Gurean telefonogune automatikoen gorakada deskribatu zuen, errele-zirkuituek kontrolatzen zituztenak. Oraingoan zientzialariek eta ingeniariek konputagailu digitalen lehen belaunaldian –orain ahaztuta– nola garatu zituzten errele-zirkuituei buruz hitz egin nahi dugu.
Erreleboa bere gailurrean
Gogoratzen baduzu, errele baten funtzionamendua printzipio sinple batean oinarritzen da: elektroiman batek etengailu metaliko bat eragiten du. Erreleboaren ideia 1830eko hamarkadan telegrafoaren negozioko hainbat naturalistak eta ekintzailek proposatu zuten modu independentean. Gero, XIX. mendearen erdialdean, asmatzaileek eta mekanikariek erreleak sare telegrafoen osagai fidagarri eta ezinbesteko bihurtu zituzten. Arlo horretan iritsi zen erreleboaren bizitza bere gorenera: miniaturizatu egin zen, eta ingeniari belaunaldiek hainbat diseinu sortu zituzten, formalki matematikan eta fisikan trebatzen ziren bitartean.
mendearen hasieran, kommutazio automatikoko sistemak ez ezik, ia telefono-sareko ekipo guztiek zuten errele motaren bat edo beste. 1870eko hamarkadakoa da telefoniako lehen erabilpenetako bat, eskuzko etengailuetan. Harpidedunak telefonoaren heldulekua (magneto heldulekua) bihurritu zuenean, seinale bat bidali zen telefono-zentralera, irabiagailua piztuz. Blenker errele bat da, aktibatzen denean, telefono-operadorearen aldagailu-mahaiaren gainean, metalezko pertsiana bat erori zen, eta horrek sarrerako deia adierazten zuen. Ondoren, andre operadoreak entxufea sartu zuen konektorean, errelea berrezarri zen, ondoren motelgailua berriro igotzea posible izan zen, posizio honetan elektroiman batek eusten zuena.
1924rako, Bell ingeniari bik idatzi zuten, eskuzko telefono-zentral tipikoak 10 harpidedun inguru zerbitzatzen zituen. Bere ekipamenduak 40-65 mila errele zituen, eta haien indar magnetiko osoa "10 tona altxatzeko nahikoa zen". Makina etengailudun telefono-zentral handietan, ezaugarri horiek bi biderkatzen ziren. AEBetako telefono-sisteman milioika errele asko erabiltzen ziren, eta kopurua etengabe handitzen ari zen telefonoguneak automatizatu ahala. Telefono-konexio bat errele gutxi batzuetatik ehunka batzuetara zerbitza daiteke, inplikatutako telefono-zentralen kopuruaren eta ekipamenduaren arabera.
Western Electric-en lantegiek, Bell Corporation-en fabrikazio-filialak, errele sorta handia ekoizten zuten. Ingeniariek hainbeste aldaketa sortu dituzte, non txakur-hazle edo uso-zale sofistikatuenek barietate hau inbidiatuko lukete. Errelearen funtzionamendu-abiadura eta sentsibilitatea optimizatu ziren, dimentsioak murriztu ziren. 1921ean, Western Electric-ek ehun oinarrizko motatako ia 5 milioi errele ekoitzi zituen. Masiboena E motako errele unibertsala izan zen, hamarnaka gramo pisatzen zituen gailu laua, ia angeluzuzena. Gehienetan, pieza metaliko estanpatuekin egiten zen, hau da, ekoizpenean teknologikoki aurreratua zen. Kasu hark kontaktuak hautsetik eta inguruko gailuetatik eragindako korronteetatik babesten zituen: normalean erreleak elkarrengandik hurbil muntatzen ziren, ehunka eta milaka errele zituzten racketan. Guztira, E motako 3 mila aldaera garatu ziren, eta horietako bakoitza bihurritu eta kontaktu konfigurazioetan desberdina zen.
Laster, errele hauek etengailu konplexuenetan erabiltzen hasi ziren.
Koordenatu etengailua
1910ean, Gotthilf Betulander-ek, Royal Telegrafverket-eko ingeniariak, Suediako telefono-merkatuaren zatirik handiena (hamarkadetan, ia guztia) kontrolatzen zuen estatu-korporazioan, ideia bat izan zuen. Uste zuen Telegrafverket-en eragiketen eraginkortasuna asko hobetu zezakeela erreleetan oinarritutako guztiz konmutazio-sistema automatikoak eraikiz. Zehatzago esanda, errele-matrizeetan: telefono-lineei konektaturiko altzairuzko hagatxoen saretak, hagatxoen elkarguneetan erreleekin. Etengailu horrek kontaktu irristagarrietan edo birakarietan oinarritutako sistemak baino azkarragoa, fidagarriagoa eta mantentzeko errazagoa izan behar du.
Gainera, Bethulander-ek aukeraketaz eta konexioaz arduratzen diren sistemaren zatiak errele zirkuitu independenteetan bereiztea posible dela pentsatu zuen. Eta gainerako sistema ahots-kanal bat ezartzeko bakarrik erabili behar da, eta, ondoren, beste dei bat zerbitzatzeko askatu. Hau da, Betulander ideiara heldu zen, gerora "common control" (kontrol komuna) deitu ziotena.
Sarrerako deien zenbakia gordetzen duen zirkuituari "grabagailu" deitu zion (beste termino bat erregistroa da). Eta sarean aurkitu eta erabilgarri dagoen konexioa "markatzen" duen eskemari, "markatzailea" deitu zion. Egileak bere sistema patentatu du. Horrelako hainbat geltoki agertu ziren Stockholmen eta Londresen. Eta 1918an, Bethulanderrek berrikuntza amerikar baten berri izan zuen: John Reynolds Bell ingeniariak bost urte lehenago sortu zuen zeharkako etengailua. Etengailu hau Betulander-en diseinuaren oso antzekoa zen, baina erabiltzen zuen n+m mantentze-erreleboa n+m matrize-nodoak, telefonoguneak gehiago zabaltzeko askoz erosoagoa zena. Konexio bat ezarri zenean, euste-barrak pianoko soken "hatzak" estutzen zituen, eta aukeratutako barra matrizean zehar mugitzen zen beste dei batera konektatzeko. Hurrengo urtean, Betulander-ek ideia hori sartu zuen bere etengailuaren diseinuan.
Baina ingeniari gehienek Bithulanderren sorkuntza arraro eta alferrikako konplikatutzat jo zuten. Suediako hiri handienetako sareak automatizatzeko kommutazio sistema aukeratzeko garaia iritsi zenean, Telegrafverket-ek Ericssonek garatutako diseinuaren alde egin zuen. Bethulander etengailuak landa eremuetako telefono-zentral txikietan baino ez ziren erabiltzen: erreleek Ericsson etengailuen automatizazio motorizatua baino fidagarriagoak ziren eta ez zuten zentro bakoitzean mantentze-lanetako teknikaririk behar.
Hala ere, telefono ingeniari amerikarrek beste iritzi bat zuten gai honi buruz. 1930ean, Bell Labs Suediara iritsi zen eta "oso txundituta geratu ziren koordenatuak aldatzeko moduluaren parametroekin". Itzuli zirenean, amerikarrak berehala hasi ziren lanean "1. koordenatu-sistema" izenez ezagutuko zena, hiri handietako panel etengailuak ordezkatuz. 1938rako, halako bi sistema instalatu ziren New Yorken. Laster hiriko telefono-zentraletarako ekipamendu estandar bihurtu ziren, harik eta 30 urte baino gehiago geroago etengailu elektronikoek ordezkatu zituzten arte.
X-Switch No. 1-en osagairik interesgarriena Bell-en garatutako markatzaile berri eta konplexuagoa izan zen. Deitzen duenarengandik deitutakoarengana doan ibilbide bat bilatu nahi zen, elkarri konektatutako hainbat koordenatu-moduluren bidez, horrela telefono-konexioa sortuz. Markatzaileak konexio bakoitza probatu behar izan zuen libre/okupatuta dagoen egoerarako. Horrek baldintzazko logika aplikatzea eskatzen zuen. Robert Chapuis historialariak idatzi zuen bezala:
Aukera baldintzatua da, konexio librea irteera gisa hurrengo mailarako konexio librea duen sare batera sarbidea ematen badu soilik mantentzen baita. Hainbat konexio-multzo nahi diren baldintzak betetzen badituzte, "logika preferenteak" konexio gutxienetako bat hautatzen du...
Gurutze-barra ideia teknologikoen ernalketa gurutzatuaren adibide ezin hobea da. Betulander-ek errele osoko etengailua sortu zuen, gero Reynolds etengailu-matrize batekin hobetu zuen eta ondoriozko diseinua funtzionatzen zuela frogatu zuen. Geroago AT&T-ko ingeniariek etengailu hibrido hau birdiseinatu, hobetu eta koordenatu-sistema 1. zenbakia sortu zuten. Sistema hori lehen bi ordenagailuren osagai bihurtu zen, eta horietako bat informatikaren historian mugarri gisa ezagutzen da gaur egun.
Kalkulu matematikoak (Lan matematikoa)
Erreleek eta haien lehengusu elektronikoek nola eta zergatik lagundu zuten informatika iraultzen ulertzeko, digresio labur bat behar dugu informatika matematikoaren munduan. Horren ondoren, argi geratuko da zergatik dagoen informatika-prozesuen optimizazio eskaera ezkutuan.
mendearen hasieran, zientzia eta ingeniaritza modernoaren sistema osoa kalkulu matematikoak egiten zituzten milaka pertsonen lanean oinarritzen zen. Deitzen zuten ordenagailuak (ordenagailuak)[Nahasketa saihesteko, aurrerantzean terminoa erabiliko da ordenagailuak. - Ohar. per.]. 1820ko hamarkadan, Charles Babbagek sortu zuen (nahiz eta bere aparatuak aurrekari ideologikoak izan). Bere zeregin nagusia taula matematikoen eraikuntza automatizatzea zen, adibidez, nabigaziorako (funtzio trigonometrikoen kalkulua hurbilketa polinomialen bidez 0 gradutan, 0,01 gradu, 0,02 gradu, etab.). Astronomian ere kalkulu matematikoen eskaera handia zegoen: teleskopioen behaketen emaitza gordinak prozesatu behar ziren zeruko esferako eskualde finkoetan (eta behaketen ordu eta dataren menpekotasuna) edo objektu berrien orbitak zehaztea. (adibidez, Halley-ren kometa).
Babbageren garaitik, ordenagailuen beharra esponentzialki hazi da. Elektrizitate konpainiek propietate dinamiko oso konplexuak dituzten potentzia garraiatzeko sistemen portaera ulertu behar zuten. Bessemer altzairuz egindako kanoiek, horizontetik jaurtigaiak jaurtitzeko gai ziren (eta, beraz, helburuaren behaketa zuzenaren ondorioz, jada ez zeuden apuntatuta), gero eta zehatzagoak ziren mahai balistikoak behar zituzten. Kalkulu matematiko ugari inplikatzen zituzten tresna estatistiko berriak (adibidez, karratu txikienen metodoa) gero eta gehiago erabiltzen ziren bai zientzian bai gero eta handiagoa den estatu aparatuan. Unibertsitateek, gobernuko bulegoek eta industria korporazioek normalean emakumeak kontratatzen zituzten informatika sailak sortu zituzten.
Kalkulagailu mekanikoek informatikaren zeregina errazten zuten soilik, baina ez zuten konpondu. Kalkulagailuek eragiketa aritmetikoak bizkortzen zituzten, baina edozein lan zientifiko edo ingeniaritza konplexuak ehunka edo milaka eragiketa behar zituen, eta horietako bakoitzak kalkulagailuak (gizakiak) eskuz egin behar zituen, tarteko emaitza guztiak arretaz grabatuz.
Hainbat faktorek kalkulu matematikoen arazoaren ikuspegi berrien sorreran lagundu zuten. Gauez beren zereginak minez kalkulatzen zituzten zientzialari eta ingeniari gazteek eskuei eta begiei atseden eman nahi izan diete. Proiektu-zuzendariek gero eta diru gehiago gastatzera behartu zituzten ordenagailu ugariren soldatagatik, batez ere Lehen Mundu Gerraren ostean. Azkenik, arazo zientifiko eta ingeniaritza aurreratu asko zailak ziren eskuz kalkulatzea. Faktore horiek guztiek ordenagailu sorta bat sortu zuten, eta Vannevar Bush Massachusettseko Teknologia Institutuko (MIT) ingeniari elektrikoaren gidaritzapean egin zen lana.
Analizatzaile diferentziala
Orain arte, historia inpertsonala izan da askotan, baina orain pertsona zehatzei buruz gehiago hitz egingo dugu. Glory-k panelaren etengailuaren sortzaileak, E motako errelearen eta markatzaile fidagarriaren zirkuitua saihestu zituen. Ez dira haiei buruzko anekdota biografikorik ere gorde. Publikoki eskuragarri dauden froga bakarrak sortu zituzten makinen aztarn fosilizatuak dira.
Orain pertsonen eta bere iraganaren ulermen sakonago bat lor dezakegu. Baina jada ez ditugu etxeko ganbaretan eta tailerretan gogor lan egiten zutenak ezagutuko: Morse eta Vail, Bell eta Watson. Mundu Gerraren amaieran, asmatzaile heroikoen garaia ia amaitu zen. Thomas Edison trantsiziozko figuratzat har daiteke: bere karreraren hasieran kontratatutako asmatzailea izan zen, eta amaiera aldera “asmakizunen fabrika” baten jabe bihurtu zen. Ordurako, teknologia berri aipagarrienen garapena erakundeen eremua bihurtu zen —unibertsitateak, ikerketa sail korporatiboak, gobernuko laborategiak—. Atal honetan hitz egingo dugun pertsonak horrelako erakundeetakoak ziren.
Hartu Vanivar Bush adibidez. 1919an iritsi zen MITera, 29 urte zituela. 20 urte pasatxo beranduago, AEBen Bigarren Mundu Gerran parte hartzea eragin zutenen artean egon zen, eta finantzaketa publikoa handitzen lagundu zuen, eta horrek betiko aldatu zuen gobernuaren, akademiaren eta zientziaren eta teknologiaren garapenaren arteko harremana. Baina artikulu honen xedeetarako, 1920ko hamarkadaren erdialdetik Bush laborategian garatu diren eta kalkulu matematikoen problema ebazteko xedea zuten makina batzuk interesatzen zaizkigu.
MIT, berriki Boston erdialdetik Cambridgeko Charles Riverfrontera joan zena, oso lotuta zegoen industriaren beharretara. Bushek berak, bere katedraz gain, finantza-interesak zituen hainbat elektronika negoziotan. Beraz, ez zaitu harritu behar Bush eta bere ikasleak gailu informatiko berrian lan egitera eraman zituen arazoa elektrizitate-industrian sortu izana: transmisio-lineen portaera simulatzea karga gailurreko baldintzetan. Jakina, hau ordenagailuek izan ditzaketen aplikazio ugarietako bat baino ez zen: kalkulu matematiko neketsuak egiten ziren nonahi.
Bushek eta bere lankideek bi makina eraiki zituzten lehenik, produktu integrafoak deitu zieten. Baina MIT makina ospetsu eta arrakastatsuena beste bat izan zen - analizatzaile diferentziala1931n amaitu zen. Elektrizitatearen transmisioaren arazoak ebatzi zituen, elektroien orbitak kalkulatu zituen, erradiazio kosmikoaren ibilbideak Lurraren eremu magnetikoan eta askoz gehiago. Mundu osoko ikertzaileek, konputazio-ahalmenaren beharra zuten, analizatzaile diferentzialaren dozenaka kopia eta aldaera sortu zituzten 1930eko hamarkadan. Batzuk Meccanokoak ere badira (markaren amerikar haurrentzako eraikuntza-multzoen analogo ingelesa ).
Analizatzaile diferentziala ordenagailu analogikoa da. Funtzio matematikoak metalezko hagatxo birakariak erabiliz kalkulatu ziren, bakoitzaren biraketa-abiadurak balio kuantitatiboren bat islatzen zuen. Motorrak haga independente bat gidatzen zuen - aldagai bat (normalean denbora adierazten zuen), eta horrek beste hagak (aldagai diferentzial desberdinak) biratu zituen konexio mekanikoen bidez, eta funtzio bat kalkulatu zen sarrerako biraketa-abiaduran oinarrituta. Kalkuluen emaitzak paperean marraztu ziren kurba moduan. Osagai garrantzitsuenak integratzaileak ziren -disko gisa biratzen ziren gurpilak-. Integratzaileek kurba baten integrala kalkula lezakete eskuzko kalkulu aspergarririk gabe.
Analizatzaile diferentziala. Modulu integrala - estalki altxatu batekin, leihoaren albotik kalkuluen emaitzen taulak daude, eta erdian - konputagailuen hagaxken konplexua.
Analizatzailearen osagaietako batek ere ez zuen konmutazio-errele diskretu edo etengailu digitalik. Orduan, zergatik ari gara gailu honi buruz hitz egiten? Erantzuna da laugarrena familiako autoa.
1930eko hamarkadaren hasieran, Bush Rockefeller Fundazioa gorteatzen hasi zen analizatzailea gehiago garatzeko finantzaketa lortzeko. Warren Weaver, fundazioko natur zientzien saileko burua, hasiera batean konbentzitu gabe zegoen. Ingeniaritza ez zen bere espezialitatea. Hala ere, Bushek bere makina berriak aplikazio zientifikoetarako duen potentzial mugagabea aldarrikatu zuen, batez ere biologia matematikoan, Weaverren proiekturik gogokoena. Bushek ere hobekuntza ugari hitzeman zizkion analizatzaileari, besteak beste, "analisia arazo batetik bestera azkar aldatzeko gaitasuna, telefono-zentrala bezala". 1936an, bere ahaleginak 85 dolar diru-laguntzarekin saritu zituen gero Rockefeller Differential Analyzer izeneko gailu berri bat eraikitzeko.
Kalkulagailu praktiko gisa, analizatzaile hau ez zen aurrerapen nabarmena izan. Bushek, MITeko presidenteorde eta ingeniaritza saileko dekano bihurtu zena, ezin izan zion denbora asko eman garapenaren gidaritzapean. Izan ere, laster erretiratu zen, Washingtoneko Carnegie Institution-eko presidente karguak hartuz. Bushek gerra zetorrela sentitu zuen, eta indar armatuen beharrizanei erantzun ziezaieketen hainbat ideia zientifiko eta industrial zituen. Hau da, boterearen erdigunetik gertuago egon nahi zuen, non gai batzuen konponbidean modu eraginkorragoan eragin zezakeen.
Aldi berean, diseinu berriak agindutako arazo teknikoak laborategiko langileek konpondu zituzten, eta laster zeregin militarretara bideratzen hasi ziren. Rockefeller makina 1942an bakarrik amaitu zen. Militarrek artilleriarako mahai balistikoak linean ekoizteko erabilgarria iruditu zitzaien. Baina laster gailu hau eklipsatu zen Digitala ordenagailuak - zenbakiak ez kantitate fisiko gisa irudikatzen, baizik eta modu abstraktuan, etengailuen posizioen laguntzarekin. Gertatu zen Rockefeller analizatzaileak berak etengailu horietako dezente erabili zituela, errele-zirkuituez osatuta.
Shannon
1936an, Claude Shannonek 20 urte besterik ez zituen, baina jada Michiganeko Unibertsitatean lizentziatua zen ingeniaritza elektrikoan eta matematikan lizentziatua. MITera iragarki-ohol batean jarritako flyer batek ekarri zuen. Vannevar Bush laguntzaile berri baten bila zebilen analizatzaile diferentziala lantzeko. Shannonek dudarik gabe aurkeztu zuen bere eskaera eta laster arazo berriekin lanean aritu zen gailu berria forma hartzen hasi aurretik.
Shannon ez zen Bush bezalakorik. Ez zen ez enpresaburua, ez inperio akademikoa eraikitzailea, ez administratzailea. Bizitza osoan jolasak, puzzleak eta entretenimendua maite zituen: xakea, malabarismoak, labirintoak, kriptogramak. Bere garaiko gizon askok bezala, gerra garaian Shannonek negozio serioetara dedikatu zuen: Bell Labs-en kargu bat izan zuen gobernu-kontratu baten arabera, bere gorputz ahula soldadutza militarretatik babesten zuena. Garai honetan suaren kontrolari eta kriptografiari buruz egin zituen ikerketek informazioaren teoriari buruzko oinarrizko lanetara eraman zuten (ez dugu ukituko). 1950eko hamarkadan, gerra eta haren ondorioak baretu zirenean, Shannon MIT-en irakaskuntzara itzuli zen, bere denbora librea dibertsioetan emanez: zenbaki erromatarrekin soilik lan egiten zuen kalkulagailua; makina bat, piztean, handik beso mekaniko bat agertu eta makina itzali zuen.
Shannonek topatu zuen Rockefeller makinaren egitura logikoki 1931ko analizatzailearena zen, baina osagai fisiko guztiz desberdinetatik eraiki zen. Bush konturatu zen makina zaharretako hagak eta engranaje mekanikoek haien eraginkortasuna murrizten zutela: kalkuluak egiteko, makina sintonizatzea beharrezkoa zen, mekanikari trebeen lan-ordu asko behar zituena.
Analizatzaile berriak gabezia hori galdu du. Bere diseinuaren muinean ez zegoen hagaxkak dituen mahai bat, koordenatu-etengailu bat baizik - Bell Labsek oparitutako prototipo gehigarria. Ardatz zentral batetik potentzia transmititu beharrean, modulu integral bakoitza motor elektriko batek gidatzen zuen modu independentean. Makina arazo berri bat konpontzeko konfiguratzeko, nahikoa zen koordenatu matrizean erreleak konfiguratzea integratzaileak nahi den sekuentzian konektatzeko. Zinta zulatu-irakurgailu batek (beste telekomunikazio-gailu batetik hartutakoa, teletipo-erroilu batetik) makinaren konfigurazioa irakurtzen zuen, eta errele-zirkuitu batek zintaren seinalea matrizerako kontrol-seinale bihurtzen zuen; integratzaileak.
Makina berria konfiguratzeko askoz azkarragoa eta errazagoa ez ezik, aurrekoa baino azkarragoa eta zehatzagoa ere izan zen. Arazo konplexuagoak ebatzi ditzake. Gaur egun, ordenagailu hau primitibotzat jo daiteke, nahiz eta bitxikeriatzat jo, baina orduan behatzaileei lanean gogo handi bat (edo agian ikaragarria) iruditu zitzaien:
Izan ere, robot matematiko bat da. Elektrizitatez elikatzen den automata bat giza garunari konputazio eta analisi astunaren zama kentzeko ez ezik, konponbide mentaletik haratago matematika-arazoei aurre egiteko eta ebazteko ere diseinatua.
Shannon zentratu zen paperezko zintaren datuak "garunaren" argibide bihurtzeko, eta errele zirkuitua izan zen eragiketa honen arduraduna. Zirkuituaren egituraren eta aljebra boolearraren egitura matematikoen arteko korrespondentziari buruz arreta jarri zuen, Michigan-en azken ikasturtean ikasi zuena. Hau bere eragigaiak ziren aljebra bat da EGIA eta GEZURRA, eta operadoreak ETA, EDO, EZ etab. Aljebra, enuntziatu logikoei dagokiena.
1937ko uda Manhattango Bell Labs-en lanean eman ondoren (errele-zirkuituei buruz pentsatzeko leku aproposa), Shannonek bere master-tesia idatzi zuen, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits. Alan Turingek aurreko urtean egindako lanarekin batera, Shannonen tesia konputazio-makinen zientziaren oinarria izan zen.
1940ko eta 1950eko hamarkadetan, Shannonek hainbat makina informatiko/logiko eraiki zituen: THROBAC erromatar kalkulagailu bat, xake amaierako makina bat eta Teseo, sagu elektromekaniko batek gidatutako labirinto bat (argazkian)
Shannon-ek aurkitu zuen proposizio-ekuazio logikoen sistema zuzenean mekanikoki bihur zitekeela erreleen etengailuen zirkuitu fisiko batean. Honela ondorioztatu zuen: "Hitzak erabiliz urrats kopuru finitu batean deskriba daitekeen ia edozein eragiketa BADA, ETA, EDO etab., automatikoki egin daitezke erreleek. Esate baterako, bi etengailu kontrolatutako errele seriean konektaturik logiko bat osatzen dute И: korrontea hari nagusitik igaroko da bi elektroimanak etengailuak ixteko aktibatuta daudenean soilik. Aldi berean, bi errele forma paraleloan konektatuta OR: korrontea zirkuitu nagusitik igarotzen da, elektroimanetako batek aktibatuta. Horrelako zirkuitu logiko baten irteerak beste errele batzuen elektroimanak bultzatu ditzake eragiketa logiko konplexuagoak sortzeko (A. И B) edo (C И G).
Shannonek bere metodoak sortutako zirkuituen hainbat adibide dituen eranskin batekin amaitu zuen tesia. Aljebra boolearraren eragiketak aritmetika bitarraren (hau da, zenbaki bitarrak erabiliz) oso antzekoak direnez, errele bat nola eraiki zitekeen "bitar batutzaile elektriko" batean, hau da, batutzaile bitarra deitzen diogu. Hilabete batzuk geroago, Bell Labs-eko zientzialari batek halako gehigarri bat egin zuen sukaldeko mahaian.
Stibitz
George Stibitz, Manhattan-eko Bell Labs egoitzako matematika saileko ikertzaileak, ekipamendu arraro bat ekarri zuen etxera 1937ko azaroko arratsalde ilun batean. Bateriaren zelula lehorrak, hardware paneletarako bi argi txiki eta zakarrontzi batean aurkitutako U motako errele pare bat. Hari batzuk eta zabor batzuk gehituz, zifra bateko bi zenbaki bitar gehitzeko (sarrerako tentsio baten presentzia edo eza adierazten duena) eta bonbillak erabiliz bi zifrako zenbaki bat atera zezakeen gailu bat muntatu zuen: bat piztuta, zero. off egiteko.
Binary Stiebits gehigarria
Stiebitz, prestakuntzaz fisikariari, errele-imanen propietate fisikoak ebaluatzeko eskatu zioten. Ez zuen erreleekin batere esperientziarik eta, beraz, Bell telefono-zirkuituetan haien erabilera aztertzen hasi zen. George laster antzeman zituen zirkuitu batzuen eta eragiketa aritmetiko bitarren arteko antzekotasunak. Intrigatuta, bere alboko proiektua muntatu zuen sukaldeko mahaian.
Hasieran, Stiebitzen erreleboekin nahastea interes gutxi piztu zuen Bell Labs-eko zuzendaritzaren artean. Baina 1938an, ikerketa taldeko buruak Georgeri galdetu zion ea bere kalkulagailuak zenbaki konplexuekin eragiketa aritmetikoak egiteko erabil zitezkeen (adib. a+biNon i zenbaki negatibo baten erro karratua da). Agertu zen Bell Labs-eko hainbat informatika-sailek etengabe ari zirela halako zenbakiak biderkatu eta zatitu behar izanagatik. Zenbaki konplexu baten biderketak lau eragiketa aritmetiko behar zituen mahaigaineko kalkulagailuan, zatiketa - 16 eragiketa. Stiebitzek esan zuen arazoa konpondu zezakeela eta makina bat diseinatu zuen horrelako kalkuluak egiteko.
Azken diseinua, Samuel Williams telefono ingeniariak metalean gorpuztua, Zenbaki Konplexuaren Konputagailu edo Konputagailu Konplexua deitzen zen, eta 1940an ekoizten hasi zen. Kalkuluak egiteko, 450 errele erabili ziren, tarteko emaitzak hamar koordenatu etengailutan gorde ziren. Datuak roll teletipo baten bidez sartu eta jaso ziren. Bell Labs-eko sailek teleinprimagailu horietako hiru instalatu dituzte, konputazio-potentziaren eskaera handia dela adieraziz. Erreleak, matrizea, teletipoak - modu guztietan Bell sistemaren produktua zen.
Complex Computer-en ordurik onena 11ko irailaren 1940n jo zuen. Stiebitzek ordenagailuari buruzko txosten bat aurkeztu zuen Dartmouth College-ko American Mathematical Society-ren bilera batean. Handik 400 kilometrora dagoen Manhattaneko Complex Computer-era telegrafiko konexioa zuen teleinprimagailu bat instalatzea antolatu zuen bertan. Nahi zutenek telemakina batera joan, arazoaren baldintzak teklatuan sartu eta minutu bat baino gutxiagoan telemakina magiaz inprimatzen duen emaitza ikus zezaketen. Berritasuna probatu zutenen artean, John Mauchly (John Mauchly) eta John von Neumann (John von Neumann) zeuden, eta horietako bakoitzak paper garrantzitsua izango du gure istorioaren jarraipenan.
Bileraren parte-hartzaileek etorkizuneko munduari begirada labur bat ikusi zuten. Geroago, ordenagailuak hain garestitu ziren, non administratzaileek ezin izan zuten gehiago utzi inaktibo eserita, erabiltzaileak kokotsa urratzen zuen bitartean kudeaketa kontsolaren aurrean, gero zer idatzi behar zuen galdezka. Datozen 20 urteetan, zientzialariek erabilera orokorreko ordenagailuak nola eraiki pentsatuko dute, haietan datuak sartzeko zain egongo direnak, baita beste zerbaitetan lan egiten duten bitartean ere. Eta gero beste 20 urte pasako dira informatika-modu interaktibo hori eguneroko ordena bihurtu arte.
Stiebits Dartmouth Interactive Terminalean 1960ko hamarkadan. Dartmouth College aitzindaria izan zen informatika interaktiboan. Stiebitz unibertsitateko irakasle izan zen 1964an
Harritzekoa da, konpontzen dituen zereginak izan arren, Complex Computer estandar modernoen arabera ez dela batere ordenagailu bat. Zenbaki konplexuen aritmetika eta ziurrenik antzeko beste zeregin batzuk egin ditzake, baina ez helburu orokorrekoak. Ez zen programagarria. Ezin zituen eragiketak ausaz edo behin eta berriz egin. Zenbait kalkulu aurrekoek baino askoz hobeto egiteko gai zen kalkulagailua zen.
Bigarren Mundu Gerra hasi zenean, Stibitz-en gidaritzapean, II. eredua, III.a eta IV. eredua izeneko ordenagailu sorta bat sortu zen Bell-en (Ordenagailu konplexua, hurrenez hurren, I. eredua izendatu zuten). Horietako gehienak Defentsa Nazionaleko Ikerketa Batzordeak eskatuta eraiki ziren, eta Vanevar Bushek zuzentzen zuen. Stiebitzek makinen diseinua hobetu zuen funtzioen aldakortasun eta programagarritasun handiagoari dagokionez.
Esaterako, Kalkulagailu balistikoa (gero III eredua) hegazkinen aurkako suteak kontrolatzeko sistemen beharretarako garatu zen. 1944an jarri zuten martxan Fort Bliss-en (Texas). Gailuak 1400 errele zituen eta eragiketa matematikoen programa bat exekutatu zezakeen, begiztatutako paper-zinta batean argibide-sekuentzia batek zehaztuta. Sarrerako datuak dituen zinta bat bereizita bidali da, eta datu taulakoak bereizita. Honek, adibidez, funtzio trigonometrikoen balioak azkar aurkitzea ahalbidetu zuen benetako kalkulurik gabe. Bell ingeniariek bilaketa-zirkuitu bereziak garatu zituzten (ehiza-zirkuitu), zinta aurrera/atzera arakatu eta nahi den taula-balioaren helbidea bilatzen zuten, kalkuluak gorabehera. Stibitz-ek aurkitu zuen bere III ereduko ordenagailuak, gauez eta egunez klik eginez, 25-40 ordenagailu ordezkatu zituela.
Bell Model III Errele-erreleboak
V modeloak ez zuen soldadutzara joateko astirik izan. Are polifazetikoa eta indartsuagoa bihurtu da. Ordezkatu zuen ordenagailu kopurua ebaluatzen badugu, orduan III eredua baino hamar aldiz handiagoa zen gutxi gorabehera. 9 mila errele dituzten hainbat informatika-moduluk hainbat geltokitako sarrera-datuak jaso ditzakete, non erabiltzaileek zeregin ezberdinen baldintzak sartzen zituzten. Estazio bakoitzak zinta irakurgailu bat zuen datuak sartzeko eta bost argibideetarako. Horri esker, zeregin bat kalkulatzerakoan hainbat azpierrutina deitzea posible zen zinta nagusitik. Kontrol-modulu nagusiak (funtsean sistema eragilearen analogo bat) informatika-moduluen artean argibideak banatzen zituen haien erabilgarritasunaren arabera, eta programek baldintzapeko adarrak egin ditzakete. Jada ez zen kalkulagailua soilik.
Mirarien urtea: 1937
1937a ordenagailuen historian inflexio puntutzat har daiteke. Urte hartan, Shannon eta Stiebitz-ek errele-zirkuituen eta funtzio matematikoen arteko antzekotasunak nabaritu zituzten. Aurkikuntza hauek Bell Labs makina digital garrantzitsu batzuk sortzera eraman zuten. Nolakoa zen -edo ordezkapena ere-, telefono-errele xume bat, bere forma fisikoa aldatu gabe, matematika eta logika abstraktuaren gorpuzte bihurtu zenean.
Urte berean argitalpenaren urtarrileko zenbakian London Mathematical Society-ren aktak Alan Turing matematikari britainiarrak "On computable numbers in relation to » (Zenbaki konputagarriei buruz, Entscheidungsproblemrako aplikazio batekin). Konputazio-makina unibertsal bat deskribatu zuen: egileak argudiatu zuen giza kalkulagailuen baliokide diren ekintzak egin ditzakeela. Turing, aurreko urtean Princeton Unibertsitateko graduondoko eskolan sartu zena, errelebo-zirkuituek ere interesatu zuten. Eta, Bush bezala, Alemaniarekiko gerraren mehatxu gero eta handiagoak kezkatzen du. Beraz, hirugarrenen proiektu kriptografiko bat hartu zuen, mezu militarrak zifratzeko erabil zitekeen biderkatzaile bitar bat. Turingek unibertsitateko makina dendan egindako erreleetatik eraiki zuen.
1937an ere, Howard Aiken ustezko ordenagailu automatiko batean pentsatzen ari zen. Aikenek, Harvardeko ingeniaritza elektrikoko graduondoko ikasleak, bere kalkulu asko egin zituen kalkulagailu mekaniko batekin eta matematikako kalkulu-orrietako liburu inprimatuekin. Errutina hori kenduko zuen diseinu bat proposatu zuen. Lehendik zeuden gailu informatikoek ez bezala, prozesuak automatikoki eta ziklikoki prozesatu behar zituen, aurreko kalkuluen emaitzak hurrengoetarako sarrera gisa erabiliz.
Bien bitartean, Nippon Electric Company-n, Akira Nakashima telekomunikazio ingeniaria errele-zirkuituen eta matematikaren arteko konexioak aztertzen aritu zen 1935az geroztik. Azkenik, 1938an, Shannonek urtebete lehenago aurkitu zuen errele-zirkuituen baliokidetasuna boolear aljebrarekin modu independentean frogatu zuen.
Berlinen, Konrad Zuse, lanean behar diren kalkulu amaigabeez nekatuta aeronautika ingeniari ohia, bigarren ordenagailu bat eraikitzeko funts bila zebilen. Ezin izan zuen bere lehen gailu mekanikoa, V1-a, modu fidagarrian funtzionatzea, beraz, errele-ordenagailu bat egin nahi zuen, eta bere lagun Helmut Schreyer telekomunikazio ingeniariarekin garatu zuena.
Telefono-erreleen unibertsaltasuna, logika matematikoari buruzko ondorioak, adimen distiratsuen lan harrigarrietatik kentzeko nahia - hori guztia korapilatu zen eta makina logiko mota berri baten ideia sortu zen.
ahaztutako belaunaldia
1937ko aurkikuntza eta garapenen fruituak hainbat urtez heldu behar izan zituen. Gerra ongarririk indartsuena zela frogatu zen, eta bere etorrerarekin, errele-ordenagailuak agertzen hasi ziren beharrezko espezializazio teknikoa zegoen tokian. Logika matematikoa ingeniaritza elektrikoaren mahasti bihurtu da. Ordenagailu programagarrien forma berriak sortu ziren —ordenagailu modernoen lehen zirriborroa—.
Stiebitz makinez gain, 1944rako AEBek Harvard Mark I/IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) harro har zezaketen, Aikenen proposamenaren emaitza. Izen bikoitza ingurune akademikoaren eta industriaren arteko harremanak okertzearen ondorioz sortu zen: denek aldarrikatu zuten gailua. Mark I/ASCC-ek erreleen kontrol-zirkuituak erabiltzen zituen, baina modulu aritmetiko nagusia IBM kalkulagailu mekanikoaren arkitekturan eraiki zen. Makina AEBetako Ontzigintza Bulegoaren beharretarako sortu zen. Bere Mark II oinordekoa 1948an hasi zen lanean Armadaren proba-gunean, eta bere eragiketa guztiak erreleboetan soilik oinarritzen ziren: 13 erreleboan.
Zusek hainbat errele ordenagailu eraiki zituen gerra garaian, gero eta konplexuagoak. Gorena V4 izan zen, Bell Model V bezala, azpierrutinei deitzeko eta baldintzazko jauziak egiteko konfigurazioak barne. Japonian material eskasia zela eta, Nakashima eta bere herrikideen diseinuetako bat ere ez zen metalean gorpuzten herrialdea gerratik errekuperatu zen arte. 1950eko hamarkadan, sortu berri den Kanpo Merkataritza eta Industria Ministerioak bi errele makina sortzea finantzatu zuen, bigarrena 20 errelebo zituen munstroa zen. Sorkuntzan parte hartu zuen Fujitsu-k bere produktu komertzialak garatu ditu.
Gaur egun, makina hauek ia erabat ahaztuta daude. Izen bakarra geratzen da memorian - ENIAC (ENIAC). Ahazteko arrazoia ez dago haien konplexutasunarekin, edo gaitasunekin, edo abiadurarekin. Zientzialariek eta ikertzaileek aurkitutako erreleen propietate konputazionalak eta logikoak etengailu gisa jokatu dezaketen edozein gailuri aplikatzen zaizkio. Eta gertatu zen antzeko beste gailu bat eskuragarri zegoela - elektroniko errele batek baino ehunka aldiz azkarrago funtziona dezakeen etengailua.
Bigarren Mundu Gerrak informatika-makinen historian izan duen garrantzia agerikoa izan beharko litzateke jada. Gerra ikaragarriena makina elektronikoen garapenaren bultzada izan zen. Bere sorrerak etengailu elektronikoen hutsune nabariak gainditzeko behar ziren baliabideak askatu zituen. Ordenagailu elektromekanikoen nagusitasuna laburra izan zen. Titanek bezala, beren seme-alabek irauli zituzten. Erreleek bezala, kommutazio elektronikoa telekomunikazioen industriaren beharretatik sortu zen. Eta nondik datorren jakiteko, gure historia atzera egin behar dugu irratiaren aroaren hasieraraino.
Iturria: www.habr.com