni Shannon nahimong pundasyon sa syensya sa makina sa kompyuter.
Sa 1940s ug 1950s, si Shannon nagtukod ug daghang computing/logical machines: usa ka THROBAC Roman calculus calculator, usa ka chess endgame machine, ug Theseus, usa ka maze nga gimaneho sa usa ka electromechanical mouse (gihulagway)
Nadiskobrehan ni Shannon nga ang sistema sa propositional logic equation mahimong direktang mahubad sa mekaniko ngadto sa pisikal nga sirkito sa mga relay switch. Siya mihinapos: “Sa pagkatinuod, bisan unsang operasyon nga mabatbat sa limitadong gidaghanon sa mga lakang ginamit ang mga pulong KUNG, UG, O ug uban pa, mahimong awtomatikong ipahigayon pinaagi sa mga relay. Pananglitan, ang duha ka kontrolado nga switch relay nga konektado sa serye usa ka lohikal И: Ang kasamtangan modagayday sa main wire lamang kung ang duha ka electromagnets gi-activate aron isira ang mga switch. Sa samang higayon, duha ka relay konektado sa parallel nga porma O: kasamtangan nga nagaagay pinaagi sa nag-unang sirkito, activate sa usa sa mga electromagnets. Ang output sa ingon nga logic circuit mahimo usab nga magmaneho sa mga electromagnet sa ubang mga relay aron makahimo og mas komplikado nga mga operasyon sa logic sama sa (A И B) o (C И G).
Gitapos ni Shannon ang iyang disertasyon sa usa ka apendiks nga adunay daghang mga pananglitan sa mga sirkito nga gihimo sa iyang pamaagi. Tungod kay ang mga operasyon sa Boolean algebra susama kaayo sa binary nga aritmetika (pananglitan, gamit ang binary nga mga numero), gipakita niya kung giunsa ang usa ka relay mahimo nga usa ka "electrical adder sa binary" - gitawag namon kini nga binary adder. Paglabay sa pipila ka bulan, usa sa mga siyentipiko sa Bell Labs ang naghimo sa ingon nga usa ka adder sa lamesa sa kusina.
Stibitz
Si George Stibitz, usa ka tigdukiduki sa departamento sa matematika sa hedkuwarter sa Bell Labs sa Manhattan, nagdala sa balay sa usa ka katingad-an nga hugpong sa mga kagamitan sa usa ka mangitngit nga gabii sa Nobyembre sa 1937. Mga uga nga selyula sa baterya, duha ka gagmay nga bombilya alang sa mga taming sa hardware, ug usa ka pares nga Type U flat relay nga makit-an sa usa ka basurahan. Pinaagi sa pagdugang sa pipila ka mga alambre ug pipila ka basura, iyang gitigom ang usa ka himan nga makadugang sa duha ka usa ka digit nga binary nga mga numero (girepresentar sa presensya o pagkawala sa input boltahe) ug magpagawas ug duha ka digit nga numero gamit ang mga bombilya: usa - on, zero - off .
Binary Stiebits adder
Si Stiebitz, usa ka physicist pinaagi sa pagbansay, gihangyo sa pagtimbang-timbang sa pisikal nga mga kabtangan sa relay magnets. Kaniadto, wala siyay kasinatian sa mga relay, ug busa nagsugod siya pinaagi sa pagtuon sa paggamit niini sa mga sirkito sa telepono sa Bell. Sa wala madugay namatikdan ni George ang pagkaparehas tali sa pipila ka mga sirkito ug mga operasyon sa aritmetika nga adunay binary nga mga numero. Naintriga, gitigom niya ang iyang side project sa lamesa sa kusina.
Sa sinugdan, ang relay tinkering ni Stiebitz nakapukaw ug gamay nga interes sa mga executive sa Bell Labs. Apan niadtong 1938, ang pangulo sa grupo sa panukiduki nangutana kang George kon ang iyang mga calculator mahimong gamiton alang sa mga operasyon sa aritmetika sa komplikadong mga numero (pananglitan, a+bidiin i mao ang square root sa negatibo nga numero). Nahibal-an nga daghang mga departamento sa kompyuter sa Bell Labs ang nag-agulo sa kamatuoran nga sila kanunay nga kinahanglan nga magpadaghan ug bahinon ang ingon nga mga numero. Ang pagpadaghan sa usa ka komplikadong numero nagkinahanglan ug upat ka aritmetika nga operasyon sa desktop calculator, division - 16 nga mga operasyon. Si Stiebitz miingon nga masulbad niya ang problema ug nagdesinyo og makina alang sa maong mga kalkulasyon.
Ang kataposang disenyo, nga gilangkob sa metal ni Samuel Williams sa telepono, gitawag nga Complex Number Computer—o Complex Computer sa mubo—ug giprodyus niadtong 1940. Alang sa mga kalkulasyon, gigamit ang 450 ka relay, ang mga intermediate nga resulta gitipigan sa napulo ka mga switch sa coordinate. Ang datos gisulod ug nadawat gamit ang roll teletype. Ang mga departamento sa Bell Labs nag-instalar sa tulo niini nga mga teleprinter, nga nagpakita sa usa ka dako nga panginahanglan alang sa gahum sa pag-compute. Mga relay, matrix, teletypes - sa tanang paagi kini produkto sa Bell system.
Ang pinakanindot nga oras sa Complex Computer nahitabo niadtong Septiyembre 11, 1940. Gipresentar ni Stiebitz ang usa ka taho sa kompyuter sa usa ka miting sa American Mathematical Society sa Dartmouth College. Iyang gihikay ang usa ka teletypewriter nga ibutang didto nga adunay koneksyon sa telegrapo sa Complex Computer sa Manhattan, 400 kilometros ang gilay-on. Kadtong gusto nga makaadto sa usa ka teletypewriter, mosulod sa mga kondisyon sa problema sa keyboard, ug tan-awon kung giunsa, sa wala’y usa ka minuto, ang teletypewriter sa milagrosong pag-imprinta sa resulta. Lakip sa mga misulay sa kabag-ohan mao sila si John Mauchly (John Mauchly) ug John von Neumann (John von Neumann), nga ang matag usa adunay hinungdanon nga papel sa pagpadayon sa among istorya.
Ang mga partisipante sa miting nakakita sa usa ka mubo nga pagtan-aw sa umaabot nga kalibutan. Sa ulahi, ang mga kompyuter nahimong mahal kaayo nga ang mga administrador dili na makapalingkod kanila nga walay trabaho samtang ang user mikamot sa iyang suwang atubangan sa usa ka management console, nga naghunahuna kon unsay sunod nga i-type. Sa sunod nga 20 ka tuig, maghunahuna ang mga siyentista kung giunsa paghimo ang mga kompyuter sa kinatibuk-ang katuyoan nga kanunay maghulat alang kanimo nga mosulod sa datos niini, bisan kung nagtrabaho sa lain. Ug unya ang laing 20 ka tuig ang molabay hangtod kining interactive nga paagi sa pag-compute mahimong han-ay sa mga butang.
Stiebits sa Dartmouth Interactive Terminal sa 1960s. Ang Dartmouth College usa ka pioneer sa interactive computing. Si Stiebitz nahimong propesor sa kolehiyo niadtong 1964
Katingad-an nga, bisan pa sa mga buluhaton nga gisulbad niini, ang Complex Computer sa modernong mga sumbanan dili usa ka kompyuter. Makahimo kini og komplikadong numero nga aritmetika ug lagmit uban pang susama nga mga buluhaton, apan dili sa kinatibuk-ang katuyoan. Dili kini maprograma. Dili siya makahimo sa mga operasyon nga random o balik-balik. Kini usa ka calculator nga makahimo sa pipila nga mga kalkulasyon nga labi ka maayo kaysa sa mga gisundan niini.
Sa pag-ulbo sa Ikaduhang Gubat sa Kalibutan, usa ka serye sa mga kompyuter nga ginganlag Model II, Model III ug Model IV ang gibuhat sa Bell ubos sa pagpangulo ni Stibitz (Complex Computer, matag usa, ginganlan og Model I). Kadaghanan kanila gitukod sa hangyo sa National Defense Research Committee, ug kini gipangulohan ni Vanevar Bush. Gipauswag ni Stiebitz ang layout sa mga makina sa mga termino sa labi ka daghan nga magamit nga versatility ug pagkaprograma.
Pananglitan, ang Ballistic Calculator (sa ulahi Model III) gimugna alang sa mga panginahanglan sa anti-aircraft fire control system. Gisugo kini niadtong 1944 sa Fort Bliss, Texas. Ang himan adunay sulod nga 1400 ka relay ug mahimo nga magpatuman sa usa ka programa sa mga operasyon sa matematika nga gitino pinaagi sa usa ka han-ay sa mga panudlo sa usa ka looped paper tape. Usa ka tape nga adunay input data gisumite nga gilain, ug tabular data gilain. Kini nagpaposible nga dali nga makit-an ang mga kantidad sa, pananglitan, mga function sa trigonometriko nga wala’y tinuud nga mga kalkulasyon. Ang mga inhenyero sa kampanilya naghimo ug espesyal nga mga sirkito sa pagpangayam nga nag-scan sa tape sa unahan / paatras ug nangita alang sa adres sa gitinguha nga kantidad sa lamesa, bisan unsa pa ang mga kalkulasyon. Nakaplagan ni Stiebits nga ang iyang Model III nga kompyuter, nga nag-klik sa mga relay adlaw ug gabii, mipuli sa 25-40 ka calculators.
Bell Model III Relay Racks
Ang Model V walay panahon sa pagbisita sa serbisyo militar. Kini nahimong mas daghag gamit ug gamhanan. Kung gisukod sa mga termino sa gidaghanon sa mga kompyuter nga gipuli niini, nan kini mga napulo ka pilo nga labaw sa Model III. Daghang mga modulo sa kompyuter nga adunay 9 ka libo nga mga relay mahimong makadawat sa input data gikan sa daghang mga istasyon, diin ang mga tiggamit misulod sa mga kondisyon sa lainlaing mga buluhaton. Ang matag estasyon adunay usa ka tape reader alang sa data entry ug lima alang sa mga instruksyon. Kini nagpaposible sa pagtawag sa lainlaing mga subroutine sa pagkalkula sa usa ka buluhaton gikan sa main tape. Ang nag-unang module sa pagkontrol (sa tinuud, usa ka analogue sa operating system) nag-apod-apod sa mga panudlo sa mga module sa kompyuter depende sa ilang pagkaanaa, ug ang mga programa mahimo’g magpahigayon mga kondisyon nga paglukso. Dili na kini calculator lang.
Tuig sa mga Milagro: 1937
Ang 1937 mahimong isipon nga usa ka pagbag-o sa kasaysayan sa mga kompyuter. Nianang tuiga, namatikdan ni Shannon ug Stiebitz ang pagkaparehas tali sa mga relay circuit ug mga function sa matematika. Kini nga mga nahibal-an ang nanguna sa Bell Labs nga maghimo usa ka serye sa hinungdanon nga mga digital nga makina. Kini usa ka matang sa - o bisan pag-ilis - sa diha nga ang usa ka kasarangan nga relay sa telepono, nga walay pagbag-o sa iyang pisikal nga porma, nahimong embodiment sa abstract mathematics ug logic.
Sa samang tuig, sa Enero nga isyu sa publikasyon Mga Pamaagi sa London Mathematical Society gipatik ang usa ka artikulo sa British mathematician nga si Alan Turing "Sa mga makalkula nga numero nga may kalabotan sa »(Sa Computable Numbers, Uban sa Aplikasyon sa Entscheidungsproblem). Gihulagway niini ang usa ka universal computing machine: ang tagsulat nangatarungan nga kini makahimo sa mga aksyon nga lohikal nga katumbas sa mga calculators sa tawo. Si Turing, nga nakasulod sa graduate school sa Princeton University sa miaging tuig, nainteres usab sa mga relay circuit. Ug, sama ni Bush, nabalaka siya sa nagkadako nga hulga sa gubat sa Germany. Busa gikuha niya ang usa ka ikatulo nga partido nga cryptographic nga proyekto, usa ka binary multiplier nga magamit sa pag-encrypt sa mga mensahe sa militar. Gitukod kini ni Turing gikan sa mga relay nga gihimo sa machine shop sa unibersidad.
Sa 1937 usab, si Howard Aiken naghunahuna bahin sa usa kuno ka awtomatik nga kompyuter. Si Aiken, usa ka estudyante nga gradwado sa electrical engineering sa Harvard, naghimo sa kadaghanan sa iyang mga kalkulasyon nga wala’y lain gawas sa usa ka mekanikal nga calculator ug giimprinta nga mga libro sa spreadsheet sa matematika. Gisugyot niya ang usa ka disenyo nga makapawala niini nga rutina. Dili sama sa naglungtad nga mga aparato sa kompyuter, kinahanglan nga iproseso ang mga proseso nga awtomatiko ug cyclically, gamit ang mga resulta sa miaging mga kalkulasyon ingon input alang sa mga sunod.
Samtang, sa Nippon Electric Company, ang telecommunications engineer nga si Akira Nakashima nagsiksik sa mga koneksyon tali sa relay circuits ug matematika sukad sa 1935. Sa kataposan, niadtong 1938, independente niyang gipamatud-an ang pagkaparehas sa mga relay circuit sa Boolean algebra, nga nadiskobrehan ni Shannon usa ka tuig ang milabay.
Sa Berlin, si Konrad Zuse, usa ka kanhi aeronautical engineer nga gikapoy sa walay katapusan nga mga kalkulasyon nga gikinahanglan sa trabaho, nangita og mga pondo aron makahimo og ikaduhang kompyuter. Wala niya makuha ang iyang una nga mekanikal nga aparato, ang V1, nga molihok nga kasaligan, mao nga gusto niya nga maghimo usa ka relay nga kompyuter, nga iyang naugmad kauban ang iyang higala, ang inhenyero sa telekomunikasyon nga si Helmut Schreyer.
Ang unibersalidad sa mga relay sa telepono, ang mga konklusyon bahin sa matematikal nga lohika, ang tinguha sa mahayag nga mga hunahuna sa pagtangtang sa makapakurat nga trabaho - kining tanan nalambigit ug mitultol sa pagtungha sa ideya sa usa ka bag-ong matang sa lohikal nga makina.
nakalimtan nga kaliwatan
Ang mga bunga sa mga nadiskobrehan ug mga kalamboan sa 1937 kinahanglan nga mahinog sa daghang mga tuig. Ang gubat napamatud-an nga labing kusgan nga abono, ug sa pag-abut niini, ang mga relay computer nagsugod sa pagpakita bisan diin adunay kinahanglan nga teknikal nga kahanas. Ang lohika sa matematika nahimong ubasan sa electrical engineering. Ang bag-ong mga porma sa programmable computing machine mitungha—ang unang draft sa modernong mga kompyuter.
Dugang pa sa mga makina sa Stiebitz, niadtong 1944 ang US makapanghambog sa Harvard Mark I/IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC), ang resulta sa sugyot ni Aiken. Ang doble nga ngalan mitungha tungod sa pagkadaot sa mga relasyon tali sa akademikong palibot ug industriya: ang tanan nag-angkon sa aparato. Ang Mark I/ASCC migamit ug relay control circuits, apan ang main arithmetic module gitukod sa IBM mechanical calculator architecture. Ang makina gihimo alang sa mga panginahanglan sa US Bureau of Shipbuilding. Ang manununod ni Mark II nagsugod sa pagtrabaho niadtong 1948 sa lugar sa pagsulay sa Navy, ug ang tanan nga mga operasyon niini gibase lamang sa mga relay - 13 ka mga relay.
Naghimo si Zuse og daghang mga relay nga kompyuter sa panahon sa gubat, nga labi ka komplikado. Ang culmination mao ang V4, nga, sama sa Bell Model V, naglakip sa mga setup alang sa pagtawag sa mga subroutine ug paghimo sa conditional jumps. Tungod sa kakulang sa mga materyales sa Japan, walay bisan usa sa Nakashima ug sa iyang mga katagilungsod nga mga disenyo ang gilangkob sa metal hangtud nga ang nasud nakabawi gikan sa gubat. Sa 1950s, ang bag-ong naporma nga Ministry of Foreign Trade and Industry nagpundo sa paghimo sa duha ka relay machine, ang ikaduha niini usa ka monster nga adunay 20 ka relay. Ang Fujitsu, nga nalambigit sa paglalang, nakahimo sa kaugalingon nga komersyal nga mga produkto.
Karon, kini nga mga makina halos hingpit nga nakalimtan. Usa ra ka ngalan ang nagpabilin sa memorya - ENIAC (ENIAC). Ang hinungdan sa pagkalimot wala'y kalabutan sa ilang pagkakomplikado, o mga kapabilidad, o katulin. Ang computational ug logical nga mga kabtangan sa mga relay nga nadiskobrehan sa mga siyentista ug mga tigdukiduki magamit sa bisan unsang matang sa device nga mahimong molihok isip switch. Ug nahitabo nga adunay lain nga parehas nga aparato nga magamit - electronic usa ka switch nga makaandar sa ginatos ka pilo nga mas paspas kay sa usa ka relay.
Ang kahinungdanon sa Ikaduhang Gubat sa Kalibutan sa kasaysayan sa mga makina sa kompyuter kinahanglan nga dayag na. Ang labing makalilisang nga gubat mao ang impetus alang sa pagpalambo sa electronic nga mga makina. Ang pagsugod niini nagpagawas sa mga kahinguhaan nga gikinahanglan aron mabuntog ang dayag nga mga kakulangan sa mga electronic switch. Ang dominasyon sa electromechanical nga mga kompyuter wala magdugay. Sama sa mga Titans, gipukan sila sa ilang mga anak. Sama sa mga relay, ang electronic switching naggikan sa mga panginahanglan sa industriya sa telekomunikasyon. Ug aron mahibal-an kung diin kini gikan, kinahanglan naton ibalik ang atong kasaysayan balik sa kaadlawon sa panahon sa radyo.
Source: www.habr.com