Artikel lain dalam seri ini:
- Relai cerita
- Sejarah komputer elektronik
- Sejarah transistor
- sejarah internet
Seperti yang kita lihat di , insinyur radio dan telepon yang mencari amplifier yang lebih kuat menemukan bidang teknologi baru yang dengan cepat dijuluki elektronik. Penguat elektronik dapat dengan mudah diubah menjadi saklar digital, beroperasi pada kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada sepupu elektromekanisnya, relai telepon. Karena tidak ada bagian mekanis, tabung vakum dapat dihidupkan dan dimatikan dalam waktu mikrodetik atau kurang, dibandingkan sepuluh milidetik atau lebih yang dibutuhkan oleh relai.
Dari tahun 1939 hingga 1945, tiga komputer dibuat menggunakan komponen elektronik baru ini. Bukan kebetulan bahwa tanggal pembangunannya bertepatan dengan periode Perang Dunia Kedua. Konflik ini – yang tidak ada bandingannya dalam sejarah dalam cara orang-orang terikat pada kereta perang – selamanya mengubah hubungan antar negara dan antara ilmu pengetahuan dan teknologi, dan juga membawa sejumlah besar perangkat baru ke dunia.
Kisah tiga komputer elektronik pertama saling terkait dengan perang. Yang pertama ditujukan untuk menguraikan pesan-pesan Jerman, dan tetap dirahasiakan hingga tahun 1970-an, ketika pesan tersebut tidak lagi menjadi perhatian selain sejarah. Yang kedua yang mungkin pernah didengar sebagian besar pembaca adalah ENIAC, kalkulator militer yang terlambat diselesaikan untuk membantu perang. Namun di sini kita melihat mesin paling awal dari ketiga mesin ini, gagasan dari .
Atanasov
Pada tahun 1930, Atanasov, putra seorang emigran kelahiran Amerika , akhirnya mencapai impian masa mudanya dan menjadi ahli fisika teoretis. Namun, seperti kebanyakan aspirasi lainnya, kenyataannya tidak seperti yang ia harapkan. Secara khusus, seperti kebanyakan mahasiswa teknik dan ilmu fisika pada paruh pertama abad ke-XNUMX, Atanasov harus menanggung beban berat karena perhitungan yang terus-menerus. Disertasinya di Universitas Wisconsin tentang polarisasi helium memerlukan perhitungan yang membosankan selama delapan minggu menggunakan kalkulator meja mekanis.
John Atanasov di masa mudanya
Pada tahun 1935, setelah menerima posisi sebagai profesor di Universitas Iowa, Atanasov memutuskan untuk melakukan sesuatu untuk mengatasi beban ini. Dia mulai memikirkan cara-cara yang mungkin untuk membangun komputer baru yang lebih kuat. Menolak metode analog (seperti penganalisis diferensial MIT) karena alasan keterbatasan dan ketidaktepatan, ia memutuskan untuk membangun mesin digital yang menangani angka sebagai nilai diskrit, bukan sebagai pengukuran berkelanjutan. Sejak masa mudanya, ia akrab dengan sistem bilangan biner dan memahami bahwa sistem ini lebih cocok dengan struktur hidup/mati saklar digital dibandingkan dengan bilangan desimal biasa. Jadi dia memutuskan untuk membuat mesin biner. Dan akhirnya, dia memutuskan bahwa agar menjadi yang tercepat dan paling fleksibel, itu harus elektronik, dan menggunakan tabung vakum untuk perhitungannya.
Atanasov juga perlu memutuskan ruang masalahnya - perhitungan seperti apa yang cocok untuk komputernya? Akibatnya, dia memutuskan bahwa dia akan menangani penyelesaian sistem persamaan linear, mereduksinya menjadi satu variabel (menggunakan )—perhitungan yang sama yang mendominasi disertasinya. Ini akan mendukung hingga tiga puluh persamaan, dengan masing-masing hingga tiga puluh variabel. Komputer seperti itu dapat memecahkan masalah-masalah yang penting bagi para ilmuwan dan insinyur, dan pada saat yang sama tampaknya tidak terlalu rumit.
Bagian dari seni
Pada pertengahan tahun 1930-an, teknologi elektronik telah menjadi sangat terdiversifikasi dari awal mulanya 25 tahun sebelumnya. Dua pengembangan yang sangat cocok untuk proyek Atanasov: relai pemicu dan meteran elektronik.
Sejak abad ke-1918, para insinyur telegraf dan telepon telah memiliki perangkat praktis yang disebut saklar. Sakelar adalah relai bistable yang menggunakan magnet permanen untuk menahannya dalam keadaan dibiarkan—terbuka atau tertutup—hingga menerima sinyal listrik untuk berpindah keadaan. Tetapi tabung vakum tidak mampu melakukan hal ini. Mereka tidak memiliki komponen mekanis dan dapat "terbuka" atau "tertutup" saat listrik mengalir atau tidak melalui sirkuit. Pada tahun 1, dua fisikawan Inggris, William Eccles dan Frank Jordan, menghubungkan dua lampu dengan kabel untuk membuat "relai pemicu" - relai elektronik yang tetap menyala terus-menerus setelah dinyalakan oleh impuls awal. Eccles dan Jordan menciptakan sistem mereka untuk keperluan telekomunikasi bagi Angkatan Laut Inggris pada akhir Perang Dunia Pertama. Namun sirkuit Eccles-Jordan yang kemudian dikenal dengan trigger [Bahasa Inggris. flip-flop] juga dapat dianggap sebagai perangkat untuk menyimpan digit biner - 0 jika sinyal ditransmisikan, dan XNUMX jika tidak. Dengan cara ini, melalui n flip-flop dimungkinkan untuk merepresentasikan bilangan biner n bit.
Sekitar sepuluh tahun setelah pemicunya, terobosan besar kedua di bidang elektronik terjadi, bertabrakan dengan dunia komputasi: meteran elektronik. Sekali lagi, seperti yang sering terjadi pada awal sejarah komputasi, kebosanan menjadi asal muasal penemuan. Fisikawan yang mempelajari emisi partikel subatom harus mendengarkan bunyi klik atau menghabiskan waktu berjam-jam mempelajari rekaman fotografi, menghitung jumlah deteksi untuk mengukur laju emisi partikel dari berbagai zat. Pengukur mekanis atau elektromekanis merupakan pilihan yang menarik untuk memfasilitasi tindakan ini, namun pengukur tersebut bergerak terlalu lambat: pengukur tersebut tidak dapat mencatat banyak peristiwa yang terjadi dalam waktu milidetik satu sama lain.
Tokoh kunci dalam memecahkan masalah ini adalah , yang bekerja di bawah bimbingan Ernest Rutherford di Laboratorium Cavendish di Cambridge. Wynne-Williams memiliki keahlian di bidang elektronik, dan telah menggunakan tabung (atau katup, demikian sebutannya di Inggris) untuk membuat amplifier yang memungkinkan untuk mendengar apa yang terjadi pada partikel. Pada awal tahun 1930-an, ia menyadari bahwa katup dapat digunakan untuk membuat pencacah, yang disebutnya “penghitung skala biner”—yaitu pencacah biner. Pada dasarnya, ini adalah satu set sandal jepit yang dapat mengirimkan saklar ke atas rantai (dalam praktiknya, ini digunakan , jenis lampu yang tidak mengandung ruang hampa, melainkan gas, yang dapat tetap dalam posisi menyala setelah gas terionisasi sempurna).
Penghitung Wynne-Williams dengan cepat menjadi salah satu perangkat laboratorium yang diperlukan bagi siapa pun yang terlibat dalam fisika partikel. Fisikawan membuat penghitung yang sangat kecil, seringkali berisi tiga digit (yaitu, mampu menghitung hingga tujuh). untuk meteran mekanis lambat, dan untuk merekam peristiwa yang terjadi lebih cepat daripada yang dapat direkam oleh meteran dengan bagian mekanis yang bergerak lambat.
Namun secara teori, penghitung seperti itu dapat diperluas ke angka-angka dengan ukuran atau presisi yang berubah-ubah. Sebenarnya, ini adalah mesin penghitung elektronik digital pertama.
Komputer Atanasov-Berry
Atanasov mengetahui cerita ini, yang meyakinkannya tentang kemungkinan membuat komputer elektronik. Namun dia tidak secara langsung menggunakan pencacah biner atau sandal jepit. Pada awalnya, untuk dasar sistem penghitungan, ia mencoba menggunakan penghitung yang sedikit dimodifikasi - lagipula, apa yang dimaksud dengan penjumlahan jika bukan penghitungan berulang? Namun karena alasan tertentu dia tidak dapat membuat rangkaian penghitungan dengan cukup andal, dan dia harus mengembangkan rangkaian penjumlahan dan perkaliannya sendiri. Dia tidak dapat menggunakan sandal jepit untuk menyimpan sementara bilangan biner karena dia memiliki anggaran terbatas dan tujuan ambisius untuk menyimpan tiga puluh koefisien sekaligus. Seperti yang akan segera kita lihat, situasi ini mempunyai konsekuensi yang serius.
Pada tahun 1939, Atanasov telah selesai mendesain komputernya. Sekarang dia membutuhkan seseorang dengan pengetahuan yang tepat untuk membangunnya. Dia menemukan orang seperti itu pada lulusan teknik Iowa State Institute bernama Clifford Berry. Pada akhir tahun, Atanasov dan Berry telah membuat prototipe kecil. Tahun berikutnya mereka menyelesaikan versi lengkap komputer dengan tiga puluh koefisien. Pada tahun 1960-an, seorang penulis yang menggali sejarahnya menyebutnya Komputer Atanasoff-Berry (ABC), dan nama itu melekat. Namun, segala kekurangannya tidak bisa dihilangkan. Secara khusus, ABC mempunyai kesalahan sekitar satu digit biner dalam 10000, yang akan berakibat fatal untuk perhitungan besar apa pun.
Clifford Berry dan ABC pada tahun 1942
Namun, dalam Atanasov dan ABC-nya kita dapat menemukan akar dan sumber dari semua komputer modern. Bukankah dia menciptakan (dengan bantuan Berry) komputer digital elektronik biner pertama? Bukankah ini merupakan karakteristik mendasar dari miliaran perangkat yang membentuk dan menggerakkan perekonomian, masyarakat, dan budaya di seluruh dunia?
Tapi mari kita kembali. Kata sifat digital dan biner bukan merupakan domain ABC. Misalnya, Bell Complex Number Computer (CNC), yang dikembangkan pada waktu yang sama, adalah komputer digital, biner, elektromekanis yang mampu melakukan komputasi pada bidang kompleks. Selain itu, ABC dan CNC serupa karena mereka memecahkan masalah dalam area terbatas, dan tidak seperti komputer modern, mereka tidak dapat menerima urutan instruksi yang sewenang-wenang.
Yang tersisa hanyalah “elektronik”. Meskipun bagian dalam matematika ABC bersifat elektronik, ia beroperasi pada kecepatan elektromekanis. Karena Atanasov dan Berry secara finansial tidak mampu menggunakan tabung vakum untuk menyimpan ribuan digit biner, mereka menggunakan komponen elektromekanis untuk melakukannya. Beberapa ratus trioda, yang melakukan perhitungan matematis dasar, dikelilingi oleh drum yang berputar dan mesin pelubang yang berputar, tempat nilai antara dari semua langkah komputasi disimpan.
Atanasov dan Berry melakukan pekerjaan heroik dalam membaca dan menulis data ke kartu berlubang dengan kecepatan luar biasa dengan membakarnya menggunakan listrik alih-alih melubanginya secara mekanis. Namun hal ini menimbulkan masalah tersendiri: alat pembakaranlah yang bertanggung jawab atas 1 kesalahan per 10000 nomor. Selain itu, bahkan dalam kondisi terbaiknya, mesin tersebut tidak dapat "meninju" lebih cepat dari satu baris per detik, sehingga ABC hanya dapat melakukan satu penghitungan per detik dengan masing-masing dari tiga puluh unit aritmatikanya. Selama sisa waktu, tabung-tabung vakum itu diam saja, dengan tidak sabar “menggetarkan jari-jari mereka di atas meja” sementara semua mesin ini berputar sangat lambat di sekelilingnya. Atanasov dan Berry menaiki kuda ras murni itu ke kereta jerami. (Pemimpin proyek untuk membuat ulang ABC pada tahun 1990-an memperkirakan kecepatan maksimum alat berat, dengan memperhitungkan seluruh waktu yang dihabiskan, termasuk pekerjaan operator dalam menentukan tugas, dengan lima penambahan atau pengurangan per detik. Hal ini, tentu saja, lebih cepat dari komputer manusia, namun kecepatannya tidak sama dengan komputer elektronik.)
Diagram ABC. Drum menyimpan input dan output sementara pada kapasitor. Rangkaian pelubang kartu thyratron dan pembaca kartu mencatat dan membaca hasil seluruh langkah algoritma (menghilangkan salah satu variabel dari sistem persamaan).
Pekerjaan di ABC terhenti pada pertengahan tahun 1942 ketika Atanasoff dan Berry mendaftar untuk mesin perang AS yang berkembang pesat, yang membutuhkan otak dan juga tubuh. Atanasov dipanggil ke Naval Ordnance Laboratory di Washington untuk memimpin tim yang mengembangkan ranjau akustik. Berry menikah dengan sekretaris Atanasov dan mendapatkan pekerjaan di sebuah perusahaan kontrak militer di California untuk menghindari wajib militer. Atanasov selama beberapa waktu mencoba mematenkan ciptaannya di negara bagian Iowa, tetapi tidak berhasil. Setelah perang, dia beralih ke hal lain dan tidak lagi serius terlibat dengan komputer. Komputer itu sendiri dikirim ke tempat pembuangan sampah pada tahun 1948 untuk memberi ruang di kantor bagi lulusan baru dari institut tersebut.
Mungkin Atanasov mulai bekerja terlalu dini. Dia mengandalkan dana hibah dari universitas dan hanya dapat menghabiskan beberapa ribu dolar untuk menciptakan ABC, sehingga ekonomi menggantikan semua perhatian lain dalam proyeknya. Jika dia menunggu hingga awal tahun 1940-an, dia mungkin akan menerima hibah pemerintah untuk membeli perangkat elektronik lengkap. Dan dalam keadaan ini - penggunaannya terbatas, sulit dikendalikan, tidak dapat diandalkan, tidak terlalu cepat - ABC bukanlah iklan yang menjanjikan tentang manfaat komputasi elektronik. Mesin perang Amerika, terlepas dari semua kebutuhan komputasinya, meninggalkan ABC berkarat di kota Ames, Iowa.
Menghitung mesin perang
Perang Dunia Pertama menciptakan dan meluncurkan sistem investasi besar-besaran dalam ilmu pengetahuan dan teknologi, dan mempersiapkannya untuk Perang Dunia Kedua. Hanya dalam beberapa tahun, praktik peperangan di darat dan laut beralih ke penggunaan gas beracun, ranjau magnet, pengintaian dan pengeboman udara, dan sebagainya. Tidak ada pemimpin politik atau militer yang gagal menyadari perubahan yang begitu cepat. Kecepatannya sangat cepat sehingga penelitian yang dimulai cukup awal dapat mengarahkan skala ke satu arah atau yang lain.
Amerika Serikat memiliki banyak sumber daya manusia dan otak (banyak di antaranya telah melarikan diri dari Jerman pada masa pemerintahan Hitler) dan tidak terlibat dalam pertempuran untuk bertahan hidup dan mendominasi negara-negara lain. Hal ini memungkinkan negara ini untuk mengambil pelajaran ini dengan sangat jelas. Hal ini diwujudkan dalam kenyataan bahwa sumber daya industri dan intelektual yang besar dicurahkan untuk pembuatan senjata atom pertama. Investasi yang kurang dikenal, namun sama pentingnya atau lebih kecil adalah investasi dalam teknologi radar yang dipusatkan di Rad Lab MIT.
Jadi, bidang komputasi otomatis yang baru lahir mendapat bagian dari pendanaan militer, meskipun dalam skala yang jauh lebih kecil. Kita telah mencatat berbagai proyek komputasi elektromekanis yang dihasilkan oleh perang. Potensi komputer berbasis relay, secara relatif, sudah diketahui, sejak sentral telepon dengan ribuan relay telah beroperasi selama bertahun-tahun pada saat itu. Komponen elektronik belum terbukti performanya dalam skala sebesar itu. Kebanyakan ahli percaya bahwa komputer elektronik pasti tidak dapat diandalkan (ABC adalah contohnya) atau akan memakan waktu terlalu lama untuk dibuat. Meskipun ada aliran dana pemerintah yang tiba-tiba, proyek komputasi elektronik militer hanya sedikit dan jarang terjadi. Hanya tiga yang diluncurkan, dan hanya dua yang menghasilkan mesin yang dapat dioperasikan.
Di Jerman, insinyur telekomunikasi Helmut Schreyer membuktikan kepada temannya Konrad Zuse nilai mesin elektronik dibandingkan "V3" elektromekanis yang dibuat Zuse untuk industri penerbangan (yang kemudian dikenal sebagai Z3). Zuse akhirnya setuju untuk mengerjakan proyek kedua dengan Schreyer, dan Aeronautical Research Institute menawarkan untuk membiayai prototipe 100 tabung pada akhir tahun 1941. Namun kedua orang tersebut pertama-tama melakukan pekerjaan perang dengan prioritas lebih tinggi dan kemudian pekerjaan mereka sangat diperlambat akibat kerusakan akibat bom, sehingga membuat mesin mereka tidak dapat bekerja dengan baik.
Zuse (kanan) dan Schreyer (kiri) bekerja pada komputer elektromekanis di apartemen orang tua Zuse di Berlin
Dan komputer elektronik pertama yang melakukan pekerjaan bermanfaat diciptakan di laboratorium rahasia di Inggris, di mana seorang insinyur telekomunikasi mengusulkan pendekatan baru yang radikal terhadap kriptanalisis berbasis katup. Kami akan mengungkapkan cerita ini lain kali.
Apa lagi yang harus dibaca:
• Alice R. Burks dan Arthur W. Burks, Komputer Elektronik Pertama: Kisah Atansoff (1988)
• David Ritchie, Pionir Komputer (1986)
• Jane Smiley, Penemu Komputer (2010)
Sumber: www.habr.com