Yn ús beskreaun de opkomst fan automatyske telefoan switches, dy't waarden regele mei help fan relay circuits. Dizze kear wolle wy prate oer hoe't wittenskippers en yngenieurs relay-sirkels ûntwikkelen yn 'e earste - no fergetten - generaasje fan digitale kompjûters.
Relay op syn hichtepunt
As jo it ûnthâlde, is de wurking fan in estafette basearre op in ienfâldich prinsipe: in elektromagnet betsjinnet in metalen switch. It idee fan in estafette waard selsstannich foarsteld troch ferskate natuerkundigen en ûndernimmers yn 'e tillegraafbedriuw yn' e jierren 1830. Doe, yn 'e midden fan' e XNUMXe ieu, makken útfiners en meganika relais yn in betrouber en ûnmisber komponint fan telegraafnetwurken. It wie yn dit gebiet dat it libben fan 'e estafette har hichtepunt berikte: it waard miniaturisearre, en generaasjes fan yngenieurs makken in myriade fan ûntwerpen, wylst se formeel trainden yn wiskunde en natuerkunde.
Oan it begjin fan 'e 1870e iuw befette net allinich automatyske skeakelsystemen, mar ek hast alle tillefoannetwurkapparatuer in soarte fan estafette. Ien fan 'e ierste gebrûk yn telefoankommunikaasje datearret út 'e XNUMX's, yn hânliedings. Doe't de abonnee draaide de telefoan handgreep (magneto handgreep), in sinjaal stjoerd nei de telefoan útwikseling, draaien op de blender. In blanker is in estafette dat, as it wurdt trigger, in metalen flap falt op it skeakelburo fan 'e telefoanoperator, wat in ynkommende oprop oanjout. Doe sette de jonge frou-operator de stekker yn 'e connector, it estafette waard weromset, wêrnei't it mooglik wie om de flap wer op te heffen, dy't yn dizze posysje holden waard troch de elektromagneet.
Tsjin 1924, skreaunen twa Bell-yngenieurs, tsjinne de typyske hânmjittige telefoanútwikseling sa'n 10 abonnees. Har apparatuer befette 40-65 tûzen relais, wêrfan de totale magnetyske krêft "genôch wie om 10 ton op te heljen." Yn grutte telefoansintrales mei masineswitches waarden dizze skaaimerken fermannichfâldige mei twa. In protte miljoenen estafette waarden brûkt troch de hiele Amerikaanske telefoan systeem, en it oantal waard hieltyd tanimme as telefoan útwikselings waarden automatisearre. Ien telefoanferbining koe wurde betsjinne troch in pear oant inkele hûnderten estafettes, ôfhinklik fan it oantal en de apparatuer fan de belutsen telefoansintrales.
De fabriken fan Western Electric, in produsearjende dochterûndernimming fan 'e Bell Corporation, produsearren in grut oanbod fan relais. Yngenieurs hawwe safolle oanpassings makke dat de meast ferfine hûnefokkers as dowenhâlders dizze ferskaat soene benijd wurde. De wurking snelheid en gefoelichheid fan it estafette waarden optimalisearre, en de ôfmjittings waarden fermindere. Yn 1921 produsearre Western Electric hast 5 miljoen relais fan hûndert basistypen. De populêrste wie it Type E universele estafette, in plat, hast rjochthoekich apparaat dat ferskate tsientallen grammen woech. Foar it grutste part waard it makke fan stimpele metalen dielen, d.w.s. it wie technologysk avansearre yn produksje. De húsfesting beskerme de kontakten fan stof en opwekke streamingen fan oanbuorjende apparaten: meastentiids waarden de estafettes ticht by elkoar fêstmakke, yn rekken mei hûnderten en tûzenen relais. In totaal fan 3 Type E farianten waarden ûntwikkele, elk mei ferskillende winding en kontakt konfiguraasjes.
Al gau begûnen dizze relais te brûken yn 'e meast komplekse skeakels.
Koördinearje commutator
Yn 1910 hie Gotthilf Betulander, in yngenieur by Royal Telegrafverket, de steatskorporaasje dy't it grutste part fan 'e Sweedske telefoanmerk kontrolearre (desennia lang hast allegear), in idee. Hy leaude dat hy de effisjinsje fan 'e operaasjes fan Telegrafverket gâns ferbetterje koe troch automatyske skeakelsystemen folslein basearre op relais te bouwen. Mear krekter, op estafettematriksen: rasters fan stielen stangen ferbûn oan telefoanlinen, mei estafettes op de krusingen fan de stangen. Sa'n skeakel moat flugger, betrouberder en makliker te ûnderhâlden wêze as systemen basearre op glidende of draaiende kontakten.
Boppedat kaam Betulander op it idee dat it mooglik wie om de seleksje- en ferbiningsdielen fan it systeem te skieden yn selsstannige estafettekringen. En de rest fan it systeem moat allinich brûkt wurde om in stimkanaal te fêstigjen, en dan befrijd wurde om in oare oprop te behanneljen. Dat is, Betulander kaam mei in idee dat letter "mienskiplike kontrôle" neamd waard.
Hy neamde it circuit dat bewarret de ynkommende oprop nûmer "recorder" (in oare term is register). En it circuit dat in beskikbere ferbining fynt en "markearret" yn it raster wurdt in "marker" neamd. De skriuwer patintearre syn systeem. Ferskate sokke stasjons ferskynden yn Stockholm en Londen. En yn 1918 learde Betulander oer in Amerikaanske ynnovaasje: de koördinaatskeakel, makke troch Bell-yngenieur John Reynolds fiif jier earder. Dizze switch wie heul gelyk oan it ûntwerp fan Betulander, mar it brûkte n+m tsjinst estafette n+m matrixknooppunten, wat folle handiger wie foar de fierdere útwreiding fan telefoansintrales. By it meitsjen fan in ferbining klemde de hâldbalke de "fingers" fan 'e pianosnaar en de seleksjebalke beweecht lâns de matrix om te ferbinen mei in oare oprop. It folgjende jier ferwurke Betulander dit idee yn syn switch-ûntwerp.
Mar de measte yngenieurs beskôge Betulander syn skepping nuver en ûnnedich kompleks. Doe't it tiid kaam om in wikselsysteem te selektearjen om de netwurken fan 'e grutste stêden fan Sweden te automatisearjen, keas Telegrafverket in ûntwerp ûntwikkele troch Ericsson. Betulander-switches waarden allinnich brûkt yn lytse telefoansintrales op it plattelân: de estafettes wiene betrouberer as de motorisearre automatisearring fan Ericsson-skeakels en fereaskje gjin ûnderhâldstechnisy by elke wiksel.
Lykwols, Amerikaanske telefoan yngenieurs hiene in oare miening oer dizze saak. Yn 1930 kamen Bell Labs-spesjalisten nei Sweden en wiene "tige ûnder de yndruk fan de parameters fan 'e koördinaat-skeakelmodule." Doe't de Amerikanen weromkamen, begûnen se fuortendaliks te wurkjen oan wat bekend waard as it nûmer 1-koördinaatsysteem, en ferfong paniel-skeakels yn grutte stêden. Tsjin 1938 waarden twa sokke systemen yn New York ynstallearre. Se waarden al rillegau standert apparatuer foar stêd telefoansintrales, oant elektroanyske switches ferfongen se mear as 30 jier letter.
De meast nijsgjirrige komponint fan X-Switch No.. 1 wie in nij, mear komplekse marker ûntwikkele by Bell. It wie de bedoeling om te sykjen nei in frije rûte fan de beller nei de beroppen troch ferskate oan elkoar ferbûne koördinaatmodules en dêrmei in telefoanferbining te meitsjen. De marker moast ek elke ferbining testen foar de frije / drokte steat. Dit easke de tapassing fan betingsten logika. As histoarikus Robert Chapuis skreau:
De kar is betingst om't in frije ferbining allinich wurdt hâlden as it tagong jout ta in raster dat in frije ferbining hat nei it folgjende nivo as syn útfier. As ferskate sets ferbinings foldogge oan de winske betingsten, dan selekteart de "foarkarslogika" ien fan 'e minste ferbiningen ...
De koördinaatskeakel is in geweldich foarbyld fan it krúsbefruchting fan technologyske ideeën. Betulander makke syn all-relay switch, doe ferbettere it mei in Reynolds switching matrix en bewiisde de prestaasjes fan it resultearjende ûntwerp. AT&T yngenieurs letter opnij ûntwurpen dizze hybride switch, ferbettere it, en makke Coordinate System No.. 1. Dit systeem doe waard in komponint fan twa iere kompjûters, ien dêrfan is no bekend as in mylpeal yn 'e skiednis fan Computing.
Wiskundige arbeid
Om te begripen hoe en wêrom relais en har elektroanyske neven holpen de komputer revolúsjonearje te meitsjen, hawwe wy in koarte tocht nedich yn 'e wrâld fan kalkulaasje. Dêrnei sil dúdlik wurde wêrom't d'r in ferburgen fraach wie foar optimisaasje fan komputerprosessen.
Oan it begjin fan 'e 20e ieu wie it hiele systeem fan moderne wittenskip en technyk basearre op it wurk fan tûzenen minsken dy't wiskundige berekkeningen útfiere. Se waarden neamd kompjûters (kompjûters) [Om betizing foar te kommen, sil de term troch de hiele tekst brûkt wurde rekkenmasines. — Notysje. lane]. Werom yn 'e 1820's makke Charles Babbage (hoewol't syn apparaat ideologyske foargongers hie). Syn wichtichste taak wie om de bou fan wiskundige tabellen te automatisearjen, bygelyks foar navigaasje (berekkening fan trigonometryske funksjes troch polynomiale approximaasjes by 0 graden, 0,01 graden, 0,02 graden, ensfh.). Der wie ek in grutte fraach nei wiskundige berekkeningen yn de astronomy: it wie nedich om te ferwurkjen rauwe resultaten fan teleskopyske waarnimmings yn fêste gebieten fan 'e himelske sfear (ôfhinklik fan' e tiid en datum fan waarnimmings) of bepale de banen fan nije objekten (bgl. Halley's komeet).
Sûnt de tiid fan Babbage is de needsaak foar kompjûtermasines in protte kearen tanommen. Elektryske enerzjybedriuwen wiene nedich om it gedrach te begripen fan systemen foar oerdracht fan 'e rêchbonke mei ekstreem komplekse dynamyske eigenskippen. Bessemer stielen gewearen, by steat om te goaien skulpen oer de hoarizon (en dus, tank oan direkte observaasje fan it doel, se waarden net mear rjochte), nedich hieltyd krekter ballistyske tabellen. Nije statistyske ark wêrby't grutte hoemannichten wiskundige berekkeningen belutsen wiene (lykas de metoade fan de minste kwadraten) waarden hieltyd faker brûkt sawol yn 'e wittenskip as yn it groeiende oerheidsapparaat. Computing ôfdielings ûntstienen yn universiteiten, oerheidsynstânsjes, en yndustriële korporaasjes, dy't typysk rekrutearre froulju.
Mechanyske rekkenmasines makken it probleem fan berekkeningen allinich makliker, mar losten it net op. Calculators fersnelle rekenkundige operaasjes, mar elk kompleks wittenskiplik of technysk probleem easke hûnderten of tûzenen operaasjes, elk wêrfan de (minsklike) rekkenmasine mei de hân útfiere moast, en alle tuskenresultaten foarsichtich opnimme.
Ferskate faktoaren hawwe bydroegen oan it ûntstean fan nije oanpakken foar it probleem fan wiskundige berekkeningen. Jonge wittenskippers en yngenieurs, dy't pynlik berekkene harren taken nachts, woe jaan harren hannen en eagen rêst. Projektmanagers waarden twongen om, benammen nei de Earste Wrâldoarloch, hieltyd mear jild út te lûken foar de leanen fan tal fan kompjûters. Uteinlik wiene in protte avansearre wittenskiplike en technyske problemen lestich om mei de hân te berekkenjen. Al dizze faktoaren late ta de oprjochting fan in rige fan kompjûters, wurk op dat waard útfierd ûnder lieding fan Vannevar Bush, in elektryske yngenieur oan de Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Differinsjaal analyzer
Oant dit punt, skiednis hat faak west ûnpersoanlik, mar no sille wy begjinne te praten mear oer spesifike minsken. Fame gie oer de makkers fan it paniel switch, Type E estafette en fiducial marker circuit. Sels biografyske anekdoates binne der net oer oerlibbe. It ienige iepenbier beskikbere bewiis fan har libben is de fossile oerbliuwsels fan 'e masines dy't se makke hawwe.
Wy kinne no in djipper begryp krije fan minsken en har ferline. Mar wy sille net mear moetsje dyjingen dy't wurke hurd op 'e souder en workshops thús - Morse en Vail, Bell en Watson. Oan 'e ein fan 'e Earste Wrâldoarloch wie it tiidrek fan heroyske útfiners hast foarby. Thomas Edison kin beskôge wurde as in oergongsfiguer: oan it begjin fan syn karriêre wie hy in ynhierde útfiner, en oan 'e ein waard hy de eigner fan in "útfiningsfabryk". Tsjin dy tiid wie de ûntwikkeling fan 'e meast opfallende nije technologyen it domein wurden fan organisaasjes - universiteiten, bedriuwsûndersyksôfdielingen, oerheidslaboratoaren. De minsken dy't wy sille prate oer yn dizze paragraaf hearden ta sokke organisaasjes.
Bygelyks, Vannevar Bush. Hy kaam by MIT yn 1919, doe't hy 29 jier âld wie. In bytsje mear as 20 jier letter wie hy ien fan 'e minsken dy't de dielname fan 'e Feriene Steaten oan 'e Twadde Wrâldoarloch beynfloede en holpen hawwe om oerheidsfinansiering te fergrutsjen, wat de relaasje tusken oerheid, akademy en de ûntwikkeling fan wittenskip en technology foar altyd feroare. Mar foar de doelen fan dit artikel, wy binne ynteressearre yn in rige fan masines dy't waarden ûntwikkele yn de Bush laboratoarium út 'e midden fan' e 1920 en wiene bedoeld om te lossen it probleem fan wiskundige berekkeningen.
MIT, dy't koartlyn ferhuze fan sintraal Boston nei de Charles River wetterkant yn Cambridge, wie nau ôfstimd mei de behoeften fan 'e yndustry. Bush sels hie, neist syn heechlearaarskip, finansjele belangen yn ferskate bedriuwen op it elektroanikafjild. Dat it soe gjin ferrassing wêze moatte dat it probleem dat Busch en syn studinten liede om te wurkjen oan it nije komputerapparaat ûntstie yn 'e enerzjysektor: it simulearjen fan it gedrach fan oerdrachtlinen ûnder peaklastbetingsten. Fansels wie dit mar ien fan in protte mooglike tapassingen fan kompjûters: ferfeelsume wiskundige berekkeningen waarden oeral útfierd.
Busch en syn kollega's bouden earst twa masines neamd produktintegrafen. Mar de meast ferneamde en suksesfolle MIT-masine wie in oare - differinsjaaloperator analysator, foltôge yn 1931. Hy lost problemen mei de oerdracht fan elektrisiteit, berekkene de banen fan elektroanen, de trajekten fan kosmyske strieling yn it magnetysk fjild fan 'e ierde, en folle mear. Ûndersikers oer de hiele wrâld, dy't ferlet fan kompjûter macht, makke tsientallen kopyen en fariaasjes fan de differinsjaaloperator analysator yn de jierren 1930. Guon binne sels fan Meccano (de Ingelske analoog fan 'e Amerikaanske bouwsets foar bern fan it merk ).
In differinsjaal analyzer is in analoge kompjûter. Wiskundige funksjes waarden berekkene mei help fan rotearjende metalen roeden, de rotaasje snelheid fan elk fan dat wjerspegele wat kwantitative wearde. De motor dreau in ûnôfhinklike roede - in fariabele (meastentiids fertsjintwurdige tiid), dy't, op syn beurt, draaide oare roeden (ferskillende differinsjaaloperator fariabelen) troch meganyske ferbinings, en in funksje waard berekkene basearre op de ynfier rotaasje snelheid. De resultaten fan 'e berekkeningen waarden tekene op papier yn' e foarm fan krommes. De wichtichste ûnderdielen wiene de yntegrators - tsjillen dy't draaide as skiven. Integrators koene de yntegraal fan in kromme berekkenje sûnder ferfeelsume hânberekkeningen.
Differinsjaal analyzer. Yntegraal module - mei in ferhege lid, oan 'e kant fan it finster binne d'r tabellen mei de resultaten fan berekkeningen, en yn' e midden - in set fan komputerstangen
Gjin fan 'e analyzer-komponinten befette diskrete skeakelrelais as digitale skeakels. Dus wêrom prate wy oer dit apparaat? It antwurd is fjirde famylje auto.
Yn 'e iere 1930's begon Bush de Rockefeller Foundation te rjochtsjen om finansiering te krijen foar fierdere ûntwikkeling fan 'e analysator. Warren Weaver, it haad fan natuerwittenskippen fan 'e stichting, wie yn 't earstoan net oertsjûge. Engineering wie net syn gebiet fan ekspertize. Mar Busch touted it limitless potinsjeel fan syn nije masine foar wittenskiplike tapassingen - benammen yn wiskundige biology, Weaver syn pet projekt. Bush beloofde ek tal fan ferbetteringen oan 'e analysator, ynklusyf "de mooglikheid om de analysator fluch fan it iene probleem nei it oare te wikseljen, lykas in telefoanyske switchboard." Yn 1936 waarden syn ynspanningen beleanne mei in subsydzje fan $85 foar it meitsjen fan in nij apparaat, dat letter de Rockefeller Differential Analyzer neamd waard.
As praktyske kompjûter wie dizze analyzer gjin grutte trochbraak. Bush, dy't de fise-presidint fan MIT en dekaan fan yngenieur waard, koe net folle tiid besteegje oan it regissearjen fan 'e ûntwikkeling. Hy luts trouwens al gau werom, en naam syn taken op as foarsitter fan 'e Carnegie Institution yn Washington. Bush fielde dat de oarloch oankaam, en hy hie ferskate wittenskiplike en yndustriële ideeën dy't de behoeften fan it leger tsjinje koene. Dat is, hy woe tichter by it sintrum fan macht wêze, wêr't hy de oplossing fan bepaalde problemen effektiver beynfloede koe.
Tagelyk, de technyske problemen diktearre troch it nije ûntwerp waarden oplost troch it laboratoarium personiel, en al gau begûn te omlieden om te wurkjen oan militêre problemen. De Rockefeller-masine waard pas yn 1942 foltôge. It leger fûn it nuttich foar de ynline produksje fan ballistyske tabellen foar artillery. Mar al gau waard dit apparaat suver fersierd digitaal kompjûters - fertsjintwurdigje nûmers net as fysike hoemannichten, mar abstrakt, mei help fan switch posysjes. It barde dat de Rockefeller-analyzer sels brûkte in protte ferlykbere skeakels, besteande út estafette-sirkels.
Shannon
Yn 1936 wie Claude Shannon noch mar 20 jier âld, mar hy studearre al ôf oan 'e Universiteit fan Michigan mei in bachelorstitel yn elektrotechnyk en wiskunde. Hy waard nei MIT brocht troch in flyer fêstmakke op in bulletin board. Vannevar Bush socht in nije assistint om te wurkjen oan 'e differinsjaalanalysator. Shannon die syn oanfraach sûnder wifkjen yn en wurke al gau oan nije problemen foardat it nije apparaat foarm begon te nimmen.
Shannon wie neat as Bush. Hy wie gjin sakeman, noch in akademyske ryksbouwer, noch in behearder. Syn hiele libben hold er fan spultsjes, puzels en ferdivedaasje: skaken, jongleren, doalhôf, kryptogrammen. Lykas in protte manlju fan syn tiid, wijde Shannon him yn 'e oarloch oan serieuze saken: hy hie in funksje by Bell Labs ûnder in oerheidskontrakt, dat syn swakke lichem beskerme tsjin militêre tsjinstplicht. Syn ûndersyk nei brânkontrôle en kryptografy yn dizze perioade late op syn beurt ta seminal wurk oer ynformaasjeteory (dy't wy net sille oanreitsje). Yn 'e fyftiger jierren, doe't de oarloch en de neisleep dêrfan bedarre, gie Shannon werom nei it lesjaan oan MIT, en bestege syn frije tiid oan omliedingen: in rekkenmasine dy't eksklusyf wurke mei Romeinske sifers; in masine, doe't ynskeakele, in meganyske earm ferskynde út it en draaide út de masine.
De struktuer fan 'e Rockefeller-masine dy't Shannon tsjinkaam wie logysk itselde as dy fan' e analysator fan 1931, mar it waard boud fan folslein oare fysike komponinten. Busch realisearre dat de stangen en meganyske gears yn âldere masines de effisjinsje fan har gebrûk fermindere: om berekkeningen út te fieren moast de masine opsteld wurde, wat in protte man-oeren wurk frege fan betûfte monteurs.
De nije analyzer hat dit nadeel ferlern. It ûntwerp wie net basearre op in tafel mei roeden, mar op in cross-disc commutator, in oerskot prototype skonken troch Bell Labs. Yn stee fan it oerdragen fan krêft fan in sintrale skacht, waard elke yntegraal module selsstannich oandreaun troch in elektryske motor. Om de masine te konfigurearjen om in nij probleem op te lossen, wie it genôch om gewoan de relais yn 'e koördinaatmatrix te konfigurearjen om de yntegrators yn' e winske folchoarder te ferbinen. In ponsearre tape-lêzer (liend fan in oar telekommunikaasjeapparaat, it roll-teletype) lies de konfiguraasje fan 'e masine, en in estafette-circuit konvertearre it sinjaal fan' e tape yn kontrôlesinjalen foar de matrix - it wie as it opsetten fan in searje telefoantsjes tusken yntegrators.
De nije masine wie net allinnich folle flugger en makliker te setten, it wie ek flugger en krekter as syn foargonger. Se koe kompleksere problemen oplosse. Tsjintwurdich kin dizze kompjûter as primityf beskôge wurde, sels ekstravagant, mar op it stuit like it foar waarnimmers wat geweldige - of miskien ferskriklike - yntelliginsje op it wurk:
Yn prinsipe is it in wiskundige robot. In elektrysk oandreaune automaat ûntworpen net allinich om it minsklik brein te ûntlêsten fan 'e lêst fan swiere berekkening en analyse, mar om wiskundige problemen oan te fallen en op te lossen dy't net troch de geast kinne wurde oplost.
Shannon konsintrearre him op it konvertearjen fan gegevens fan de papieren tape yn ynstruksjes foar it "harsens", en it estafette-circuit wie ferantwurdlik foar dizze operaasje. Hy fernaam de oerienkomst tusken de struktuer fan it circuit en de wiskundige struktueren fan de Booleaanske algebra, dy't er studearre yn 'e graduate skoalle yn Michigan. Dit is in algebra waans operanden wiene WAAR en FALSE, en troch operators - EN, OF, NOT ensfh Algebra oerienkommende mei logyske útspraken.
Nei't er de simmer fan 1937 trochbrocht hat oan it wurk by Bell Labs yn Manhattan (in ideaal plak om te tinken oer estafettesirkels), skreau Shannon syn masterproef mei de titel "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits." Tegearre mei Alan Turing syn wurk it jier dêrfoar foarme Shannon syn proefskrift de basis fan kompjûterwittenskip.
Yn 'e 1940's en 1950's boude Shannon ferskate kompjûter-/logyske masines: de THROBAC Romeinske rekkenmasine, in skaakeinspielmasine, en Theseus, in labyrint dêr't in elektromeganyske mûs trochhinne beweech (foto)
Shannon ûntduts dat in systeem fan propositional logyske fergelikingen kin direkt meganistysk omset wurde yn in fysyk sirkwy fan estafette switches. Hy konkludearre: "Faast elke operaasje dy't kin wurde beskreaun yn in eindig oantal stappen mei wurden IF, EN, OF ensfh., kin automatysk wurde útfierd mei in estafette. Bygelyks, twa regele switch relais ferbûn yn rige foarmje in logyske И: Strom sil allinich troch de haaddraad streame as beide elektromagneten binne aktivearre om de skeakels te sluten. Tagelyk binne twa relais ferbûn yn parallelle foarm Or: Strom streamt troch de wichtichste circuit, aktivearre troch ien fan de elektromagneten. De útfier fan sa'n logyske sirkwy kin op syn beurt de elektromagneten fan oare relais kontrolearje om kompleksere logyske operaasjes te produsearjen lykas (A) И B) of (C И G).
Shannon konkludearre syn dissertaasje mei in taheakke mei ferskate foarbylden fan circuits makke mei syn metoade. Om't de operaasjes fan Booleaanske algebra tige ferlykber binne mei arithmetyske operaasjes yn binêr (d.w.s. it brûken fan binêre getallen), liet hy sjen hoe't in estafette gearstald wurde koe yn in "elektryske opteller yn binêr" - wy neame it in binêre opteller. In pear moanne letter boude ien fan 'e Bell Labs-wittenskippers sa'n adder op syn keukentafel.
Stibitz
George Stibitz, in ûndersiker yn 'e wiskundige ôfdieling by Bell Labs haadkantoar yn Manhattan, brocht op in tsjustere novimberjûn yn 1937 in frjemde set apparatuer thús. Droege batterijsellen, twa lytse ljochten foar de hardwarepanielen, en in pear platte Type U-relais fûn yn in jiskefet. Troch in pear triedden en wat rommel ta te foegjen, sette hy in apparaat gear dat twa iensidige binêre nûmers (fertsjintwurdige troch de oanwêzigens of ôfwêzichheid fan in ynfierspanning) taheakje koe en in twasifers nûmer útfiere mei gloeilampen: ien foar oan, nul foar off.
Binary Stiebitz adder
Stiebitz, in natuerkundige fan oplieding, waard frege om de fysike eigenskippen fan estafettemagneten te evaluearjen. Hy hie hielendal gjin eardere ûnderfining mei estafettes en begon dus mei it bestudearjen fan har gebrûk yn Bell-tillefoansirken. George merkte al gau oerienkomsten tusken guon fan 'e sirkwy en binêre arithmetyske operaasjes. Yntrigearre sette er syn sydprojekt op 'e keukentafel gear.
Yn 't earstoan wekte Stiebitz's dwaen mei estafetten net folle belangstelling ûnder Bell Labs-management. Mar yn 1938 frege it haad fan 'e ûndersyksgroep George oft syn rekkenmasines brûkt wurde koene foar rekenkundige operaasjes mei komplekse getallen (bgl. a+biwêr i is de fjouwerkantswoartel fan in negatyf getal). It die bliken dat ferskate rekkenôfdielingen by Bell Labs al kreunen om't se sokke sifers hieltyd fermannichfâldigje en ferdielen. It fermannichfâldigjen fan ien kompleks getal easke fjouwer arithmetic operaasjes op in buroblêd rekkenmasine, divyzje fereasket 16 operaasjes. Stibitz sei hy koe oplosse it probleem en ûntwurpen in masine circuit foar sokke berekkeningen.
It definitive ûntwerp, dat yn metaal ferbylde waard troch telefoanyngenieur Samuel Williams, waard de Complex Number Computer neamd - of koartsein Complex Computer - en lansearre yn 1940. 450 relais waarden brûkt foar berekkeningen, tuskenresultaten waarden opslein yn tsien koördinaatskeakels. Gegevens waarden ynfierd en ûntfongen mei in roll teletype. Bell Labs ôfdielings ynstallearre trije sokke teletypes, dat jout oan in grut ferlet fan Computing macht. Relays, matrix, teletypes - op alle manieren wie it in produkt fan it Bell-systeem.
Complex Computer's moaiste oere sloech op 11 septimber 1940. Stiebitz presintearre in rapport oer de kompjûter op in gearkomste fan 'e American Mathematical Society by Dartmouth College. Hy joech ôf dat dêr in teletype ynstallearre wurde soe mei in telegraafferbining nei Complex Computer yn Manhattan, 400 kilometer fuort. Belangstellenden koene nei de teletype gean, de betingsten fan it probleem op it toetseboerd ynfiere en sjen hoe't yn minder dan in minút de teletype it resultaat magysk printsje. Under dejingen dy't it nije produkt testen wiene John Mauchly en John von Neumann, elk fan wa soe in wichtige rol spylje by it fuortsetten fan ús ferhaal.
De dielnimmers fan 'e gearkomste seagen in koarte glim fan' e takomstige wrâld. Letter waarden kompjûters sa djoer dat behearders it net mear permittearje koenen om se stilsitte te litten, wylst de brûker syn kin foar de behearskonsole kraste, en him ôffreegje wat hy dernei moast typen. Yn 'e kommende 20 jier sille wittenskippers tinke oer hoe't jo kompjûters foar algemiene doelen bouwe kinne dy't altyd op jo sille wachtsje om gegevens yn har yn te fieren, sels as jo oan wat oars wurkje. En dan sil noch 20 jier foarby gean oant dizze ynteraktive modus fan berekkenjen de oarder fan 'e dei wurdt.
Stiebitz efter de Dartmouth Interactive Terminal yn 'e jierren 1960. Dartmouth College wie in pionier yn ynteraktyf kompjûterjen. Stiebitz waard kolleezje heechlearaar yn 1964
It is ferrassend dat, nettsjinsteande de problemen dy't it oplost, Complex Computer, troch moderne noarmen, hielendal gjin kompjûter is. It koe rekenkundige operaasjes útfiere op komplekse getallen en wierskynlik oare ferlykbere problemen oplosse, mar gjin problemen foar algemiene doelen. It wie net programmearber. Hy koe gjin operaasjes yn willekeurige folchoarder of meardere kearen útfiere. It wie in rekkenmasine dy't bepaalde berekkeningen folle better koe dwaan as syn foargongers.
Mei it útbrekken fan de Twadde Wrâldkriich makke Bell, ûnder lieding fan Stiebitz, in rige kompjûters mei de namme Model II, Model III en Model IV (Complex Computer, dêrmei, waard Model I neamd). De measte fan harren waarden boud op fersyk fan de Nasjonale Definsje Undersyk Komitee, en it waard laat troch nimmen oars as Vannevar Bush. Stibitz ferbettere it ûntwerp fan 'e masines yn termen fan gruttere veelzijdigheid fan funksjes en programmearberens.
Bygelyks, de Ballistic Calculator (letter Model III) waard ûntwikkele foar de behoeften fan anty-fleantúch fjoer kontrôle systemen. It gie yn tsjinst yn 1944 yn Fort Bliss, Texas. It apparaat befette 1400 relais en koe in programma fan wiskundige operaasjes útfiere, bepaald troch in folchoarder fan ynstruksjes op in looped papieren tape. In tape mei ynfier gegevens waard levere apart, en tabellar gegevens waard levere apart. Dit makke it mooglik om fluch fine de wearden fan, bygelyks, trigonometryske funksjes sûnder echte berekkeningen. Bell yngenieurs ûntwikkele spesjale sykkringen (jacht circuits) dy't skansearre de tape foarút / efterút en socht nei it adres fan de winske tabel wearde, nettsjinsteande de berekkeningen. Stibitz fûn dat syn Model III-kompjûter, dy't dei en nacht op relais klikte, 25-40 kompjûters ferfong.
Bell Model III Relay Racks
De Model V-auto hie gjin tiid mear om militêre tsjinst te sjen. It is noch mear alsidich en krêftiger wurden. As wy it oantal kompjûters evaluearje dy't it ferfong, dan wie it sawat tsien kear grutter as it Model III. Ferskate komputermodules mei 9 tûzen relais koene ynfiergegevens ûntfange fan ferskate stasjons, wêrby't brûkers de betingsten fan ferskate taken ynfierden. Elts sa'n stasjon hie ien tape reader foar gegevens ynfier en fiif foar ynstruksjes. Dit makke it mooglik om ferskate subroutines te roppen fan 'e haadtape by it berekkenjen fan in taak. De haadkontrôlemodule (yn essinsje in analoog fan it bestjoeringssysteem) ferdielde ynstruksjes oer komputermodules ôfhinklik fan har beskikberens, en programma's koene betingsten tûken útfiere. It wie net mear allinnich in rekkenmasine.
Jier fan wûnders: 1937
It jier 1937 kin beskôge wurde as in kearpunt yn 'e skiednis fan 'e kompjûter. Dat jier, Shannon en Stibitz opmurken oerienkomsten tusken estafette circuits en wiskundige funksjes. Dizze befinings liede Bell Labs om in searje wichtige digitale masines te meitsjen. It wie in soarte fan - of sels ferfanging - doe't in beskieden telefoan estafette, sûnder feroaring syn fysike foarm, waard de belichaming fan abstrakte wiskunde en logika.
Yn itselde jier yn it jannewarisnûmer fan de útjefte Proceedings of the London Mathematical Society publisearre in artikel troch Britske wiskundige Alan Turing "On computable getallen yn relaasje ta "(Op berekkenbere nûmers, mei in applikaasje foar it Entscheidungsprobleem). It beskreau in universele kompjûtermasine: de auteur stelde dat it aksjes koe útfiere dy't logysk lykweardich wiene oan 'e aksjes fan minsklike kompjûters. Turing, dy't it foarige jier in graduate skoalle oan 'e Princeton University hie ynfierd, wie ek yntrigearre troch estafette-sirkels. En, lykas Bush, is hy soargen oer de groeiende bedriging fan oarloch mei Dútslân. Dat hy naam in side-kryptografyprojekt oan - in binêre multiplier dy't koe wurde brûkt om militêre kommunikaasje te fersiferjen. Turing boude it út relais gearstald yn de universiteit masine winkel.
Ek yn 1937 tocht Howard Aiken oer in foarstelde automatyske rekkenmasine. In ôfstudearre studint fan elektrotechnyk oan Harvard, Aiken die syn earlik diel fan berekkeningen mei allinich in meganyske rekkenmasine en printe boeken fan wiskundetabellen. Hy stelde in ûntwerp foar dat dizze routine eliminearje soe. Oars as besteande komputerapparaten, soe it prosessen automatysk en cyclysk ferwurkje, mei de resultaten fan eardere berekkeningen as ynfier nei de folgjende.
Underwilens, by Nippon Electric Company, hie telekommunikaasje-yngenieur Akira Nakashima sûnt 1935 de ferbiningen ûndersocht tusken estafette-sirkels en wiskunde. Uteinlik bewiisde er yn 1938 selsstannich de lykweardigens fan estafettesirkels mei de Booleaanske algebra, dy't Shannon in jier earder ûntdutsen hie.
Yn Berlyn socht Konrad Zuse, in eardere fleanmasine-yngenieur wurch fan 'e einleaze berekkeningen dy't op it wurk nedich binne, fûnsen om in twadde kompjûter te bouwen. Hy koe syn earste meganyske apparaat, de V1, net betrouber krije, dat hy woe in estafettekompjûter meitsje, dy't er tegearre mei syn freon, telekommunikaasje-yngenieur Helmut Schreyer, ûntwikkele.
De veelzijdigheid fan telefoan estafette, konklúzjes oer wiskundige logika, de winsk fan heldere geasten om ôf te kommen fan geast-numbing wurk - dit alles ferweve en late ta it ûntstean fan it idee fan in nij soarte fan logyske masine.
Forgotten Generation
De fruchten fan de ûntdekkingen en ûntjouwings fan 1937 moasten ferskate jierren rypje. Oarloch blykte de machtichste meststof te wêzen, en mei syn komst begûnen estafettekompjûters te ferskinen wêr't de nedige technyske saakkundigens bestie. Wiskundige logika waard de trellis foar de wynstokken fan elektrotechnyk. Nije foarmen fan programmearbere kompjûtermasines ûntstienen - de earste skets fan moderne kompjûters.
Neist Stiebitz's masines koene de FS yn 1944 de Harvard Mark I/IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) hawwe, in gefolch fan it foarstel fan Aiken. De dûbele namme ûntstie troch de efterútgong fan de relaasjes tusken akademy en yndustry: elkenien easke rjochten op it apparaat. De Mark I / ASCC brûkte estafettekontrôlesirkels, mar de wichtichste arithmetyske ienheid wie basearre op 'e arsjitektuer fan IBM meganyske rekkenmasines. It auto waard makke foar de behoeften fan it US Bureau of Shipbuilding. Syn opfolger, de Mark II, begon te operearjen yn 1948 op in testplak fan 'e marine, en al har operaasjes wiene folslein basearre op estafetten - 13 estafettes.
Yn de oarloch boude Zuse ferskate estafettekompjûters, hieltyd komplekser. De kulminaasje wie de V4, dy't, lykas it Bell Model V, ynstellings omfette foar it oproppen fan subroutines en betingsten útfierde tûken. Troch materiaaltekoarten yn Japan waard gjin fan 'e ûntwerpen fan Nakashima en syn lângenoaten yn metaal realisearre oant it lân fan 'e oarloch hersteld wie. Yn 'e fyftiger jierren finansierde it nij te foarmjen Ministearje fan Bûtenlânske Hannel en Yndustry de oprjochting fan twa estafettemasines, wêrfan de twadde in meunster wie mei 1950 tûzen relays. Fujitsu, dy't meidie oan 'e skepping, hat har eigen kommersjele produkten ûntwikkele.
Hjoed dizze masines binne hast hielendal fergetten. Allinnich ien namme bliuwt yn it ûnthâld - ENIAC. De reden foar it ferjitten is net relatearre oan har kompleksiteit, of mooglikheden, of snelheid. De komputearjende en logyske eigenskippen fan relais, ûntdutsen troch wittenskippers en ûndersikers, jilde foar elke soart apparaat dat kin fungearje as in skeakel. En sa barde it dat in oar ferlykber apparaat beskikber wie - elektroanyske in switch dy't hûnderten kearen flugger kin wurkje as in estafette.
It belang fan 'e Twadde Wrâldoarloch yn' e skiednis fan komputer soe al dúdlik wêze moatte. De meast skriklike oarloch waard de ympuls foar de ûntwikkeling fan elektroanyske masines. De lansearring dêrfan makke de boarnen frij dy't nedich binne om de dúdlike tekoarten fan elektroanyske skeakels te oerwinnen. It bewâld fan elektromeganyske kompjûters wie koart. Lykas de Titanen waarden se troch har bern omkeard. Lykas relais ûntstie elektroanysk skeakeljen út 'e behoeften fan' e telekommunikaasje-yndustry. En om út te finen wêr't it wei kaam, moatte wy ús skiednis weromdraaie nei in momint by it begjin fan it radiotiidrek.
Boarne: www.habr.com