Outros artigos da serie:
- Historia do relevo
- Historia dos ordenadores electrónicos
- Historia do transistor
- Historial de Internet
Como vimos en , enxeñeiros de radio e telefonía en busca de amplificadores máis potentes descubriron un novo campo tecnolóxico que foi rapidamente bautizado como electrónica. O amplificador electrónico podería converterse facilmente nun interruptor dixital, operando a velocidades moito máis altas que o seu primo electromecánico, o relé telefónico. Debido a que non había pezas mecánicas, un tubo de baleiro podía acenderse e apagarse nun microsegundo ou menos, en lugar dos dez milisegundos ou máis necesarios por un relé.
De 1939 a 1945 creáronse tres ordenadores utilizando estes novos compoñentes electrónicos. Non é casual que as datas da súa construción coincidan co período da Segunda Guerra Mundial. Este conflito, sen parangón na historia na forma en que uniu á xente ao carro da guerra, cambiou para sempre a relación entre os estados e entre a ciencia e a tecnoloxía, e tamén trouxo ao mundo un gran número de novos dispositivos.
As historias dos tres primeiros ordenadores electrónicos están entrelazadas coa guerra. O primeiro dedicouse a descifrar mensaxes alemás, e permaneceu ao amparo do segredo ata os anos 1970, cando xa non tiña ningún interese que non fose histórico. A segunda da que a maioría dos lectores debería ter oído falar foi a ENIAC, unha calculadora militar que se rematou demasiado tarde para axudar na guerra. Pero aquí miramos a máis antiga destas tres máquinas, a creación de .
Atanasov
En 1930, Atanasov, fillo americano dun emigrante de , finalmente logrou o seu soño de xuventude e converteuse nun físico teórico. Pero, como ocorre coa maioría de tales aspiracións, a realidade non era a que el esperaba. En particular, como a maioría dos estudantes de enxeñaría e ciencias físicas na primeira metade do século XX, Atanasov tivo que sufrir as penosas cargas de cálculos constantes. A súa tese na Universidade de Wisconsin sobre a polarización do helio requiriu oito semanas de cálculos tediosos utilizando unha calculadora de mesa mecánica.
John Atanasov na súa mocidade
En 1935, xa que aceptou un posto como profesor na Universidade de Iowa, Atanasov decidiu facer algo sobre esta carga. Comezou a pensar en posibles formas de construír un ordenador novo e máis potente. Rexeitando os métodos analóxicos (como o analizador diferencial do MIT) por razóns de limitación e imprecisión, decidiu construír unha máquina dixital que tratase os números como valores discretos en lugar de como medidas continuas. Desde a súa mocidade, estaba familiarizado co sistema de números binarios e entendeu que encaixa moito mellor na estrutura de acendido/apagado dun interruptor dixital que os números decimais habituais. Entón decidiu facer unha máquina binaria. E finalmente, decidiu que para que fose o máis rápido e flexible debería ser electrónico, e utilizar tubos de baleiro para os cálculos.
Atanasov tamén necesitaba decidir sobre o espazo do problema: para que tipo de cálculos debería ser axeitado o seu ordenador? Como resultado, decidiu que se ocuparía de resolver sistemas de ecuacións lineais, reducíndoos a unha única variable (usando )—os mesmos cálculos que dominaron a súa tese. Soportará ata trinta ecuacións, con ata trinta variables cada unha. Tal ordenador podería resolver problemas que son importantes para científicos e enxeñeiros e, ao mesmo tempo, non parece ser incriblemente complexo.
Peza de arte
A mediados da década de 1930, a tecnoloxía electrónica estaba moi diversificada desde as súas orixes 25 anos antes. Dous desenvolvementos foron especialmente adecuados para o proxecto de Atanasov: un relé de disparo e un medidor electrónico.
Desde o século XIX, os enxeñeiros de telégrafos e telefonía teñen á súa disposición un útil dispositivo chamado interruptor. Un interruptor é un relé biestable que usa imáns permanentes para mantelo no estado no que o deixaches (aberto ou pechado) ata que recibe un sinal eléctrico para cambiar de estado. Pero os tubos de baleiro non eran capaces diso. Non tiñan compoñente mecánico e podían estar "abertos" ou "pechados" mentres a electricidade circulaba ou non polo circuíto. En 1918, dous físicos británicos, William Eccles e Frank Jordan, conectaron dúas lámpadas con cables para crear un "relé de gatillo" - un relé electrónico que permanece constantemente acendido despois de ser acendido por un impulso inicial. Eccles e Jordan crearon o seu sistema con fins de telecomunicacións para o Almirantazgo británico ao final da Primeira Guerra Mundial. Pero o circuíto Eccles-Jordan, que máis tarde se coñeceu como o disparador [inglés. flip-flop] tamén se pode considerar como un dispositivo para almacenar un díxito binario - 1 se o sinal é transmitido, e 0 se non. Deste xeito, mediante n flip-flops foi posible representar un número binario de n bits.
Uns dez anos despois do gatillo produciuse o segundo gran avance na electrónica, chocando co mundo da informática: os contadores electrónicos. Unha vez máis, como ocorreu a miúdo nos primeiros tempos da informática, o aburrimento converteuse na nai da invención. Os físicos que estudan a emisión de partículas subatómicas tiveron que escoitar os clics ou pasar horas estudando rexistros fotográficos, contando o número de deteccións para medir a taxa de emisión de partículas de varias substancias. Os medidores mecánicos ou electromecánicos eran unha opción tentadora para facilitar estas accións, pero movéronse moi lentamente: non podían rexistrar os moitos eventos que se producían a poucos milisegundos un do outro.
A figura clave para resolver este problema foi , que traballou con Ernest Rutherford no Laboratorio Cavendish de Cambridge. Wynne-Williams tiña un don para a electrónica, e xa utilizara tubos (ou válvulas, como se lles chamaba en Gran Bretaña) para crear amplificadores que permitían escoitar o que lles pasaba ás partículas. A principios da década de 1930, deuse conta de que se podían usar válvulas para crear un contador, ao que chamou "contador de escala binaria", é dicir, un contador binario. Esencialmente, era un conxunto de chanclas que podían transmitir interruptores pola cadea (na práctica, usaba , tipos de lámpadas que non conteñen un baleiro, senón un gas, que poderían permanecer na posición de aceso despois da ionización completa do gas).
O contador de Wynne-Williams converteuse rapidamente nun dos dispositivos de laboratorio necesarios para quen participe na física de partículas. Os físicos construíron contadores moi pequenos, que moitas veces contén tres díxitos (é dicir, capaces de contar ata sete). para un medidor mecánico lento, e para rexistrar eventos que ocorren máis rápido que un medidor con pezas mecánicas de movemento lento podería rexistrar.
Pero en teoría, tales contadores poderían estenderse a números de tamaño ou precisión arbitrarios. Estas foron, en rigor, as primeiras máquinas de cálculo electrónicas dixitais.
Ordenador Atanasov-Berry
Atanasov estaba familiarizado con esta historia, que o convenceu da posibilidade de construír un ordenador electrónico. Pero non usou directamente contadores binarios nin chanclas. Nun primeiro momento, para a base do sistema de reconto, intentou usar contadores lixeiramente modificados; despois de todo, que é a adición se non o reconto repetido? Pero por algún motivo non puido facer que os circuítos de conteo sexan o suficientemente fiables e tivo que desenvolver os seus propios circuítos de suma e multiplicación. Non podía usar chanclas para almacenar temporalmente números binarios porque tiña un orzamento limitado e un obxectivo ambicioso de almacenar trinta coeficientes á vez. Como pronto veremos, esta situación tivo graves consecuencias.
En 1939, Atanasov rematara de deseñar o seu ordenador. Agora necesitaba alguén co coñecemento adecuado para construílo. Atopou a esa persoa nun graduado en enxeñaría do Instituto Estatal de Iowa chamado Clifford Berry. A finais de ano, Atanasov e Berry construíran un pequeno prototipo. Ao ano seguinte completaron unha versión completa do ordenador con trinta coeficientes. Na década de 1960, un escritor que desenterraba a súa historia chamouno Atanasoff-Berry Computer (ABC), e o nome quedou. Non obstante, todas as deficiencias non se puideron eliminar. En particular, ABC tiña un erro de aproximadamente un díxito binario en 10000, o que sería fatal para calquera cálculo grande.
Clifford Berry e ABC en 1942
Non obstante, en Atanasov e no seu ABC pódense atopar as raíces e fonte de todos os ordenadores modernos. Non creou (coa axuda capaz de Berry) a primeira computadora dixital electrónica binaria? Non son estas as características fundamentais dos miles de millóns de dispositivos que dan forma e impulsan economías, sociedades e culturas en todo o mundo?
Pero volvamos. Os adxectivos dixital e binario non son dominio de ABC. Por exemplo, o Bell Complex Number Computer (CNC), desenvolvido na mesma época, era un ordenador dixital, binario e electromecánico capaz de calcular no plano complexo. Ademais, ABC e CNC eran similares en que resolvían problemas nunha área limitada e non podían, a diferenza dos ordenadores modernos, aceptar unha secuencia arbitraria de instrucións.
O que queda é "electrónico". Pero aínda que as entrañas matemáticas de ABC eran electrónicas, operaba a velocidades electromecánicas. Dado que Atanasov e Berry non podían económicamente usar tubos de baleiro para almacenar miles de díxitos binarios, utilizaron compoñentes electromecánicos para facelo. Varios centos de tríodos, que realizaban cálculos matemáticos básicos, estaban rodeados de tambores xiratorios e punzonadoras zumbidas, onde se almacenaban valores intermedios de todos os pasos computacionais.
Atanasov e Berry fixeron un traballo heroico de ler e escribir datos en tarxetas perforadas a unha velocidade tremenda queimándoas con electricidade en lugar de perforalas mecánicamente. Pero isto levou aos seus propios problemas: foi o aparello de queima o responsable de 1 erro por cada 10000 números. Ademais, mesmo no seu mellor momento, a máquina non podía "perforar" máis rápido que unha liña por segundo, polo que ABC só podía realizar un cálculo por segundo con cada unha das súas trinta unidades aritméticas. Durante o resto do tempo, os tubos de baleiro permaneceron inactivos, impacientes "tamborileando os dedos sobre a mesa" mentres toda esta maquinaria xiraba dolorosamente lentamente ao seu redor. Atanasov e Berry engancharon o cabalo de pura sangre ao carro de palleiro. (O líder do proxecto para recrear ABC nos anos 1990 estimou a velocidade máxima da máquina, tendo en conta todo o tempo empregado, incluído o traballo do operario na especificación da tarefa, a cinco sumas ou restas por segundo. Iso, por suposto, é de cinco veces por segundo). é máis rápido que un ordenador humano, pero non a mesma velocidade, que asociamos cos ordenadores electrónicos).
Diagrama ABC. Os tambores almacenaban entradas e saídas temporais en capacitores. O circuíto de perforación da tarxeta de tiratron e o lector de tarxetas rexistraron e leron os resultados dun paso enteiro do algoritmo (eliminando unha das variables do sistema de ecuacións).
O traballo en ABC paralizouse a mediados de 1942 cando Atanasoff e Berry se inscribiron na máquina de guerra estadounidense en rápido crecemento, que requiría cerebros e corpos. Atanasov foi chamado ao Naval Ordnance Laboratory de Washington para dirixir un equipo que desenvolve minas acústicas. Berry casou coa secretaria de Atanasov e atopou un traballo nunha empresa de contratos militares en California para evitar ser reclutado para a guerra. Atanasov intentou durante algún tempo patentar a súa creación no estado de Iowa, pero sen éxito. Despois da guerra, pasou a outras cousas e xa non se relacionaba seriamente cos ordenadores. O propio ordenador foi enviado a un vertedoiro en 1948 para facer sitio na oficina a un novo graduado do instituto.
Quizais Atanasov comezou a traballar demasiado cedo. Contaba con subvencións universitarias modestas e só podía gastar uns poucos miles de dólares para crear ABC, polo que a economía substituíu todas as outras preocupacións do seu proxecto. Se tivese esperado ata principios dos anos 1940, podería ter recibido unha subvención do goberno para un dispositivo electrónico completo. E neste estado -de uso limitado, difícil de controlar, pouco fiable, non moi rápido- ABC non era un anuncio prometedor dos beneficios da informática electrónica. A máquina de guerra estadounidense, a pesar de toda a súa fame informática, deixou ABC oxidarse na cidade de Ames, Iowa.
Máquinas informáticas de guerra
A Primeira Guerra Mundial creou e puxo en marcha un sistema de investimento masivo en ciencia e tecnoloxía, e preparouno para a Segunda Guerra Mundial. En poucos anos, a práctica da guerra en terra e mar pasou ao uso de gases velenosos, minas magnéticas, recoñecementos aéreos e bombardeos, etc. Ningún líder político ou militar podería deixar de notar cambios tan rápidos. Foron tan rápidos que a investigación comezou o suficientemente cedo podería inclinar a balanza nunha dirección ou outra.
Os Estados Unidos tiñan moitos materiais e cerebros (moitos dos cales fuxiran da Alemaña de Hitler) e estaban afastados das batallas inmediatas pola supervivencia e o dominio que afectaban a outros países. Isto permitiu ao país aprender esta lección con especial claridade. Isto manifestouse no feito de que se dedicaron vastos recursos industriais e intelectuais á creación da primeira arma atómica. Un investimento menos coñecido, pero igualmente importante ou menor, foi o investimento en tecnoloxía de radar centrada no Rad Lab do MIT.
Así, o campo nacente da computación automática recibiu a súa parte de financiamento militar, aínda que a unha escala moito menor. Xa observamos a variedade de proxectos de computación electromecánica xerados pola guerra. O potencial dos ordenadores baseados en relés era relativamente coñecido, xa que as centrais telefónicas con miles de relés levaban moitos anos en funcionamento nese momento. Os compoñentes electrónicos aínda non demostraron o seu rendemento a tal escala. A maioría dos expertos crían que un ordenador electrónico sería inevitablemente pouco fiable (ABC era un exemplo) ou tardaría demasiado en construírse. A pesar da repentina afluencia de diñeiro do goberno, os proxectos militares de computación electrónica eran poucos e distantes. Só tres foron lanzados, e só dous deles resultaron en máquinas operativas.
En Alemaña, o enxeñeiro de telecomunicacións Helmut Schreyer demostrou ao seu amigo Konrad Zuse o valor da máquina electrónica fronte ao electromecánico "V3" que Zuse estaba construíndo para a industria aeronáutica (máis tarde coñecido como Z3). Zuse finalmente aceptou traballar nun segundo proxecto con Schreyer, e o Instituto de Investigación Aeronáutica ofreceuse para financiar un prototipo de 100 tubos a finais de 1941. Pero os dous homes primeiro asumiron un traballo de guerra de maior prioridade e despois o seu traballo viuse gravemente retardado polos danos dos bombardeos, deixándoos incapaces de que a súa máquina funcionara de forma fiable.
Zuse (dereita) e Schreyer (esquerda) traballan nun ordenador electromecánico no apartamento berlinés dos pais de Zuse
E o primeiro ordenador electrónico que fixo un traballo útil foi creado nun laboratorio secreto en Gran Bretaña, onde un enxeñeiro de telecomunicacións propuxo un novo enfoque radical para a criptoanálise baseada en válvulas. Desvelaremos esta historia a próxima vez.
Que máis ler:
• Alice R. Burks e Arthur W. Burks, The First Electronic Computer: The Atansoff Story (1988)
• David Ritchie, The Computer Pioneers (1986)
• Jane Smiley, O home que inventou o ordenador (2010)
Fonte: www.habr.com