Aðrar greinar í seríunni:
- Saga gengisins
- Saga rafrænna tölva
- Saga smárisins
- Internet saga
Eins og við sáum inn , útvarps- og símaverkfræðingar í leit að öflugri mögnurum uppgötvuðu nýtt tæknisvið sem var fljótt kallað rafeindatækni. Auðvelt væri að breyta rafeindamagnaranum í stafrænan rofa sem starfar á mun meiri hraða en rafvélrænni frændi hans, símagengið. Vegna þess að það voru engir vélrænir hlutar, var hægt að kveikja og slökkva á lofttæmisröri á einni míkrósekúndu eða minna, frekar en tíu millisekúndur eða meira sem gengi þarf.
Frá 1939 til 1945 voru þrjár tölvur búnar til með þessum nýju rafeindahlutum. Það er engin tilviljun að dagsetningar byggingar þeirra falla saman við tímabil seinni heimsstyrjaldarinnar. Þessi átök – sem eru óviðjafnanleg í sögunni á þann hátt sem þau ýttu fólki undir stríðsvagninn – breytti að eilífu sambandinu milli ríkja og milli vísinda og tækni, og færði einnig heiminn mikinn fjölda nýrra tækja.
Sögur af þremur fyrstu raftölvunum eru samofnar stríði. Sú fyrri var helguð því að ráða þýsk skilaboð og hélst í skjóli leyndar fram á áttunda áratuginn, þegar það var ekki lengur áhugavert annað en sögulegt. Annað sem flestir lesendur ættu að hafa heyrt um var ENIAC, her reiknivél sem var klárað of seint til að hjálpa í stríðinu. En hér skoðum við þá elstu af þessum þremur vélum, hugarfóstur .
Atanasov
Árið 1930, Atanasov, bandarískur fæddur sonur brottfluttans frá , náði loks æskudraumnum sínum og varð fræðilegur eðlisfræðingur. En, eins og með flestar slíkar vonir, var raunveruleikinn ekki eins og hann bjóst við. Sérstaklega, eins og flestir nemendur í verkfræði og raunvísindum á fyrri hluta XNUMX. aldar, þurfti Atanasov að þola sársaukafullar byrðar stöðugra útreikninga. Ritgerð hans við háskólann í Wisconsin um skautun helíums krafðist átta vikna leiðinlegra útreikninga með því að nota vélrænan skrifborðsreiknivél.
John Atanasov í æsku
Árið 1935, eftir að hafa þegar tekið við stöðu sem prófessor við háskólann í Iowa, ákvað Atanasov að gera eitthvað í þessum byrði. Hann fór að velta fyrir sér mögulegum leiðum til að smíða nýja og öflugri tölvu. Hann hafnaði hliðstæðum aðferðum (eins og MIT mismunagreiningartækinu) vegna takmarkana og ónákvæmni og ákvað að smíða stafræna vél sem fjallaði um tölur sem stak gildi frekar en sem samfelldar mælingar. Frá barnæsku þekkti hann tvítalnakerfið og skildi að það passaði mun betur inn í kveikt/slökkt uppbyggingu stafræns rofa en venjulegar aukastafir. Hann ákvað því að búa til tvöfalda vél. Og að lokum ákvað hann að til þess að það væri sem hraðast og sveigjanlegast ætti það að vera rafrænt og nota lofttæmisrör við útreikninga.
Atanasov þurfti líka að ákveða vandamálarýmið - hvers konar útreikninga ætti tölvan hans að henta? Fyrir vikið ákvað hann að hann myndi fást við að leysa kerfi línulegra jöfnunar, minnka þær í eina breytu (með því að nota ) — sömu útreikningar og réðu ríkjum í ritgerð hans. Það mun styðja allt að þrjátíu jöfnur, með allt að þrjátíu breytum hver. Slík tölva gæti leyst vandamál sem eru mikilvæg fyrir vísindamenn og verkfræðinga og á sama tíma virðist hún ekki vera ótrúlega flókin.
Listaverk
Um miðjan þriðja áratuginn var rafeindatækni orðin mjög fjölbreytt frá uppruna sínum 1930 árum áður. Tvær framfarir voru sérstaklega vel við hæfi í verkefni Atanasov: kveikjugengi og rafeindamælir.
Frá 1918. öld hafa síma- og símaverkfræðingar haft til umráða handhægt tæki sem kallast rofi. Rofi er tvístöðugt gengi sem notar varanlega segla til að halda því í því ástandi sem þú skildir það eftir - opið eða lokað - þar til það fær rafmerki til að skipta um ástand. En tómarúmsrör voru ekki fær um þetta. Þeir höfðu engan vélrænan íhlut og gátu verið „opnir“ eða „lokaðir“ á meðan rafmagn flæddi eða flæddi ekki í gegnum hringrásina. Árið 1 tengdu tveir breskir eðlisfræðingar, William Eccles og Frank Jordan, tvo lampa með vírum til að búa til „kveikjugengi“ - rafrænt gengi sem er stöðugt kveikt eftir að hafa verið kveikt með upphafshöggi. Eccles og Jórdanía bjuggu til kerfi sitt í fjarskiptatilgangi fyrir breska aðmíraliðið í lok fyrri heimsstyrjaldar. En Eccles-Jordan hringrásin, sem síðar varð þekkt sem kveikjan [enska. flip-flop] gæti líka talist tæki til að geyma tvöfalda tölu - 0 ef merkið er sent og XNUMX annars. Þannig var hægt í gegnum n flip-flops að tákna tvöfaldan fjölda n bita.
Um það bil tíu árum eftir kveikjuna varð önnur stóra byltingin í rafeindatækni, sem rakst á tölvuheiminn: rafræna mæla. Enn og aftur, eins og oft gerðist í fyrstu sögu tölvunar, urðu leiðindi móðir uppfinninga. Eðlisfræðingar sem rannsaka losun subatomískra agna þurftu annað hvort að hlusta eftir smellum eða eyða klukkustundum í að rannsaka ljósmyndaskrár, telja fjölda uppgötvunar til að mæla hraða losunar agna frá ýmsum efnum. Vélrænir eða rafvélrænir mælar voru freistandi kostur til að auðvelda þessar aðgerðir, en þeir hreyfðust of hægt: þeir gátu ekki skráð marga atburði sem áttu sér stað innan millisekúndna frá hvor öðrum.
Lykilatriðið í lausn þessa vandamáls var , sem starfaði undir stjórn Ernest Rutherford við Cavendish Laboratory í Cambridge. Wynne-Williams hafði hæfileika fyrir rafeindatækni og hafði þegar notað slöngur (eða lokur, eins og þær voru kallaðar í Bretlandi) til að búa til magnara sem gerðu það mögulegt að heyra hvað var að gerast með agnir. Snemma á þriðja áratugnum áttaði hann sig á því að hægt væri að nota loka til að búa til teljara, sem hann kallaði „tvíundarmælikvarðateljara“ - það er að segja tvíundarteljara. Í meginatriðum var þetta sett af flip-flops sem gátu sent rofa upp keðjuna (í reynd notaði það , tegundir lampa sem innihalda ekki lofttæmi, heldur gas, sem gæti verið áfram í kveiktu stöðunni eftir fullkomna jónun gassins).
Wynne-Williams teljarinn varð fljótt einn af nauðsynlegum rannsóknarstofutækjum fyrir alla sem taka þátt í eðlisfræði agna. Eðlisfræðingar bjuggu til mjög litla teljara sem innihéldu oft þrjá tölustafi (þ.e. geta talið allt að sjö). fyrir hægan vélrænan mæli og til að skrá atburði sem gerast hraðar en mælir með hæghreyfanlega vélræna hluta gæti skráð.
En fræðilega mætti stækka slíka teljara í fjölda af handahófskenndri stærð eða nákvæmni. Þetta voru, strangt til tekið, fyrstu stafrænu rafrænu reiknivélarnar.
Atanasov-Berry tölva
Atanasov þekkti þessa sögu, sem sannfærði hann um möguleikann á því að smíða rafræna tölvu. En hann notaði ekki beint tvíliðateljara eða flip-flops. Til að byrja með reyndi hann að nota örlítið breytta teljara sem grundvöll talningarkerfisins - þegar allt kemur til alls, hvað er samlagning ef ekki endurtekin talning? En af einhverjum ástæðum gat hann ekki gert talningarrásirnar nógu áreiðanlegar og hann varð að þróa sínar eigin samlagningar- og margföldunarrásir. Hann gat ekki notað flip-flops til að geyma tvíundir tölur tímabundið vegna þess að hann hafði takmarkað fjárhagsáætlun og metnaðarfullt markmið um að geyma þrjátíu stuðla í einu. Eins og við munum fljótlega sjá hafði þetta ástand alvarlegar afleiðingar.
Árið 1939 hafði Atanasov lokið við að hanna tölvuna sína. Nú vantaði hann einhvern með rétta þekkingu til að byggja það. Hann fann slíka manneskju í verkfræðiprófi frá Iowa State Institute að nafni Clifford Berry. Í lok ársins höfðu Atanasov og Berry smíðað litla frumgerð. Árið eftir kláruðu þeir fulla útgáfu af tölvunni með þrjátíu stuðlum. Á sjöunda áratugnum kallaði rithöfundur sem gróf upp sögu sína hana Atanasoff-Berry Computer (ABC) og nafnið sat fast. Hins vegar var ekki hægt að útrýma öllum göllunum. Sérstaklega var ABC með villu upp á um það bil einn tvöfaldan tölustaf af 1960, sem væri banvænt fyrir alla stóra útreikninga.
Clifford Berry og ABC árið 1942
Hins vegar, í Atanasov og ABC hans má finna rætur og uppruna allra nútíma tölvur. Skapaði hann ekki (með færri hjálp Berry) fyrstu tvöfalda rafrænu stafrænu tölvuna? Eru þetta ekki grundvallareiginleikar þeirra milljarða tækja sem móta og knýja hagkerfi, samfélög og menningu um allan heim?
En snúum til baka. Lýsingarorðin digital og binary eru ekki lén ABC. Til dæmis var Bell Complex Number Computer (CNC), þróuð á sama tíma, stafræn, tvíundir, rafvélræn tölva sem var fær um að reikna á flóknu plani. Einnig voru ABC og CNC lík að því leyti að þau leystu vandamál á takmörkuðu svæði og gátu ekki, ólíkt nútíma tölvum, samþykkt handahófskennda röð leiðbeininga.
Það sem eftir stendur er „rafrænt“. En þrátt fyrir að stærðfræðilega innviði ABC hafi verið rafræn, starfaði hún á rafvélrænum hraða. Þar sem Atanasov og Berry voru fjárhagslega ófær um að nota lofttæmisrör til að geyma þúsundir tvíundir tölustafa, notuðu þeir rafvélræna íhluti til að gera það. Nokkur hundruð þríhyrninga, sem framkvæmdu grunn stærðfræðilega útreikninga, voru umkringd snúnings trommum og hringandi gatavélum, þar sem milligildi allra reikniþrepanna voru geymd.
Atanasov og Berry unnu hetjulega vinnu við að lesa og skrifa gögn á gatakort á miklum hraða með því að brenna þau með rafmagni í stað þess að kýla þau vélrænt. En þetta leiddi til eigin vandamála: það var brennslutækið sem var ábyrgt fyrir 1 villu á 10000 númer. Þar að auki, jafnvel þegar best lét, gat vélin ekki "kýlt" hraðar en eina línu á sekúndu, þannig að ABC gat aðeins framkvæmt einn útreikning á sekúndu með hverri af þrjátíu reiknieiningum sínum. Það sem eftir var af tímanum sátu tómarúmslöngurnar aðgerðarlausar, óþolinmóðar og „trommdu fingrunum í borðið“ á meðan allar þessar vélar snerust sársaukafullt hægt í kringum þær. Atanasov og Berry festu hreinræktaðan hest við heyvagninn. (Leiðtogi verkefnisins um að endurskapa ABC á tíunda áratugnum áætlaði hámarkshraða vélarinnar, að teknu tilliti til allan tímann sem fór í, þar á meðal vinnu stjórnandans við að tilgreina verkefnið, við fimm viðbót eða frádrátt á sekúndu. Þetta, að sjálfsögðu, er hraðari en tölva manna, en ekki sami hraði, sem við tengjum við rafrænar tölvur.)
ABC skýringarmynd. Trommurnar geymdu tímabundið inntak og úttak á þéttum. The thyratron kort gata hringrás og kortalesari skráðu og lásu niðurstöður heils skrefs reikniritsins (útrýma einni af breytunum úr jöfnukerfinu).
Vinna við ABC stöðvaðist um mitt ár 1942 þegar Atanasoff og Berry skráðu sig í ört vaxandi bandaríska stríðsvél, sem krafðist heila jafnt sem líkama. Atanasov var kallaður til sjóvarnarrannsóknarstofu í Washington til að leiða hóp sem þróaði hljóðeinangrun. Berry giftist ritara Atanasovs og fann vinnu hjá hersamningsfyrirtæki í Kaliforníu til að forðast að vera kallaður inn í stríðið. Atanasov reyndi í nokkurn tíma að fá einkaleyfi á sköpun sinni í Iowa-ríki, en án árangurs. Eftir stríðið sneri hann sér að öðrum hlutum og var ekki lengur við tölvur. Tölvan sjálf var send á urðunarstað árið 1948 til að gera pláss á skrifstofunni fyrir nýútskrifaðan stúdent frá stofnuninni.
Kannski byrjaði Atanasov einfaldlega að vinna of snemma. Hann treysti á hóflega háskólastyrki og gat aðeins eytt nokkrum þúsundum dollara til að búa til ABC, þannig að hagkerfið kom í stað allra annarra áhyggjuefna í verkefninu hans. Ef hann hefði beðið þar til snemma á fjórða áratugnum hefði hann kannski fengið ríkisstyrk fyrir fullgild rafeindatæki. Og í þessu ástandi - takmarkað í notkun, erfitt að stjórna, óáreiðanlegt, ekki mjög hratt - var ABC ekki efnileg auglýsing fyrir kosti rafrænnar tölvunar. Bandaríska stríðsvélin, þrátt fyrir allt tölvuhungrið, yfirgaf ABC til að ryðga í bænum Ames, Iowa.
Stríðstölvuvélar
Fyrri heimsstyrjöldin skapaði og hrundi af stað stórfelldri fjárfestingu í vísindum og tækni og undirbjó það fyrir seinni heimsstyrjöldina. Á örfáum árum fór iðkun hernaðar á landi og sjó yfir í notkun eiturlofttegunda, segulnámur, njósnir úr lofti og sprengjuárásir o.s.frv. Enginn stjórnmála- eða herforingi gæti látið hjá líða að taka eftir svo hröðum breytingum. Þær voru svo hraðar að rannsóknir hófust nógu snemma og gátu velt voginni í eina átt eða hina.
Bandaríkin áttu nóg af efnum og gáfum (sem margir hverjir höfðu flúið Þýskaland Hitlers) og voru fjarri tafarlausri lífsbaráttu og yfirráðum sem hafa áhrif á önnur lönd. Þetta gerði landinu kleift að læra þessa lexíu sérstaklega skýrt. Þetta kom fram í þeirri staðreynd að miklum iðnaðar- og vitsmunalegum auðlindum var varið til að búa til fyrsta atómvopnið. Óþekktari, en jafn mikilvæg eða minni fjárfesting var fjárfestingin í ratsjártækni sem var miðuð við Rad Lab MIT.
Þannig að upphafssvið sjálfvirkrar tölvunar fékk sinn skerf af fjármögnun hersins, þó í mun minni mælikvarða. Við höfum þegar tekið eftir fjölbreytileika rafvélrænna tölvuverkefna sem stríðið varð til. Möguleikar gengistýrðra tölva voru tiltölulega þekktir þar sem símstöðvar með þúsundir liða höfðu þá verið starfræktar í mörg ár. Rafeindahlutir hafa ekki enn sannað frammistöðu sína á slíkum mælikvarða. Flestir sérfræðingar töldu að rafræn tölva væri óhjákvæmilega óáreiðanleg (ABC var dæmi) eða myndi taka of langan tíma að smíða. Þrátt fyrir skyndilegt innstreymi ríkisfjár voru rafeindatölvuverkefni hersins fá og langt á milli. Aðeins þremur var hleypt af stokkunum og aðeins tveir þeirra leiddu til vinnuvéla.
Í Þýskalandi sannaði fjarskiptaverkfræðingurinn Helmut Schreyer fyrir vini sínum Konrad Zuse gildi rafeindavélarinnar umfram rafvélabúnaðinn „V3“ sem Zuse var að smíða fyrir flugiðnaðinn (síðar þekktur sem Z3). Zuse samþykkti að lokum að vinna að öðru verkefni með Schreyer og Flugmálarannsóknastofnunin bauðst til að fjármagna 100 rör frumgerð síðla árs 1941. En mennirnir tveir fóru fyrst í stríðsstörf með hærri forgang og síðan hægðist verulega á vinnu þeirra vegna sprengjuskemmda, sem olli því að þeir gátu ekki fengið vél sína til að virka á áreiðanlegan hátt.
Zuse (til hægri) og Schreyer (til vinstri) vinna við rafvélatækni í íbúð foreldra Zuse í Berlín
Og fyrsta rafræna tölvan sem vann gagnlegt verk var búin til á leynilegri rannsóknarstofu í Bretlandi, þar sem fjarskiptaverkfræðingur lagði til róttæka nýja nálgun á dulmálsgreiningu sem byggir á lokum. Við munum sýna þessa sögu næst.
Hvað annað að lesa:
• Alice R. Burks og Arthur W. Burks, The First Electronic Computer: The Atansoff Story (1988)
• David Ritchie, The Computer Pioneers (1986)
• Jane Smiley, Maðurinn sem fann upp tölvuna (2010)
Heimild: www.habr.com