In u nostru hà descrittu l'ascesa di i scambii telefonici automatichi, chì eranu cuntrullati da circuiti di relay. Sta volta vulemu parlà di cumu i scientisti è l'ingegneri anu sviluppatu circuiti di relay in a prima generazione - avà dimenticata - di computer digitale.
Relay à u so zenith
Se vi ricordate, u funziunamentu di un relé hè basatu annantu à un principiu simplice: un elettromagnete opera un switch metallicu. L'idea di u relay hè stata pruposta indipindente in l'anni 1830 da parechji naturalisti è imprenditori in l'affari di telegrafu. Allora, à a mità di u XNUMXu seculu, l'invintori è i meccanichi trasformanu u relé in un cumpunente affidabile è indispensabile di e rete telegrafiche. Hè in questa zona chì a vita di u relay hà righjuntu u so zenith: hè statu miniaturizatu, è generazioni d'ingegneri creanu una miriade di disinni, furmatu formalmente in matematica è fisica.
À u principiu di u 1870u seculu, micca solu i sistemi di commutazione automatica, ma quasi tutti l'equipaggiu di a rete telefonica cuntenenu unu o un altru tipu di relay. Unu di i primi usi in a telefonia data di l'anni XNUMX, in i switches manuali. Quandu l'abbonatu torce u manicu di u telefuninu (manettu magnetu), un signalu hè statu mandatu à u scambiu telefuninu, accendendu u blender. Blenker hè un relay chì, quandu hè attivatu, nantu à a tavola di cunversione à l'operatore di u telefuninu, hè cascatu un otturatore di metallu, chì indicò una chjama entrante. Allora l'operatore di a signora hà inseritu u plug in u connector, u relay hè stata resettata, dopu chì era pussibule di rinvià u damper, chì era tenutu in questa pusizioni da un elettromagnete.
In u 1924, dui ingegneri Bell scrivevanu, un tipicu scambiu di telefuninu manuali servutu circa 10 abbonati. U so equipamentu cuntene 40-65 mila relè, chì a forza magnetica tutale era "sufficiente per elevà 10 tunnellate". In i grandi scambii di telefuni cù switch machine, sti caratteristiche sò stati multiplicati da dui. Parechji milioni di relè sò stati utilizati in tuttu u sistema telefuninu di i Stati Uniti, è u so numeru hà aumentatu constantemente cum'è i scambii telefuni eranu automatizati. Una cunnessione telefonica puderia serve da uni pochi à parechji cintunari di relè - secondu u numeru è l'equipaggiu di i scambii telefonici implicati.
E fabbriche di Western Electric, u bracciu di fabricazione di Bell Corporation, hà pruduttu una vasta gamma di relè. L'ingegneri anu creatu tante mudificazioni chì i criatori di cani più sufisticati o amatori di piccioni invidianu sta varietà. A rapidità di funziunamentu è a sensibilità di u relé sò stati ottimizzati, e dimensioni sò ridutte. In u 1921, Western Electric hà pruduttu quasi 5 milioni di relè di centu tipi di basi. U più massivu era u relay universale Type E, un dispositivu flat, quasi rettangulare chì pesava parechji decine di grammi. Per a maiò parte, era fattu di pezzi di metallu stampatu, vale à dì, era tecnologicu avanzatu in a produzzione. U casu pruteghja i cuntatti da a polvera è i currenti indotti da i dispositi vicini: di solitu i relè sò stati muntati vicinu à l'altri, in rack cù centinaie è millaie di relay. In u tutale, 3 mila varianti di Type E sò stati sviluppati, ognuna di e quali sferenti in cunfigurazioni di avvolgimentu è di cuntattu.
Prestu, sti relè cuminciaru à esse usatu in i switches più cumplessi.
Interruttore di coordinate
In u 1910, Gotthilf Betulander, un ingegnere à u Royal Telegrafverket, a corporazione statale chì cuntrullava a maiò parte di u mercatu di u telefuninu svedese (quasi tuttu per decennii), hà avutu una idea. Hà cridutu chì puderia migliurà assai l'efficienza di l'operazioni di Telegrafverket custruendu sistemi di commutazione automatica basati interamente in relay. Più precisamente, nantu à e matrici di relè: lattice di bars d'acciaio cunnessi à e linee telefoniche, cù relè à l'intersezzione di i bars. Un tali switch deve esse più veloce, più affidabile è più faciule da mantene cà i sistemi basati in cuntatti sliding o rotating.
Inoltre, Bethulander hà avutu l'idea chì hè pussibule separà e parti di u sistema rispunsevuli di a selezzione è a cunnessione in circuiti relay indipendenti. È u restu di u sistema deve esse usatu solu per stabilisce un canale di voce, è dopu esse liberatu per serve una altra chjama. Questu hè, Betulander hà avutu l'idea, chì hè stata più tardi chjamata "cuntrollu cumuni" (cuntrollu cumuni).
Chjamò u circuitu chì guarda u numeru di a chjama entrante "registratore" (un altru termu hè registru). È u schema chì trova in a griglia è "marca" a cunnessione dispunibule, hà chjamatu "marcatore". L'autore hà patentatu u so sistema. Parechje stazioni tali apparsu in Stoccolma è Londra. È in u 1918, Bethulander hà amparatu nantu à una innuvazione americana: l'interruttore di traversa, creatu da l'ingegnere Bell John Reynolds cinque anni prima. Stu switch era assai simili à u disignu di Betulander, ma hà utilizatu n + m relé di mantenimentu n + m nodes matrix, chì era assai più còmuda per l'espansione ulteriore di i scambii telefonichi. Quandu una cunnessione hè stata stabilita, a barra di mantene chjappà i "diti" di e corde di u pianoforte, è a barra di selezzione si move in a matrice per cunnette à una altra chjama. L'annu dopu, Bethulander hà incorporatu sta idea in u so cuncepimentu di commutatore.
Ma a maiò parte di l'ingegneri anu cunsideratu a creazione di Bethulander strana è inutilmente cumplessa. Quandu hè ghjuntu u tempu di sceglie un sistema di cunversione per automatizà e rete di e più grande cità suede, Telegrafverket hà optatu per un disignu sviluppatu da Ericsson. I switch Bethulander sò stati utilizati solu in picculi centrali telefoniche in i zoni rurali: i relè eranu più affidabili di l'automatizazione motorizzata di i switch Ericsson è ùn anu micca bisognu di tecnichi di mantenimentu in ogni scambiu.
Tuttavia, l'ingegneri di u telefuninu americanu avianu una opinione diversa nantu à sta materia. In u 1930, i Bell Labs ghjunghjenu in Svezia è eranu "assai impressiunati cù i paràmetri di u modulu di cunversione di coordenate". À u so ritornu, l'Americani cuminciaru subitu à travaglià nantu à ciò chì diventerà cunnisciutu com'è "sistema di coordenate N ° 1", rimpiazzà i switches di pannellu in e grande cità. In u 1938, dui sistemi sò stati stallati in New York. Prestu diventenu equipaghji standard per i centrali telefonichi di a cità, finu à più di 30 anni dopu sò stati rimpiazzati da switch elettronici.
U cumpunente più interessante di a barra transversale #1 era u novu marcatore più cumplessu sviluppatu in Bell. Hè stata pensata à circà una strada libera da u chjamante à u chjamatu attraversu parechji moduli di coordenate cunnessi l'un à l'altru, per via di quale hè stata creata una cunnessione telefonica. Inoltre, u token avia da pruvà ogni cunnessione per u statu di "liberu" / "occupatu". Questu hà bisognu di l'applicazione di a logica cundizionale. Cum'è u storicu Robert Chapuis hà scrittu:
A scelta hè arbitraria perchè una cunnessione libera hè tenuta solu s'ellu furnisce l'accessu à una ferrovia chì hà una cunnessione libera à u prossimu livellu cum'è u so output. Se parechji setti di cunnessione soddisfanu e cundizioni desiderate, allora a "logica di priorità" (logica preferenziale) selezziunate una di e cunnessione più chjuche [esistenti] ...
U crossbar hè un esempiu perfettu di fertilizazione incruciata di idee tecnologiche. Betulander hà criatu u so switch all-relay, dopu migliuratu cù una matrice di switch Reynolds è hà dimustratu chì u disignu risultatu funziona. L'ingegneri di AT & T anu ridisegnatu più tardi stu switch hibridu, migliuratu, è creanu u sistema di coordenada N ° 1. Stu sistema hè diventatu un cumpunente di dui primi computers, unu di i quali hè issa cunnisciutu com'è una tappa in a storia di l'informatica.
Calculi matematichi (Travagliu matematicu)
Per capisce cumu è perchè i relè è i so cugini elettronici anu aiutatu à rivoluzionari l'informatica, avemu bisognu di una breve digressione in u mondu di l'informatica matematica. Dopu questu, diventerà chjaru perchè ci hè una dumanda oculta per ottimisazione di i prucessi di l'informatica.
À u principiu di u XXu seculu, tuttu u sistema di a scienza muderna è l'ingenieria era basatu annantu à u travagliu di millaie di persone chì anu realizatu calculi matematichi. Sò stati chjamati l'urdinatori (urdinatori) [Per evitari di cunfusione, in seguitu u terminu serà utilizatu calculatrici. — Nota. per.]. In l'anni 1820, Charles Babbage hà creatu (ancu se u so apparatu avia predecessori ideologichi). U so compitu principalu era di automatizà a custruzzione di e tavule matematiche, per esempiu, per a navigazione (calculazione di funzioni trigonometriche per apprussimazioni polinomiali à 0 gradi, 0,01 gradi, 0,02 gradi, etc.). Ci era ancu una grande dumanda di calculi matematichi in l'astronomia: era necessariu di processà i risultati bruti di l'osservazioni di u telescopiu in regioni fissi di l'esfera celeste (è a dependenza di l'ora è a data di l'osservazioni) o per determinà l'orbite di novi oggetti. (per esempiu, a cometa di Halley).
Dapoi u tempu di Babbage, a necessità di l'urdinatori hè cresciutu in modu esponenziale. L'imprese di l'electricità avianu bisognu di capiscenu u cumpurtamentu di i sistemi di trasmissione di energia cù proprietà dinamiche estremamente cumplesse. I cannoni fatti di l'acciaio Bessemer, capaci di scaccià prughjetti nantu à l'orizzonte (è per quessa, per via di l'osservazione diretta di u mira, ùn eranu più destinati), necessitavanu tavule balistiche sempre più precise. I novi strumenti statistichi chì implicavanu una grande quantità di calculi matematichi (per esempiu, u metudu di i minimi quadrati) sò stati sempre più utilizati in a scienza è in l'apparatu statale crescente. L'università, l'uffizii di u guvernu è e corporazioni industriali spuntavanu dipartimenti di l'informatica chì generalmente reclutavanu donne.
I calculatori meccanichi facianu solu u compitu di l'informatica, ma ùn anu micca risolviu. I calculatori acceleranu l'operazioni aritmetiche, ma ogni compitu cumplessu scientificu o di l'ingegneria necessitava centinaie o millaie di operazioni, ognuna di e quali a calculatrice (umana) hà da esse realizatu manualmente, registrendu currettamente tutti i risultati intermedi.
Parechji fattori cuntribuitu à l'emergenza di novi approcci à u prublema di i calculi matematichi. I ghjovani scientisti è ingegneri, chì calculavanu dolorosamente i so compiti di notte, vulianu riposà e mani è l'ochji. I prughjetti di prughjetti sò stati custretti à scaccià più è più soldi per i salarii di numerosi calculatrici, soprattuttu dopu a Prima Guerra Munniali. Infine, assai prublemi scientifichi è di ingegneria avanzati eranu difficiuli di calculà a manu. Tutti issi fattori purtatu à a creazione di una seria di computers, u travagliu nantu à quale hè statu realizatu sottu a direzzione di Vannevar Bush, un ingegnere ilettricu à u Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Analizzatore differenziale
Finu à questu puntu, a storia hè spessu impersonale, ma avà parlemu più di persone specifiche. Gloria hà sguassatu i creatori di l'interruttore di u pannellu, u relé Type E è u circuitu di marcatore fiduciale. Mancu l'anecdoti biografichi sò stati cunsirvati annantu à elli. L'unica evidenza publicamente dispunibile di a so vita hè i resti fossilizati di e macchine chì anu creatu.
Avà pudemu avè una cunniscenza più profonda di e persone è u so passatu. Ma ùn avemu più scuntrà quelli chì anu travagliatu duru in l'attic è l'attellu in casa - Morse è Vail, Bell è Watson. À a fine di a Prima Guerra Munniali, l'era di l'inventori eroici era quasi finita. Thomas Edison pò esse cunsideratu cum'è una figura transitoria: à u principiu di a so carriera era un inventore assuciatu, è versu a fine diventò u pruprietariu di una "fabbrica d'invenzione". À quellu tempu, u sviluppu di e tecnulugia novi più notevuli era diventatu u duminiu di l'urganisazioni - università, dipartimenti di ricerca corporativa, laboratorii di guvernu. E persone chì avemu da parlà in questa sezione appartenevanu à tali urganisazioni.
Per esempiu, Vanivar Bush. Arrivò à u MIT in u 1919 quandu avia 29 anni. Un pocu più di 20 anni dopu, era trà e persone chì anu influenzatu l'implicazione di i Stati Uniti in a Secunna Guerra Munniali, è hà aiutatu à aumentà u finanziamentu publicu, chì hà cambiatu per sempre a relazione trà u guvernu, l'accademia è u sviluppu di a scienza è a tecnulugia. Ma per i scopi di stu articulu, avemu interessatu in una seria di machini chì sò stati sviluppati in u labburatoriu Bush da a mità di l'anni 1920 è sò stati destinati à risolve u prublema di calculi matematichi.
MIT, chì s'era recentemente trasferitu da u centru di Boston à u Charles Riverfront in Cambridge, era strettamente ligatu à i bisogni di l'industria. Bush stessu, in più di a so prufessura, avia interessi finanziarii in parechje imprese elettroniche. Dunque ùn deve micca stupite chì u prublema chì hà purtatu à Bush è i so studienti à travaglià nantu à u novu dispositivu di l'informatica hè urigginatu in l'industria di l'energia: per simulà u cumpurtamentu di e linee di trasmissione in cundizioni di carica di punta. Ovviamente, questu era solu una di e parechje applicazioni pussibuli di l'urdinatori: calculi matematichi tediosi sò stati realizati in ogni locu.
Bush è i so culleghi custruìu prima dui machini, chì chjamavanu integrafi di produttu. Ma a macchina MIT più famosa è successu era un altru - analizzatore differenzialecompiu in u 1931. Risolviu prublemi cù a trasmissione di l'electricità, hà calculatu l'orbiti di l'elettroni, e traiettorie di a radiazione còsmica in u campu magneticu di a Terra, è assai più. I circadori di u mondu chì avianu bisognu di putenza di computing anu creatu decine di copie è varianti di l'analizzatore differenziale in l'anni 1930. Certi - ancu da Meccano (l'analogicu inglese di i diseggiani americani di i zitelli di a marca ).
L'analizzatore differenziale hè un computer analogicu. E funzioni matematiche sò state calculate usendu bastone metalliche rotanti, a vitezza di rotazione di ognuna di quale riflette qualchì valore quantitatiu. U mutore hà attivatu un bastone indipindente - una variàbile (di solitu rapprisentava u tempu), chì, à u turnu, per mezu di cunnessione meccanica, girava altri bastoni (differenti variàbili differenziali), è una funzione hè stata calculata basatu annantu à a velocità di rotazione di input. I risultati di u calculu sò stati tracciati nantu à carta in forma di curve. I cumpunenti più impurtanti eranu integratori - roti chì giravanu cù discu. L'integratori puderanu calculà l'integrale di una curva senza tediosi calculi manuali.
Analizzatore differenziale. Modulu integrale - cù una tapa rialzata, da u latu di a finestra ci sò tavule cù i risultati di i calculi, è in u mezu - un cumplessu di bastone di computer.
Nisunu di i cumpunenti di l'analizzatore cuntene relè di commutazione discreti o interruttori digitali di ogni tipu. Allora perchè parlemu di stu dispusitivu? A risposta hè quartu vittura di famiglia.
À l'iniziu di l'anni 1930, Bush hà cuminciatu à curtà a Fundazione Rockefeller per ottene finanziamentu per sviluppà ulteriormente l'analizzatore. Warren Weaver, capu di u dipartimentu di scienze naturali di a fundazione, era inizialmente cunvinta. L'ingegneria ùn era micca u so spaziu di sapè. Tuttavia, Bush hà dettu u potenziale illimitatu di a so nova macchina per l'applicazioni scientifiche, in particulare in a biologia matematica, u prughjettu favuritu di Weaver. Bush hà prumessu ancu numerosi miglioramenti à l'analizzatore, cumpresa "a capacità di cambià rapidamente l'analizzatore da un prublema à l'altru, cum'è una centralina telefonica". In u 1936, i so sforzi sò stati ricumpinsati cù una cuncessione di $ 85 per custruisce un novu dispositivu chì hè statu dopu chjamatu Rockefeller Differential Analyzer.
Cum'è una calculatrice pratica, questu analizatore ùn era micca un avanzu eccezziunale. Bush, chì diventò vicepresidentu di MIT è decanu di u dipartimentu di l'ingegneria, ùn pudia dedicà assai tempu à u sviluppu di guida. In fatti, si ritirò prestu, ripigliendu i funzioni di presidente di a Carnegie Institution in Washington. Bush hà sentitu l'avvicinamentu di a guerra, è hà avutu parechje idee scientifiche è industriali chì puderanu serve i bisogni di e forze armate. Questu hè, vulia esse più vicinu à u centru di u putere, induve puderia influenzà più efficacemente a suluzione di certi prublemi.
À u listessu tempu, i prublemi tecnichi dettati da u novu disignu sò stati risolti da u staffu di u laboratoriu, è prestu cuminciaru à esse sviatu à travaglià nantu à i travaglii militari. A macchina Rockefeller hè stata cumpletata solu in u 1942. L'armata l'hà trovu utile per a produzzione in linea di tavule balistiche per l'artiglieria. Ma prestu stu dispusitivu hè stata eclipsata puramente digitale computer - chì rapprisentanu numeri micca cum'è quantità fisiche, ma in modu astrattu, cù l'aiutu di e pusizioni di cambià. Hè accadutu chì l'analizzatore Rockefeller stessu hà utilizatu uni pochi di sti switches, custituiti da circuiti relay.
Shannon
In u 1936, Claude Shannon avia solu 20 anni, ma avia digià graduatu da l'Università di Michigan cun un bacheloru in dui spicialità: ingegneria elettrica è matematica. Hè statu purtatu à MIT da un flyer appiccicatu à un bulletin board. Vanivar Bush cercava un novu assistente per travaglià in un analizatore differenziale. Shannon applicà senza esitazione è prestu prestu à travaglià nantu à i prublemi freschi, è solu dopu chì u novu dispusitivu hà cuminciatu à piglià forma.
Shannon ùn s'assumigliava micca à Bush. Ùn era nè un omu d'affari, nè un custruttore di imperu accademicu, nè un amministratore. Tutta a so vita hà amatu i ghjoculi, i puzziche è l'intrattenimentu: scacchi, juggling, labirinti, criptogrammi. Cum'è parechji omi di a so era, durante a guerra, Shannon hà cunsacratu à una causa seria: hà tenutu un postu in Bell Labs nantu à un cuntrattu di u guvernu, chì pruteghja u so corpu fragile da u prugettu militare. A so ricerca nantu à u cuntrollu di u focu è a criptografia durante stu periodu hà purtatu, à u turnu, à u travagliu seminali nantu à a teoria di l'infurmazioni (ùn toccu micca quì). In l'anni 1950, cum'è a guerra è e so cunsequenze, Shannon hà tornatu à l'insignamentu à u MIT, passendu u so tempu liberu nantu à l'intrattenimentu: una calculatrice chì hà travagliatu solu cù numeri romani; una macchina, quandu s'avvicina, un bracciu meccanicu apparsu da ellu è spegne a macchina.
A struttura di a macchina Rockefeller chì Shannon hà scontru era logicamente a listessa di quella di l'analizzatore di u 1931, ma hè stata custruita da cumpunenti fisichi completamente differenti. Bush hà capitu chì i bastoni è l'ingranaggi meccanichi in i machini più vechji anu riduciutu a so efficienza: per fà i calculi, era necessariu di sintonizà a macchina, chì hà pigliatu parechje ore di travagliu da i meccanichi qualificati.
U novu analizzatore hà persu sta mancanza. À u core di u so disignu ùn era micca una tavola cù bastone, ma un interruttore di coordenada - un prototipu extra donatu da Bell Labs. Invece di trasmette u putere da un fustu cintrali, ogni modulu integrale era indipindente da un mutore elettricu. Per stallà a macchina per risolve un novu prublema, bastava solu per cunfigurà i relè in a matrice di coordenate per cunnette l'integratori in a sequenza desiderata. Un lettore di cinta perforata (prestatu da un altru dispositivu di telecomunicazione, un rollu di teletipu) hà lettu a cunfigurazione di a macchina, è un circuitu di relay hà cunvertitu u signale da a cinta in segnali di cuntrollu per a matrice - era cum'è stabilisce una seria di telefonate trà integratori.
A nova macchina ùn era micca solu assai più veloce è più faciule d'installà, ma hà ancu travagliatu più veloce è più precisa chì u so predecessore. Puderia risolve prublemi più cumplessi. Oghje, questu computer pò esse cunsideratu primitivu, ancu stravaganti, ma allora pareva à l'osservatori chì era una grande - o forse terribile - intelligenza di travagliu:
In fatti, hè un robot matematicu. Un automatu alimentatu elettricamente cuncepitu micca solu per caccià u pesu di calculu è analisi pesante da u cervellu umanu, ma per saltà è risolve i prublemi di matematica oltre a suluzione mentale.
Shannon hà cuncentratu à cunvertisce e dati da a cinta di carta in struzzioni per u "cervellu", è u circuitu di relè era rispunsevule per questa operazione. Hà attiratu l'attenzione à a currispundenza trà a struttura di u circuitu è e strutture matematiche di l'algebra booleana, chì hà studiatu in u so senior year in Michigan. Questa hè una algebra chì i so operandi eranu VERA è FALSA, è l'operatori E, O, NON etc Algebra, currispundenti à dichjarazioni logica.
Dopu avè passatu l'estiu di u 1937 à travaglià in i Bell Labs in Manhattan (un locu ideale per pensà à i circuiti di relè), Shannon hà scrittu a so tesi di maestru, A Analysis Symbolic of Relay and Switching Circuits. Inseme cù u travagliu di Alan Turing l'annu prima, a dissertazione di Shannon hà furmatu u fundamentu di a scienza di a macchina di l'informatica.
In l'anni 1940 è 1950, Shannon hà custruitu parechje macchine informatiche / logiche: una calculatrice di calculu romana THROBAC, una macchina di finale di scacchi, è Teseu, un labirintu guidatu da un mouse elettromeccanicu (in stampa)
Shannon hà scupertu chì u sistema di equazioni di logica proposizionale puderia esse direttamente traduttu meccanicamente in un circuitu fisicu di switch relay. Ellu cuncludi: "In fattu, ogni operazione chì pò esse discritta in un numeru finitu di passi cù e parolle SE, AND, OR etc., pò esse realizatu automaticamente da relè. Per esempiu, dui relè di commutazione cuntrullati cunnessi in serie formanu una logica И: u currente scorrerà à traversu u filu principale solu quandu i dui elettromagneti sò attivati per chjude l'interruttori. À u listessu tempu, dui relè cunnessi in forma parallela OR: u currente scorri per u circuitu principale, attivatu da unu di l'elettromagneti. L'output di un tali circuitu logicu pò à turnà guidà l'elettromagneti di altri relè per pruduce operazioni logiche più cumplesse cum'è (A И B) o (C И G).
Shannon hà cunclusu a so dissertazione cù un appendice cù parechji esempi di circuiti creati da u so metudu. Siccomu l'operazioni di l'algebra booleana sò assai simili à l'operazioni aritmetiche in binari (vale à dì, cù numeri binari), hà dimustratu cumu un relé puderia esse assemblatu in un "sumatore elettricu in binariu" - chjamemu questu un sommatore binariu. Uni pochi mesi dopu, unu di i scientisti di Bell Labs hà fattu un tali adder nantu à a tavula di a cucina.
Stibitz
George Stibitz, un ricercatore in u dipartimentu di matematica in a sede di i Bell Labs in Manhattan, hà purtatu in casa un stranu equipamentu in una sera buia di nuvembre in u 1937. Cellule di batterie secche, duie lampadine chjuche per scudi di hardware, è un coppiu di relè piatti di Type U truvati in una basura. Agghiuncennu qualchi fili è qualchì junk, hà assemblatu un dispositivu chì puderia aghjunghje dui numeri binari di una sola cifra (rappresentatu da a prisenza o l'absenza di tensione d'ingressu) è pruduce un numeru di dui cifre cù lampadine: unu - on, zero - off. .
Adder Stiebits binari
Stiebitz, un fisicu di furmazione, hè statu dumandatu à evaluà e proprietà fisiche di i magneti di relay. Nanzu, ùn avia micca sperienza cù i relè, è cusì hà cuminciatu à studià u so usu in i circuiti di telefoni Bell. Ghjorghju prestu hà nutatu similitudini trà certi circuiti è operazioni aritmetiche cù numeri binari. Intrigatu, hà riunitu u so prughjettu laterale nantu à a tavula di a cucina.
À u principiu, u tinkering di u relay di Stiebitz hà suscitatu pocu interessu trà i dirigenti di Bell Labs. Ma in u 1938, u capu di u gruppu di ricerca dumandò à George se e so calculatrici puderanu esse aduprate per operazioni aritmetiche nantu à numeri cumplessi (per esempiu, a+biinduve i hè a radica quadrata di un numeru negativu). Risultava chì parechji dipartimenti di l'informatica in i Bell Labs eranu dighjà lagnati per u fattu chì anu da sempre multiplicà è dividite tali numeri. A multiplicazione di un numeru cumplessu necessitava quattru operazioni aritmetiche nantu à una calculatrice desktop, divisione - 16 operazioni. Stiebitz hà dettu chì puderia risolve u prublema è hà designatu una macchina per tali calculi.
U disignu finali, incarnatu in metallu da l'ingegnere telefuninu Samuel Williams, hè statu chjamatu Computer Number Complex - o Computer Complex per brevi - è andò in pruduzzione in u 1940. Per i calculi, 450 relè sò stati utilizati, i risultati intermedii sò stati guardati in dece switches di coordenate. I dati sò stati inseriti è ricevuti cù un teletipu rollu. I dipartimenti di Bell Labs anu stallatu trè di questi teleprinters, chì indicanu una grande dumanda di putenza di calculu. Relays, matrix, teletypes - in ogni modu era un pruduttu di u sistema Bell.
L'ora più bella di Complex Computer hè stata l'11 di settembre di u 1940. Stiebitz hà prisentatu un rapportu nantu à l'urdinatore in una reunione di a Società Matematica Americana in Dartmouth College. Hà arrangiatu chì un teletypewriter hè stallatu quì cun una cunnessione telegrafica à Complex Computer in Manhattan, à 400 chilometri di distanza. Quelli chì vulianu puderanu marchjà à un teletypewriter, entre in e cundizioni di u prublema nantu à u teclatu, è vede cumu, in menu di un minutu, u teletypewriter stampa magicamente u risultatu. Trà quelli chì anu pruvatu a novità eranu John Mauchly (John Mauchly) è John von Neumann (John von Neumann), ognunu di i quali hà da ghjucà un rolu impurtante in a continuazione di a nostra storia.
I participanti à a riunione anu vistu una breve visione di u mondu futuru. In seguitu, l'urdinatori sò diventati cusì caru chì l'amministratori ùn puderanu più lascià à stà inattivu mentre l'utilizatore si grattava u mento davanti à una cunsola di gestione, dumandendu ciò chì scrive dopu. Per i prossimi 20 anni, i scientisti anu da pensà à cumu custruisce l'urdinatori di u scopu generale chì vi aspittàranu sempre per inserisce dati in elli, ancu mentre travagliendu in qualcosa d'altru. È dopu altri 20 anni passanu finu à chì stu modu interattivu di l'informatica diventa l'ordine di e cose.
Stiebits à u Terminal Interattivu di Dartmouth in l'anni 1960. Dartmouth College era un pioniere in l'informatica interattiva. Stiebitz divintò un prufissore universitariu in u 1964
Hè surprisante chì, malgradu i travaglii chì risolve, Computer Complex da i standard muderni ùn hè micca un computer in tuttu. Puderia eseguisce l'aritmetica numerica cumplessa è probabilmente altre attività simili, ma micca per scopi generale. Ùn era micca programabile. Ùn pudia micca fà operazioni aleatoriu o ripetutamente. Era una calculatrice capace di fà certi calculi assai megliu cà i so predecessori.
Cù u scoppiu di a Sicunna Guerra Munniali, una seria di computers chjamati Model II, Model III è Model IV sò stati creati in Bell sottu a dirigenza di Stibitz (Compless Computer, rispettivamente, fù chjamatu Model I). A maiò parte di elli sò stati custruiti à a dumanda di u Cumitatu di Ricerca di Difesa Naziunale, è era guidatu da nimu altru chè Vanevar Bush. Stiebitz hà migliuratu u layout di e macchine in quantu à una più grande versatilità di funzione è programmabilità.
Per esempiu, u Calculator Ballistic (più tardi Model III) hè statu sviluppatu per i bisogni di sistemi di cuntrollu di u focu anti-aerei. Hè statu cumissionatu in u 1944 à Fort Bliss, Texas. U dispusitivu cuntene 1400 relè è puderia eseguisce un prugramma di operazioni matematiche determinate da una sequenza d'istruzzioni nantu à una cinta di carta loopata. Una cinta cù dati di input hè stata sottumessa separatamente, è e dati tabulari per separatamente. Questu hà permessu di truvà rapidamente i valori di, per esempiu, funzioni trigonometriche senza calculi reali. L'ingegneri di Bell hà sviluppatu circuiti di caccia speciale chì scannavanu a cinta avanti / retrocede è cercanu l'indirizzu di u valore di a tavola desiderata, indipendentemente da i calculi. Stiebits hà trovu chì u so urdinatore Model III, clicchendu relè ghjornu è notte, rimpiazzatu 25-40 calculatori.
Scaffali di relè Bell Model III
U Model V ùn hà micca avutu u tempu di visità u serviziu militare. Hè diventatu ancu più versatile è putente. S'ellu hè misuratu in quantu à u numeru di l'urdinatori chì rimpiazza, allora era circa deci volte superiore à u Model III. Diversi moduli di computing cù 9 mila relè puderanu riceve dati di input da parechje stazioni, induve l'utilizatori entranu in e cundizioni di e diverse attività. Ciascuna sta stazione avia un lettore di cinta per l'ingressu di dati è cinque per l'istruzzioni. Questu hà permessu di chjamà diverse subrutines quandu si calcula una tarea da a cinta principale. U modulu di cuntrollu principalu (in fattu, un analogu di u sistema operatore) hà distribuitu struzzioni à i moduli di l'informatica secondu a so dispunibilità, è i prugrammi puderanu fà salti cundiziunali. Ùn era più solu una calculatrice.
Annu di i miraculi: 1937
1937 pò esse cunsideratu un puntu di svolta in a storia di l'urdinatori. Ddu annu, Shannon è Stiebitz anu nutatu similitudini trà i circuiti di relè è e funzioni matematiche. Queste scuperte anu purtatu Bell Labs à creà una seria di macchine digitali impurtanti. Era tipu - o ancu rimpiazzamentu - quandu un modestu relay di telefuninu, senza cambià a so forma fisica, divintò l'incarnazione di a matematica è a logica astratta.
In u stessu annu, in u numeru di ghjennaghju di a publicazione Proceedings of the London Mathematical Society publicatu un articulu da u matimàticu britannicu Alan Turing "On numeri computable in relazione à » (On Numbers Computable, Cù una Applicazione à u Entscheidungsproblem). Discriva una macchina di computazione universale: l'autore sustene chì puderia realizà azzioni logicamente equivalenti à quelli di calculatrici umane. Turing, chì era intrutu in a scola graduata in l'Università di Princeton l'annu passatu, era ancu intrigatu da i circuiti di relè. È, cum'è Bush, hè preoccupatu per a minaccia crescente di guerra cù a Germania. Allora hà pigliatu un prughjettu criptograficu di terzu, un multiplicatore binariu chì puderia esse usatu per criptà i missaghji militari. Turing l'hà custruitu da i relè fatti in a buttrega di macchina di l'università.
Ancu in u 1937, Howard Aiken pensava à un suppostu computer automaticu. Aiken, un studiente graduatu in ingegneria elettrica di Harvard, hà fattu assai di i so calculi cù nunda di più cà una calculatrice meccanica è libri stampati di matematica. Hà prupostu un disignu chì sguassate di sta rutina. A cuntrariu di i dispositi informatici esistenti, hà avutu à processà i prucessi in autumàticu è ciclicamente, utilizendu i risultati di i calculi precedenti cum'è input per i prossimi.
Intantu, in a Nippon Electric Company, l'ingegnere di telecomunicazioni Akira Nakashima avia studiatu e cunnessione trà i circuiti di relè è a matematica dapoi u 1935. Infine, in u 1938, hà dimustratu indipindentamente l'equivalenza di i circuiti relay à l'algebra booleana, chì Shannon avia scupertu un annu prima.
In Berlinu, Konrad Zuse, un anzianu ingegnere aeronauticu stancu di i calculi infiniti necessarii à u travagliu, cercava fondi per custruisce un secondu urdinatore. Ùn era micca capaci di ottene u so primu dispositivu meccanicu, u V1, per travaglià in modu affidabile, cusì vulia fà un computer relay, chì hà sviluppatu cù u so amicu, l'ingegneru di telecomunicazioni Helmut Schreyer.
L'universalità di i relè di u telefuninu, e cunclusioni nantu à a logica matematica, u desideriu di e menti brillanti per caccià u travagliu stupefacente - tuttu questu intrecciatu è hà purtatu à l'emergenza di l'idea di un novu tipu di macchina logica.
generazione dimenticata
I frutti di i scuperti è i sviluppi di u 1937 avianu a maturità per parechji anni. A guerra hà dimustratu esse u fertilizante più putente, è cù u so avventu, i computer relay cuminciaru à apparisce in ogni locu induve esistia l'expertise tecnica necessaria. A logica matematica hè diventata a vigna di l'ingegneria elettrica. Nuvelle forme di macchine informatiche programmabili sò ghjunte - u primu prughjettu di l'urdinatori muderni.
In più di e macchine Stiebitz, in u 1944 i Stati Uniti puderanu vantassi di a Calculatrice Controllata di Sequenza Automatica di Harvard Mark I / IBM (ASCC), u risultatu di a pruposta di Aiken. U doppiu nomu hè ghjuntu per via di a deteriorazione di e relazioni trà l'ambiente accademicu è l'industria: tutti anu riclamatu u dispusitivu. U Mark I / ASCC hà utilizatu circuiti di cuntrollu di relè, ma u modulu aritmeticu principale hè statu custruitu annantu à l'architettura di calculatrice meccanica IBM. A macchina hè stata creata per i bisogni di l'Uffiziu di a Costruzione Navale di i Stati Uniti. U so successore Mark II hà cuminciatu à travaglià in u 1948 in u situ di prova di a Marina, è tutte e so operazioni sò basate solu in relè - 13 XNUMX relè.
Zuse hà custruitu parechji computer relay durante a guerra, sempre più cumplessu. A culminazione era u V4, chì, cum'è u Bell Model V, includeva setups per chjamà subrutines è fà salti cundiziunali. A causa di una carenza di materiali in Giappone, nimu di i disinni di Nakashima è di i so compatrioti eranu incarnati in metallo finu à chì u paese s'era ricuperatu da a guerra. In l'anni 1950, u novu Ministeru di u Cummerciu Esteru è di l'Industria hà finanziatu a creazione di dui machini di relay, a seconda di quale era un mostru cù 20 XNUMX relè. Fujitsu, chì hà participatu à a creazione, hà sviluppatu i so prudutti cummirciali.
Oghje, sti machini sò quasi cumplitamenti scurdati. Solu un nome resta in memoria - ENIAC (ENIAC). U mutivu di scurdà ùn hè micca liata à a so cumplessità, o capacità, o rapidità. E proprietà computazionale è logiche di i relay scuperti da i scientisti è i circadori s'applicanu à ogni tipu di dispositivu chì pò agisce cum'è un switch. È hè accadutu chì un altru dispusitivu simili era dispunibule - elettronicu un interruttore chì puderia operà centinaie di volte più veloce di un relay.
L'impurtanza di a Secunna Guerra Munniali in a storia di e macchine di l'informatica deve esse digià evidenti. A guerra più terribili era l'impetu per u sviluppu di e macchine elettroniche. U so principiu hà liberatu e risorse necessarie per superà l'evidenti difetti di i switch elettronici. A duminazione di l'urdinatori elettromeccanica hè stata di corta durata. Cum'è i Titani, sò stati abbattuti da i so figlioli. Cum'è i relè, u cambiamentu elettronicu hè urigginatu da i bisogni di l'industria di e telecomunicazioni. È per sapè d'induve vene, ci vole à ritruvà a nostra storia à l'alba di l'era di a radiu.
Source: www.habr.com