Erthyglau eraill yn y gyfres:
- Hanes y ras gyfnewid
- Hanes cyfrifiaduron electronig
- Hanes y transistor
- Hanes rhyngrwyd
Fel y gwelsom yn , darganfu peirianwyr radio a ffôn i chwilio am fwyhaduron mwy pwerus faes technolegol newydd a alwyd yn electroneg yn gyflym. Gallai'r mwyhadur electronig gael ei drawsnewid yn switsh digidol yn hawdd, gan weithredu ar gyflymder llawer uwch na'i gefnder electromecanyddol, y ras gyfnewid ffôn. Oherwydd nad oedd unrhyw rannau mecanyddol, gellid troi tiwb gwactod ymlaen ac i ffwrdd mewn microsecond neu lai, yn hytrach na'r deg milieiliad neu fwy sy'n ofynnol gan ras gyfnewid.
Rhwng 1939 a 1945, crëwyd tri chyfrifiadur gan ddefnyddio'r cydrannau electronig newydd hyn. Nid yw'n gyd-ddigwyddiad bod dyddiadau eu hadeiladu yn cyd-fynd â chyfnod yr Ail Ryfel Byd. Newidiodd y gwrthdaro hwn - heb ei ail mewn hanes yn y ffordd yr oedd yn denu pobl i gerbyd rhyfel - am byth y berthynas rhwng gwladwriaethau a rhwng gwyddoniaeth a thechnoleg, a hefyd daeth â nifer fawr o ddyfeisiadau newydd i'r byd.
Mae straeon y tri chyfrifiadur electronig cyntaf yn cydblethu â rhyfel. Roedd y cyntaf yn ymwneud â dehongli negeseuon Almaeneg, a pharhaodd dan orchudd cyfrinachedd tan y 1970au, pan nad oedd bellach o unrhyw ddiddordeb ac eithrio hanesyddol. Yr ail un y dylai'r mwyafrif o ddarllenwyr fod wedi clywed amdano oedd ENIAC, cyfrifiannell milwrol a gwblhawyd yn rhy hwyr i helpu yn y rhyfel. Ond yma edrychwn ar y cynharaf o'r tri pheiriant hyn, sef syniad .
Atanasov
Yn 1930, daeth Atanasov, mab a aned yn America i ymfudwr o , o'r diwedd wedi cyflawni ei freuddwyd ifanc a daeth yn ffisegydd damcaniaethol. Ond, fel gyda'r rhan fwyaf o ddyheadau o'r fath, nid y realiti oedd yr hyn yr oedd yn ei ddisgwyl. Yn benodol, fel y rhan fwyaf o fyfyrwyr peirianneg a gwyddorau ffisegol yn hanner cyntaf yr XNUMXfed ganrif, roedd yn rhaid i Atanasov ddioddef beichiau poenus cyfrifiadau cyson. Roedd ei draethawd hir ym Mhrifysgol Wisconsin ar bolareiddio heliwm yn gofyn am wyth wythnos o gyfrifiadau diflas gan ddefnyddio cyfrifiannell desg fecanyddol.
John Atanasov yn ei ieuenctid
Erbyn 1935, ar ôl derbyn swydd eisoes fel athro ym Mhrifysgol Iowa, penderfynodd Atanasov wneud rhywbeth am y baich hwn. Dechreuodd feddwl am ffyrdd posibl o adeiladu cyfrifiadur newydd, mwy pwerus. Gan wrthod dulliau analog (fel y dadansoddwr gwahaniaethol MIT) am resymau cyfyngiad ac anfanwlrwydd, penderfynodd adeiladu peiriant digidol a oedd yn delio â rhifau fel gwerthoedd arwahanol yn hytrach nag fel mesuriadau parhaus. O'i ieuenctid, roedd yn gyfarwydd â'r system rhif deuaidd ac yn deall ei fod yn cyd-fynd yn llawer gwell â strwythur ymlaen/diffodd switsh digidol na'r rhifau degol arferol. Felly penderfynodd wneud peiriant deuaidd. Ac yn olaf, penderfynodd, er mwyn iddo fod y cyflymaf a mwyaf hyblyg, y dylai fod yn electronig, a defnyddio tiwbiau gwactod ar gyfer cyfrifiadau.
Roedd angen i Atanasov hefyd benderfynu ar y gofod problemus - pa fath o gyfrifiadau ddylai ei gyfrifiadur fod yn addas ar eu cyfer? O ganlyniad, penderfynodd y byddai'n delio â datrys systemau o hafaliadau llinol, gan eu lleihau i un newidyn (gan ddefnyddio )—yr un cyfrifiadau ag oedd yn tra-arglwyddiaethu ar ei draethawd hir. Bydd yn cynnal hyd at ddeg ar hugain o hafaliadau, gyda hyd at ddeg ar hugain o newidynnau yr un. Gallai cyfrifiadur o'r fath ddatrys problemau sy'n bwysig i wyddonwyr a pheirianwyr, ac ar yr un pryd ni fyddai'n ymddangos yn hynod gymhleth.
Darn o gelf
Erbyn canol y 1930au, roedd technoleg electronig wedi dod yn hynod amrywiol o'i gwreiddiau 25 mlynedd ynghynt. Roedd dau ddatblygiad yn arbennig o addas ar gyfer prosiect Atanasov: ras gyfnewid sbardun a mesurydd electronig.
Ers y 1918eg ganrif, mae peirianwyr telegraff a ffôn wedi cael dyfais ddefnyddiol o'r enw switsh. Mae switsh yn ras gyfnewid bitable sy'n defnyddio magnetau parhaol i'w ddal yn y cyflwr y gadawsoch ef ynddo - yn agored neu ar gau - nes iddo dderbyn signal trydanol i newid cyflwr. Ond nid oedd tiwbiau gwactod yn gallu gwneud hyn. Nid oedd ganddynt unrhyw gydran fecanyddol a gallent fod yn "agored" neu'n "gaeedig" tra bod trydan yn llifo trwy'r gylched ai peidio. Ym 1, cysylltodd dau ffisegydd o Brydain, William Eccles a Frank Jordan, ddwy lamp â gwifrau i greu “cyfnewid sbardun” - ras gyfnewid electronig sy'n aros ymlaen yn gyson ar ôl cael ei chynnau gan ysgogiad cychwynnol. Creodd Eccles a Jordan eu system at ddibenion telathrebu ar gyfer y Morlys Prydeinig ar ddiwedd y Rhyfel Byd Cyntaf. Ond mae cylched Eccles-Jordan, a ddaeth i gael ei hadnabod yn ddiweddarach fel y sbardun [Saesneg. Flip-flop] hefyd yn cael ei ystyried fel dyfais ar gyfer storio digid deuaidd - 0 os yw'r signal yn cael ei drawsyrru, a XNUMX fel arall. Yn y modd hwn, trwy n fflip-fflops roedd yn bosibl cynrychioli nifer deuaidd o n did.
Tua deng mlynedd ar ôl y sbardun, digwyddodd yr ail ddatblygiad mawr ym maes electroneg, gan wrthdaro â byd cyfrifiadura: mesuryddion electronig. Unwaith eto, fel sy'n digwydd yn aml yn hanes cynnar cyfrifiadura, daeth diflastod yn fam i ddyfais. Roedd yn rhaid i ffisegwyr a oedd yn astudio allyriadau gronynnau isatomig naill ai wrando am gliciau neu dreulio oriau yn astudio cofnodion ffotograffig, gan gyfrif nifer y darganfyddiadau i fesur cyfradd allyriadau gronynnau o wahanol sylweddau. Roedd mesuryddion mecanyddol neu electromecanyddol yn opsiwn demtasiwn i hwyluso'r gweithredoedd hyn, ond symudasant yn rhy araf: ni allent gofrestru'r digwyddiadau niferus a ddigwyddodd o fewn milieiliadau i'w gilydd.
Y ffigwr allweddol wrth ddatrys y broblem hon oedd , a fu'n gweithio o dan Ernest Rutherford yn Labordy Cavendish yng Nghaergrawnt. Roedd gan Wynne-Williams ddawn am electroneg, ac roedd eisoes wedi defnyddio tiwbiau (neu falfiau, fel y’u gelwir ym Mhrydain) i greu mwyhaduron a oedd yn ei gwneud hi’n bosibl clywed beth oedd yn digwydd i ronynnau. Yn gynnar yn y 1930au, sylweddolodd y gellid defnyddio falfiau i greu cownter, a alwodd yn “gownter graddfa ddeuaidd”—hynny yw, cownter deuaidd. Yn y bôn, roedd yn set o fflip-flops a allai drosglwyddo switshis i fyny'r gadwyn (yn ymarferol, roedd yn defnyddio , mathau o lampau sy'n cynnwys nid gwactod, ond nwy, a allai aros yn y sefyllfa ymlaen ar ôl ionization cyflawn o'r nwy).
Daeth cownter Wynne-Williams yn gyflym iawn yn un o'r dyfeisiau labordy angenrheidiol ar gyfer unrhyw un sy'n ymwneud â ffiseg gronynnau. Adeiladodd ffisegwyr gyfrifwyr bach iawn, yn aml yn cynnwys tri digid (hynny yw, sy'n gallu cyfrif hyd at saith). ar gyfer mesurydd mecanyddol araf, ac ar gyfer cofnodi digwyddiadau sy'n digwydd yn gyflymach nag y gallai mesurydd â rhannau mecanyddol sy'n symud yn araf gofnodi.
Ond mewn theori, gellid ymestyn rhifyddion o'r fath i niferoedd mympwyol neu drachywiredd. A dweud y gwir, y rhain oedd y peiriannau cyfrifo electronig digidol cyntaf.
Cyfrifiadur Atanasov-Berry
Roedd Atanasov yn gyfarwydd â'r stori hon, a oedd yn ei argyhoeddi o'r posibilrwydd o adeiladu cyfrifiadur electronig. Ond nid oedd yn defnyddio cownteri deuaidd na fflip-fflops yn uniongyrchol. Ar y dechrau, ar gyfer sail y system gyfrif, ceisiodd ddefnyddio cownteri wedi'u haddasu ychydig - wedi'r cyfan, beth yw adio os nad cyfrif dro ar ôl tro? Ond am ryw reswm ni allai wneud y cylchedau cyfrif yn ddigon dibynadwy, a bu'n rhaid iddo ddatblygu ei gylchedau adio a lluosi ei hun. Ni allai ddefnyddio fflip-flops i storio rhifau deuaidd dros dro oherwydd bod ganddo gyllideb gyfyngedig a nod uchelgeisiol o storio tri deg o gyfernodau ar y tro. Fel y gwelwn yn fuan, cafodd y sefyllfa hon ganlyniadau difrifol.
Erbyn 1939, roedd Atanasov wedi gorffen dylunio ei gyfrifiadur. Nawr roedd angen rhywun â'r wybodaeth gywir i'w adeiladu. Daeth o hyd i berson o'r fath mewn un o raddedigion peirianneg Sefydliad Talaith Iowa o'r enw Clifford Berry. Erbyn diwedd y flwyddyn, roedd Atanasov a Berry wedi adeiladu prototeip bach. Y flwyddyn ganlynol fe wnaethant gwblhau fersiwn lawn o'r cyfrifiadur gyda deg ar hugain o gyfernodau. Yn y 1960au, fe wnaeth awdur a gloddiodd eu hanes ei alw'n Gyfrifiadur Atanasoff-Berry (ABC), ac fe lynodd yr enw. Fodd bynnag, ni ellid dileu'r holl ddiffygion. Yn benodol, roedd gan ABC gamgymeriad o tua un digid deuaidd mewn 10000, a fyddai'n angheuol ar gyfer unrhyw gyfrifiad mawr.
Clifford Berry ac ABC yn 1942
Fodd bynnag, yn Atanasov a'i ABC gall un ddod o hyd i wreiddiau a ffynhonnell yr holl gyfrifiaduron modern. Oni chreodd (gyda chymorth galluog Berry) y cyfrifiadur digidol electronig deuaidd cyntaf? Onid dyma nodweddion sylfaenol y biliynau o ddyfeisiadau sy'n llywio ac yn llywio economïau, cymdeithasau a diwylliannau ledled y byd?
Ond gadewch i ni fynd yn ôl. Nid parth ABC yw'r ansoddeiriau digidol a deuaidd. Er enghraifft, roedd y Bell Complex Number Computer (CNC), a ddatblygwyd tua'r un pryd, yn gyfrifiadur digidol, deuaidd, electromecanyddol a oedd yn gallu cyfrifiadura ar yr awyren gymhleth. Hefyd, roedd ABC a CNC yn debyg gan eu bod yn datrys problemau mewn maes cyfyngedig, ac ni allent, yn wahanol i gyfrifiaduron modern, dderbyn dilyniant mympwyol o gyfarwyddiadau.
Yr hyn sydd ar ôl yw “electronig”. Ond er bod innards mathemategol ABC yn electronig, roedd yn gweithredu ar gyflymder electromecanyddol. Gan nad oedd Atanasov a Berry yn ariannol yn gallu defnyddio tiwbiau gwactod i storio miloedd o ddigidau deuaidd, maent yn defnyddio cydrannau electromecanyddol i wneud hynny. Roedd cannoedd o driawdau, yn perfformio cyfrifiadau mathemategol sylfaenol, wedi'u hamgylchynu gan ddrymiau cylchdroi a pheiriannau dyrnu whirring, lle roedd gwerthoedd canolradd yr holl gamau cyfrifiannol yn cael eu storio.
Gwnaeth Atanasoff a Berry waith arwrol o ddarllen ac ysgrifennu data ar gardiau pwnio ar gyflymder aruthrol trwy eu llosgi â thrydan yn lle eu dyrnu'n fecanyddol. Ond arweiniodd hyn at ei broblemau ei hun: y cyfarpar llosgi oedd yn gyfrifol am 1 gwall fesul 10000 o rifau. Ar ben hynny, hyd yn oed ar eu gorau, ni allai'r peiriant "dyrnu" yn gyflymach nag un llinell yr eiliad, felly dim ond un cyfrifiad yr eiliad y gallai ABC ei wneud gyda phob un o'i ddeg ar hugain o unedau rhifyddol. Am weddill yr amser, eisteddodd y tiwbiau gwactod yn segur, yn ddiamynedd yn “drymio eu bysedd ar y bwrdd” tra bod yr holl beiriannau hyn yn troi'n boenus o araf o'u cwmpas. Aeth Atanasov a Berry â'r ceffyl pedigri i'r drol wair. (Roedd arweinydd y prosiect i ail-greu ABC yn y 1990au yn amcangyfrif cyflymder uchaf y peiriant, gan gymryd i ystyriaeth yr holl amser a dreuliwyd, gan gynnwys gwaith y gweithredwr ar bennu'r dasg, ar bum ychwanegiad neu dynnu yr eiliad. Mae hyn, wrth gwrs, yn gyflymach na chyfrifiadur dynol, ond nid yr un cyflymder, yr ydym yn ei gysylltu â chyfrifiaduron electronig.)
Diagram ABC. Roedd y drymiau'n storio mewnbwn ac allbwn dros dro ar gynwysorau. Roedd y gylched dyrnio cerdyn thyratron a'r darllenydd cerdyn yn cofnodi ac yn darllen canlyniadau cam cyfan o'r algorithm (gan ddileu un o'r newidynnau o'r system hafaliadau).
Daeth y gwaith ar ABC i stop yng nghanol 1942 pan gofrestrodd Atanasoff a Berry ar gyfer y peiriant rhyfel a oedd yn tyfu'n gyflym yn yr Unol Daleithiau, a oedd angen ymennydd yn ogystal â chyrff. Cafodd Atanasov ei alw i Labordy Ordnans y Llynges yn Washington i arwain tîm oedd yn datblygu mwyngloddiau acwstig. Priododd Berry ag ysgrifennydd Atanasov a daeth o hyd i swydd mewn cwmni contract milwrol yng Nghaliffornia er mwyn osgoi cael ei ddrafftio i'r rhyfel. Ceisiodd Atanasov am beth amser roi patent ar ei greadigaeth yn nhalaith Iowa, ond yn ofer. Ar ôl y rhyfel, symudodd ymlaen at bethau eraill ac nid oedd bellach yn ymwneud o ddifrif â chyfrifiaduron. Anfonwyd y cyfrifiadur ei hun i safle tirlenwi yn 1948 i wneud lle yn y swyddfa i raddedig newydd o'r sefydliad.
Efallai y dechreuodd Atanasov weithio'n rhy gynnar. Roedd yn dibynnu ar grantiau prifysgol cymedrol a gallai wario dim ond ychydig filoedd o ddoleri i greu ABC, felly roedd economi yn disodli'r holl bryderon eraill yn ei brosiect. Pe bai wedi aros tan y 1940au cynnar, efallai y byddai wedi derbyn grant gan y llywodraeth ar gyfer dyfais electronig gyflawn. Ac yn y cyflwr hwn - yn gyfyngedig o ran defnydd, yn anodd ei reoli, yn annibynadwy, nid yn gyflym iawn - nid oedd ABC yn hysbyseb addawol am fanteision cyfrifiadura electronig. Gadawodd y peiriant rhyfel Americanaidd, er ei holl newyn cyfrifiadurol, ABC i rydu yn nhref Ames, Iowa.
Peiriannau rhyfel cyfrifiadurol
Creodd a lansiodd y Rhyfel Byd Cyntaf system o fuddsoddiad enfawr mewn gwyddoniaeth a thechnoleg, a’i pharatoi ar gyfer yr Ail Ryfel Byd. Mewn ychydig flynyddoedd yn unig, newidiodd yr arfer o ryfela ar dir a môr i ddefnyddio nwyon gwenwyn, mwyngloddiau magnetig, rhagchwilio o'r awyr a bomio, ac ati. Ni allai unrhyw arweinydd gwleidyddol na milwrol fethu â sylwi ar newidiadau mor gyflym. Roeddent mor gyflym fel y gallai ymchwil a ddechreuwyd yn ddigon cynnar droi'r glorian i un cyfeiriad neu'r llall.
Roedd gan yr Unol Daleithiau ddigonedd o ddefnyddiau ac ymennydd (llawer ohonynt wedi ffoi o'r Almaen Hitler) ac roedd yn bell o'r brwydrau uniongyrchol am oroesiad a goruchafiaeth yn effeithio ar wledydd eraill. Caniataodd hyn i'r wlad ddysgu y wers hon yn arbennig o eglur. Amlygwyd hyn yn y ffaith bod adnoddau diwydiannol a deallusol helaeth wedi'u neilltuo i greu'r arf atomig cyntaf. Buddsoddiad llai hysbys, ond yr un mor bwysig neu lai, oedd y buddsoddiad mewn technoleg radar wedi'i ganoli yn Rad Lab MIT.
Felly derbyniodd maes eginol cyfrifiadura awtomatig ei gyfran o gyllid milwrol, er ar raddfa lawer llai. Rydym eisoes wedi nodi'r amrywiaeth o brosiectau cyfrifiadurol electromecanyddol a gynhyrchwyd gan y rhyfel. Roedd potensial cyfrifiaduron sy'n seiliedig ar gyfnewid yn hysbys, i weddol siarad, gan fod cyfnewidfeydd ffôn gyda miloedd o gyfnewidfeydd wedi bod ar waith ers blynyddoedd lawer erbyn hynny. Nid yw cydrannau electronig wedi profi eu perfformiad ar y fath raddfa eto. Credai'r rhan fwyaf o arbenigwyr y byddai cyfrifiadur electronig yn anochel yn annibynadwy (roedd ABC yn enghraifft) neu'n cymryd gormod o amser i'w adeiladu. Er gwaethaf y mewnlifiad sydyn o arian y llywodraeth, prin oedd y prosiectau cyfrifiadurol electronig milwrol. Dim ond tri a lansiwyd, a dim ond dau ohonynt a arweiniodd at beiriannau gweithredol.
Yn yr Almaen, profodd y peiriannydd telathrebu Helmut Schreyer i'w ffrind Konrad Zuse werth y peiriant electronig dros y "V3" electromecanyddol yr oedd Zuse yn ei adeiladu ar gyfer y diwydiant awyrennol (a elwir yn ddiweddarach yn Z3). Yn y pen draw, cytunodd Zuse i weithio ar ail brosiect gyda Schreyer, a chynigiodd y Sefydliad Ymchwil Awyrennol ariannu prototeip 100-tiwb ar ddiwedd 1941. Ond ymgymerodd y ddau ddyn â gwaith rhyfel â blaenoriaeth uwch yn gyntaf ac yna arafwyd eu gwaith yn ddifrifol gan ddifrod bomio, gan eu gadael yn methu â chael eu peiriant i weithio'n ddibynadwy.
Mae Zuse (dde) a Schreyer (chwith) yn gweithio ar gyfrifiadur electrofecanyddol yn fflat rhieni Zuse yn Berlin
A chrëwyd y cyfrifiadur electronig cyntaf a wnaeth waith defnyddiol mewn labordy cudd ym Mhrydain, lle cynigiodd peiriannydd telathrebu ddull newydd radical o ddadansoddi crypt-ddadansoddi falf. Byddwn yn datgelu'r stori hon y tro nesaf.
Beth arall i'w ddarllen:
• Alice R. Burks ac Arthur W. Burks, Y Cyfrifiadur Electronig Cyntaf: Stori Atansoff (1988)
• David Ritchie, The Computer Pioneers (1986)
• Jane Smiley, Y Dyn A Ddyfeisiodd y Cyfrifiadur (2010)
Ffynhonnell: hab.com