🥇전자 컴퓨터의 역사, 1부: 프롤로그

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우리가 본 것처럼 마지막 기사, 더 강력한 증폭기를 찾기 위해 라디오 및 전화 엔지니어들은 빠르게 전자공학이라고 불리는 새로운 기술 분야를 발견했습니다. 전자 증폭기는 디지털 스위치로 쉽게 전환되어 전기 기계 사촌인 전화 중계기보다 훨씬 빠른 속도로 작동할 수 있습니다. 기계적인 부품이 없었기 때문에 진공관은 릴레이에서 요구되는 XNUMX밀리초 이상이 아닌 마이크로초 이내에 켜고 끌 수 있었습니다.

1939년부터 1945년까지 이 새로운 전자 부품을 사용하여 세 대의 컴퓨터가 만들어졌습니다. 건설 날짜가 제XNUMX차 세계 대전 기간과 일치하는 것은 우연이 아닙니다. 사람들을 전쟁의 전차에 묶는 방식으로 역사상 유례가 없는 이 갈등은 국가 간, 과학과 기술 간의 관계를 영원히 변화시켰으며, 또한 세상에 수많은 새로운 장치를 가져왔습니다.

최초의 전자 컴퓨터 세 대에 관한 이야기는 전쟁과 얽혀 있습니다. 첫 번째는 독일의 메시지를 해독하는 데 전념했으며, 1970년대까지 비밀로 유지되어 더 이상 역사적 관심을 끌지 못했습니다. 대부분의 독자들이 들어봤을 두 번째 것은 전쟁에 도움이 되기에는 너무 늦게 완성된 군용 계산기 ENIAC이었습니다. 하지만 여기서 우리는 이 세 가지 기계 중 가장 초기의 기계인 존 빈센트 아타나소프.

아타나소프

1930년 미국에서 태어난 이민자의 아들인 아타나소프(Atanasov)는 오스만 불가리아, 드디어 젊은 시절의 꿈을 이루고 이론물리학자가 되었습니다. 그러나 대부분의 그러한 열망과 마찬가지로 현실은 그가 기대했던 것과 달랐습니다. 특히 XNUMX세기 전반의 대부분의 공학 및 물리과학 학생들과 마찬가지로 아타나소프도 끊임없는 계산의 고통스러운 부담을 견뎌야 했습니다. 위스콘신 대학교에서 헬륨의 분극화에 관한 그의 논문은 기계식 책상 계산기를 사용하여 XNUMX주간의 지루한 계산을 필요로 했습니다.

젊은 시절의 존 아타나소프

1935년에 이미 아이오와 대학교 교수직을 수락한 Atanasov는 이러한 부담에 대해 뭔가 조치를 취하기로 결정했습니다. 그는 새롭고 더욱 강력한 컴퓨터를 만들 수 있는 가능한 방법에 대해 생각하기 시작했습니다. 제한과 부정확성으로 인해 아날로그 방법(예: MIT 차동 분석기)을 거부하고 숫자를 연속 측정이 아닌 이산 값으로 처리하는 디지털 기계를 만들기로 결정했습니다. 그는 어렸을 때부터 이진수 체계에 익숙했고, 이것이 일반적인 십진수보다 디지털 스위치의 온/오프 구조에 훨씬 더 잘 맞는다는 것을 이해했습니다. 그래서 그는 바이너리 머신을 만들기로 결정했습니다. 그리고 마지막으로 그는 그것이 가장 빠르고 가장 유연하기 위해서는 전자식이어야 하고 계산을 위해 진공관을 사용해야 한다고 결정했습니다.

Atanasov는 또한 문제 공간을 결정해야 했습니다. 그의 컴퓨터는 어떤 종류의 계산에 적합해야 합니까? 결과적으로 그는 선형 방정식 시스템을 해결하고 이를 단일 변수로 줄이는 방법을 다루기로 결정했습니다. 가우스법) — 그의 논문을 지배했던 것과 동일한 계산입니다. 각각 최대 XNUMX개의 변수가 포함된 최대 XNUMX개의 방정식을 지원합니다. 이러한 컴퓨터는 과학자와 엔지니어에게 중요한 문제를 해결할 수 있으면서도 동시에 엄청나게 복잡해 보이지는 않습니다.

예술 작품

1930년대 중반까지 전자 기술은 25년 전의 기원에 비해 극도로 다양해졌습니다. Atanasov의 프로젝트에는 트리거 릴레이와 전자 계량기라는 두 가지 개발이 특히 적합했습니다.

1918세기 이래로 전신 및 전화 기술자들은 스위치라고 불리는 편리한 장치를 마음대로 사용할 수 있게 되었습니다. 스위치는 상태를 전환하기 위한 전기 신호를 수신할 때까지 영구 자석을 사용하여 열린 상태 또는 닫힌 상태로 유지하는 쌍안정 릴레이입니다. 그러나 진공관은 이것이 불가능했습니다. 그것들은 기계적인 구성 요소가 없었으며 회로를 통해 전기가 흐르거나 흐르지 않는 동안 "열리거나" "닫힐" 수 있었습니다. 1년에 두 명의 영국 물리학자 William Eccles와 Frank Jordan은 두 개의 램프를 전선으로 연결하여 "트리거 릴레이"를 만들었습니다. 이 전자 릴레이는 초기 자극에 의해 스위치가 켜진 후에도 계속 켜져 있습니다. Eccles와 Jordan은 제0차 세계 대전이 끝난 후 영국 해군을 위한 통신 목적으로 시스템을 만들었습니다. 그러나 나중에 트리거로 알려지게 된 Eccles-Jordan 회로 [English. 플립플롭]은 이진수를 저장하는 장치로 간주될 수도 있습니다. 신호가 전송되면 XNUMX이고 그렇지 않으면 XNUMX입니다. 이렇게 n개의 플립플롭을 통해 n비트의 이진수를 표현하는 것이 가능해졌습니다.

사건이 발생한 지 약 XNUMX년 후, 전자 분야의 두 번째 주요 혁신이 발생하여 컴퓨팅 세계와 충돌했습니다. 바로 전자 계량기입니다. 다시 한번, 컴퓨팅의 초기 역사에서 자주 일어났던 것처럼, 지루함은 발명의 어머니가 되었습니다. 아원자 입자의 방출을 연구하는 물리학자들은 클릭 소리를 듣거나 사진 기록을 연구하는 데 몇 시간을 소비해야 했으며, 다양한 물질의 입자 방출 속도를 측정하기 위해 감지 횟수를 세었습니다. 기계식 또는 전기 기계식 계량기는 이러한 작업을 용이하게 하는 매력적인 옵션이었지만 너무 느리게 이동했습니다. 서로 밀리초 내에 발생한 많은 이벤트를 등록할 수 없었습니다.

이 문제를 해결한 핵심인물은 찰스 에릴 윈-윌리엄스, 케임브리지의 Cavendish Laboratory에서 Ernest Rutherford 밑에서 일했습니다. Wynne-Williams는 전자 공학에 재능이 있었고 이미 튜브(또는 영국에서는 밸브라고 함)를 사용하여 입자에 무슨 일이 일어나고 있는지 들을 수 있는 증폭기를 만들었습니다. 1930년대 초에 그는 밸브를 사용하여 카운터를 만들 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그는 이를 "이진 스케일 카운터", 즉 이진 카운터라고 불렀습니다. 본질적으로 이는 스위치를 체인 위로 전송할 수 있는 플립플롭 세트였습니다(실제로는 티라트론, 진공이 아닌 가스를 포함하는 램프 유형(가스의 완전한 이온화 후에도 켜짐 위치에 남아 있을 수 있음).

Wynne-Williams 계수기는 입자 물리학에 관련된 모든 사람에게 필요한 실험실 장치 중 하나로 빠르게 자리 잡았습니다. 물리학자들은 종종 세 자리 숫자(즉, 최대 XNUMX까지 셀 수 있음)를 포함하는 매우 작은 카운터를 만들었습니다. 버퍼를 생성하기에 충분했습니다. 느린 기계식 미터의 경우, 느리게 움직이는 기계 부품이 있는 미터가 기록할 수 있는 것보다 빠르게 발생하는 이벤트를 기록하는 경우.

그러나 이론적으로는 이러한 카운터를 임의의 크기나 정밀도로 확장할 수 있습니다. 엄밀히 말하면 이것은 최초의 디지털 전자 계산 기계였습니다.

Atanasov-베리 컴퓨터

Atanasov는 이 이야기에 대해 잘 알고 있었기 때문에 전자 컴퓨터를 만들 수 있다는 가능성을 확신했습니다. 그러나 그는 이진 카운터나 플립플롭을 직접 사용하지 않았습니다. 처음에 그는 계산 시스템을 기반으로 약간 수정된 카운터를 사용하려고 했습니다. 결국 반복 계산이 아니라면 추가란 무엇입니까? 그러나 어떤 이유에서인지 그는 계산 회로를 충분히 신뢰할 수 있게 만들 수 없었고, 자신만의 덧셈과 곱셈 회로를 개발해야 했습니다. 그는 제한된 예산과 한 번에 XNUMX개의 계수를 저장하려는 야심 찬 목표를 갖고 있었기 때문에 플립플롭을 사용하여 이진수를 일시적으로 저장할 수 없었습니다. 곧 살펴보겠지만, 이 상황은 심각한 결과를 가져왔습니다.

1939년에 Atanasov는 컴퓨터 설계를 마쳤습니다. 이제 그는 그것을 구축하기 위해 올바른 지식을 가진 사람이 필요했습니다. 그는 Clifford Berry라는 아이오와 주립대학교 공학 졸업생에게서 그러한 사람을 발견했습니다. 연말까지 Atanasov와 Berry는 작은 프로토타입을 제작했습니다. 다음 해에 그들은 1960개의 계수를 갖춘 컴퓨터의 정식 버전을 완성했습니다. 10000년대 그들의 역사를 파헤친 한 작가는 이를 ABC(Atanasoff-Berry Computer)라고 불렀고, 그 이름이 붙었습니다. 그러나 모든 단점을 제거할 수는 없었습니다. 특히 ABC의 경우 XNUMX분의 XNUMX 정도의 이진수 오류가 발생했는데, 이는 큰 계산에서는 치명적일 수 있습니다.

1942년 클리포드 베리와 ABC

그러나 Atanasov와 그의 ABC에서는 모든 최신 컴퓨터의 뿌리와 소스를 찾을 수 있습니다. 그는 (Berry의 유능한 도움으로) 최초의 바이너리 전자 디지털 컴퓨터를 만들지 않았습니까? 이것이 전 세계의 경제, 사회, 문화를 형성하고 추진하는 수십억 개의 장치의 근본적인 특성이 아닐까요?

하지만 돌아가자. 디지털과 바이너리라는 형용사는 ABC의 영역이 아닙니다. 예를 들어, 같은 시기에 개발된 벨 복소수 컴퓨터(CNC)는 복소 평면에서 계산할 수 있는 디지털, 이진, 전기 기계 컴퓨터였습니다. 또한 ABC와 CNC는 제한된 영역의 문제를 해결한다는 점에서 유사했고, 현대 컴퓨터와는 달리 임의의 명령 순서를 받아들일 수 없었다.

남은 것은 '전자'다. 그러나 ABC의 수학적 내부는 전자적이었지만 전기기계적 속도로 작동했습니다. Atanasov와 Berry는 재정적으로 진공관을 사용하여 수천 개의 이진수를 저장할 수 없었기 때문에 이를 위해 전기 기계 구성 요소를 사용했습니다. 기본적인 수학적 계산을 수행하는 수백 개의 삼극관은 회전하는 드럼과 윙윙거리는 펀칭 기계로 둘러싸여 있으며, 여기에는 모든 계산 단계의 중간 값이 저장됩니다.

Atanasov와 Berry는 기계적으로 펀치하는 대신 전기로 태워서 엄청난 속도로 펀치 카드에 데이터를 읽고 쓰는 영웅적인 작업을 수행했습니다. 그러나 이로 인해 자체적인 문제가 발생했습니다. 숫자 1개당 오류 10000개를 담당하는 것은 굽기 장치였습니다. 더욱이, 최상의 상태에서도 기계는 초당 한 줄보다 더 빨리 "펀칭"할 수 없었기 때문에 ABC는 1990개의 산술 단위 각각에 대해 초당 한 번의 계산만 수행할 수 있었습니다. 나머지 시간 동안 진공관은 유휴 상태로 앉아 초조하게 "테이블을 손가락으로 두드리며" 모든 기계가 진공관 주위를 고통스럽게 천천히 회전했습니다. Atanasov와 Berry는 순종 말을 건초 수레에 연결했습니다. (XNUMX년대 ABC를 재현하는 프로젝트의 리더는 작업자의 작업 지정 작업을 포함하여 소요된 모든 시간을 고려하여 기계의 최대 속도를 초당 XNUMX회 더하거나 빼는 속도로 추정했습니다. 물론 이것은 인간 컴퓨터보다 빠르지만 우리가 전자 컴퓨터와 연관시키는 속도와 같지는 않습니다.)

ABC 다이어그램. 드럼은 커패시터에 임시 입력 및 출력을 저장했습니다. 사이라트론 카드 펀칭 회로와 카드 리더는 알고리즘의 전체 단계 결과를 기록하고 읽습니다(방정식 시스템에서 변수 중 하나 제거).

ABC에 대한 작업은 1942년 중반 Atanasoff와 Berry가 빠르게 성장하는 미국 전쟁 기계에 등록하면서 중단되었습니다. 이 전쟁 기계에는 신체뿐만 아니라 두뇌도 필요했습니다. Atanasov는 워싱턴에 있는 해군 병기 연구소로 파견되어 음향 광산 개발 팀을 이끌었습니다. Berry는 Atanasov의 비서와 결혼했으며 전쟁에 징집되는 것을 피하기 위해 캘리포니아에 있는 군사 계약 회사에 일자리를 찾았습니다. Atanasov는 아이오와 주에서 자신의 창작물에 대한 특허를 얻으려고 한동안 시도했지만 성공하지 못했습니다. 전쟁이 끝난 후 그는 다른 일로 옮겨갔고 더 이상 컴퓨터에 진지하게 관여하지 않았습니다. 컴퓨터 자체는 연구소의 새로운 졸업생을 위한 사무실 공간을 마련하기 위해 1948년에 매립지로 보내졌습니다.

아마도 Atanasov는 너무 일찍 일을 시작했을 것입니다. 그는 적당한 대학 보조금에 의존했고 ABC를 만드는 데 단지 몇 천 달러만 쓸 수 있었기 때문에 그의 프로젝트에서 경제가 다른 모든 관심사를 대체했습니다. 만약 그가 1940년대 초까지 기다렸다면, 그는 본격적인 전자 장치에 대한 정부 보조금을 받았을 것입니다. 그리고 이 상태에서(사용이 제한되고, 제어하기 어렵고, 신뢰할 수 없고, 속도도 그리 빠르지 않음) ABC는 전자 컴퓨팅의 이점에 대한 유망한 광고가 아니었습니다. 미국의 전쟁 기계는 컴퓨팅에 대한 갈망에도 불구하고 ABC를 아이오와 주 에임스 마을에서 녹슬게 만들었습니다.

전쟁의 컴퓨팅 기계

XNUMX차 세계대전은 과학기술에 대한 막대한 투자 시스템을 만들고 시작했으며, 이를 XNUMX차 세계대전에 대비했습니다. 불과 몇 년 만에 육지와 바다에서의 전쟁 관행은 독가스, 자기 지뢰, 공중 정찰 및 폭격 등의 사용으로 전환되었습니다. 어떤 정치 지도자나 군사 지도자도 그러한 급격한 변화를 눈치채지 못할 리가 없습니다. 속도가 너무 빨라서 연구가 일찍 시작되면 저울이 한 방향 또는 다른 방향으로 기울어질 수 있었습니다.

미국은 풍부한 자원과 두뇌를 갖고 있었고(그 중 다수는 히틀러의 독일에서 탈출한 사람들이었습니다) 생존과 다른 나라에 영향을 미치는 패권을 위한 즉각적인 전투에 무관심했습니다. 이를 통해 국가는 이 교훈을 특히 명확하게 배울 수 있었습니다. 이는 최초의 원자 무기를 만드는 데 막대한 산업적, 지적 자원이 투입되었다는 사실에서 드러났습니다. 덜 알려졌지만 똑같이 중요하거나 규모가 작은 투자는 MIT의 Rad Lab을 중심으로 한 레이더 기술에 대한 투자였습니다.

따라서 자동 컴퓨팅이라는 초기 분야는 훨씬 작은 규모이기는 하지만 군사 자금의 일부를 받았습니다. 우리는 이미 전쟁으로 인해 발생한 다양한 전자 기계 컴퓨팅 프로젝트에 대해 언급했습니다. 릴레이 기반 컴퓨터의 잠재력은 상대적으로 알려져 있었습니다. 그 당시 수천 개의 릴레이와의 전화 교환이 수년 동안 운영되었기 때문입니다. 전자 부품은 아직 이러한 규모의 성능을 입증하지 못했습니다. 대부분의 전문가들은 전자 컴퓨터는 필연적으로 신뢰할 수 없거나(예: ABC) 구축하는 데 너무 오랜 시간이 걸릴 것이라고 믿었습니다. 갑작스러운 정부 자금 유입에도 불구하고 군용 전자 컴퓨팅 프로젝트는 거의 이루어지지 않았습니다. XNUMX개만 출시되었고 그 중 XNUMX개만이 작동 가능한 기계로 이어졌습니다.

독일의 통신 엔지니어인 Helmut Schreyer는 친구 Konrad Zuse에게 Zuse가 항공 산업을 위해 제작한 전기 기계 "V3"(나중에 Z3로 알려짐)보다 전자 기계의 가치를 입증했습니다. Zuse는 결국 Schreyer와 함께 두 번째 프로젝트를 진행하기로 합의했고, 항공 연구소는 100년 후반에 1941튜브 프로토타입에 자금을 지원하겠다고 제안했습니다. 그러나 두 사람은 처음에는 우선순위가 더 높은 전쟁 작업을 맡았으나 폭격 피해로 인해 작업이 심각하게 느려져 기계가 안정적으로 작동할 수 없게 되었습니다.

Zuse(오른쪽)와 Schreyer(왼쪽)가 Zuse 부모님의 베를린 아파트에서 전기 기계 컴퓨터로 작업하고 있습니다.

그리고 유용한 작업을 수행한 최초의 전자 컴퓨터는 영국의 한 비밀 실험실에서 만들어졌습니다. 그곳에서 한 통신 엔지니어는 밸브 기반 암호 분석에 대한 근본적이고 새로운 접근 방식을 제안했습니다. 이 이야기는 다음번에 공개하겠습니다.

그 밖에 읽을 내용:

• Alice R. Burks 및 Arthur W. Burks, 최초의 전자 컴퓨터: Atansoff 이야기(1988)
• 데이비드 리치, 컴퓨터 개척자(1986)
• 제인 스마일리, 컴퓨터를 발명한 사람(2010)

출처 : habr.com

전자 컴퓨터의 역사, 1부: 프롤로그

아타나소프

예술 작품

Atanasov-베리 컴퓨터

전쟁의 컴퓨팅 기계

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