An eiser beschriwwen den Opstig vun automateschen Telefonschalter, déi mat Relaiskreesser kontrolléiert goufen. Dës Kéier wëlle mir schwätzen iwwer wéi d'Wëssenschaftler an d'Ingenieuren Relaiskreesser an der éischter - elo vergiessene - Generatioun vun digitale Computeren entwéckelt hunn.
Relais op sengem Zenit
Wann Dir Iech erënnert, ass d'Operatioun vun engem Relais op engem einfache Prinzip baséiert: en Elektromagnet bedreift e Metallschalter. D'Iddi vun engem Relais gouf onofhängeg vun e puer Naturalisten an Entrepreneuren am Telegraphgeschäft an den 1830er proposéiert. Dann, an der Mëtt vum XNUMX. Joerhonnert, hunn Erfinder a Mechanik Relais zu engem zouverléissege an onverzichtbare Bestanddeel vun Telegraphennetzwierker ëmgewandelt. Et war an dësem Beräich datt d'Liewen vum Relais säin Zenith erreecht huet: et gouf miniaturiséiert, a Generatioune vun Ingenieuren hunn eng Onmass vun Designen erstallt wärend se formell an der Mathematik a Physik trainéiert.
Am Ufank vum 1870. Joerhonnert hunn net nëmmen automatesch Schaltsystemer, awer och bal all Telefonsnetzausrüstung eng Zort Relais enthalen. Ee vun de fréiste Gebrauch an der Telefonkommunikatioun staamt aus den XNUMXer Joren, a manuelle Schalter. Wann den Abonnent den Telefonshandtak gedréint huet (Magneto Handle), gouf e Signal un den Telefonsaustausch geschéckt, de Mixer ageschalt. En Blanker ass e Relais, deen, wann se ausgeléist gëtt, e Metallklappe bewierkt fir op de Schaltdësch vum Telefonoperateur ze falen, wat en erakommende Uruff bezeechent. Dunn huet de jonke Bedreiwer de Stecker an de Stecker gesat, de Relais gouf zréckgesat, duerno war et méiglech de Klappe erëm opzehiewen, deen an dëser Positioun vum Elektromagnéit gehal gouf.
Bis 1924 hunn zwee Bell Ingenieuren geschriwwen, déi typesch manuell Telefonsaustausch huet ongeféier 10 Abonnenten servéiert. Hir Ausrüstung enthält 40-65 Tausend Relais, deenen hir total magnetesch Kraaft "genuch war fir 10 Tonnen opzehiewen." A groussen Telefonsaustausch mat Maschinneschalter goufen dës Charakteristiken mat zwee multiplizéiert. Vill Millioune Relais goufen am ganzen US Telefonsystem benotzt, an d'Zuel ass konstant eropgaang wéi Telefonsaustausch automatiséiert goufen. Eng Telefonverbindung kéint vun e puer bis e puer honnert Relais zerwéiert ginn, jee no der Zuel an der Ausrüstung vun den involvéierten Telefonsenzen.
D'Fabriken vu Western Electric, eng Fabrikatiouns Duechtergesellschaft vun der Bell Corporation, hunn eng rieseg Palette vu Relais produzéiert. D'Ingenieuren hunn esou vill Ännerunge erstallt, datt déi raffinéiert Hënnziichter oder Dauwenhaiser dës Diversitéit beneiden. D'Betribsgeschwindegkeet an d'Sensibilitéit vum Relais goufen optimiséiert, an d'Dimensiounen goufen reduzéiert. Am Joer 1921 huet Western Electric bal 5 Millioune Relais vun honnert Basistypen produzéiert. De stäerkste populär war den Typ E Universal Relais, e flaach, bal véiereckege Apparat datt puer Zénger vu Gramm gewien. Fir de gréissten Deel gouf et aus gestempelt Metalldeeler gemaach, dh et war technologesch fortgeschratt an der Produktioun. D'Gehäuse huet d'Kontakter vu Stëbs an induzéierte Stroum vun den Nopeschgeräter geschützt: normalerweis goufen d'Relais no beienee montéiert, an Racken mat Honnerte an Dausende vu Relais. Am Ganzen goufen 3 Typ E Varianten entwéckelt, jidderee mat verschiddene Wick- a Kontaktkonfiguratiounen.
Geschwënn hunn dës Relais ugefaang an de komplexste Schalter ze benotzen.
Koordinate Kommutator
Am Joer 1910 hat Gotthilf Betulander, Ingenieur bei Royal Telegrafverket, der staatlecher Gesellschaft, déi de gréissten Deel vum schwedesche Telefonmaart kontrolléiert huet (fir Joerzéngte bal alles), eng Iddi. Hien huet gegleeft datt hien d'Effizienz vun den Operatiounen vum Telegrafverket staark verbessert konnt andeems se automatesch Schaltsystemer ganz op Relais baséieren. Méi genee, op Relaismatrizen: Gitter aus Stahlstäbchen, déi un Telefonsleitungen verbonne sinn, mat Relaisen op de Kräizunge vun de Stäben. Sou e Schalter soll méi séier, méi zouverlässeg a méi einfach ze pflegen wéi Systemer baséiert op rutschen oder rotéierende Kontakter.
Ausserdeem huet de Betulander op d'Iddi komm, datt et méiglech wier d'Auswiel- a Verbindungsdeeler vum System an onofhängeg Relaiskreesser ze trennen. An de Rescht vum System soll nëmme benotzt ginn fir e Stëmmkanal z'etabléieren, an dann befreit ginn fir en aneren Uruff ze handhaben. Dat heescht, de Betulander ass mat enger Iddi komm, déi spéider "gemeinsam Kontroll" genannt gouf.
Hien huet de Circuit genannt, deen déi erakommen Uruffnummer "Recorder" späichert (en anere Begrëff ass Register). An de Circuit deen eng verfügbar Verbindung am Gitter fënnt a "markéiert" gëtt e "Marker" genannt. Den Auteur huet säi System patentéiert. Verschidde sou Statiounen sinn zu Stockholm a London opgetaucht. An 1918 huet de Betulander iwwer eng amerikanesch Innovatioun geléiert: de Koordinateschalter, dee vum Bell Ingenieur John Reynolds fënnef Joer virdrun erstallt gouf. Dëse Schalter war ganz ähnlech dem Betulander Design, awer et benotzt n + m dir Service Relais n + m dir Matrixknäppchen, wat vill méi bequem war fir d'weider Expansioun vun den Telefonsaustausch. Wann Dir eng Verbindung gemaach hutt, huet d'Haltbar de Piano String "Fangeren" ageklemmt an d'Auswielbar ass laanscht d'Matrix geréckelt fir mat engem aneren Uruff ze verbannen. D'Joer drop huet de Betulander dës Iddi a säi Schalterdesign agebaut.
Awer déi meescht Ingenieuren hunn dem Betulander seng Kreatioun komesch an onnéideg komplex ugesinn. Wéi et Zäit koum fir e Schaltsystem ze wielen fir d'Netzwierker vun de gréisste Stied vu Schweden ze automatiséieren, huet Telegrafverket en Design vum Ericsson gewielt. Betulander Schalter goufen nëmmen a klengen Telefonsaustausch am ländleche Raum benotzt: d'Relais ware méi zouverlässeg wéi d'motoriséiert Automatisatioun vun Ericsson Schalter an hunn op all Austausch keng Ënnerhaltstechniker erfuerdert.
Déi amerikanesch Telefoningenieuren haten awer eng aner Meenung zu där Saach. Am Joer 1930 koumen Bell Labs Spezialisten a Schweden a ware "ganz beandrockt mat de Parameteren vum Koordinatenschaltermodul." Wéi d'Amerikaner zréckkoum, hunn se direkt ugefaang un deem ze schaffen, wat als Koordinatesystem Nummer 1 bekannt gouf, an de Panelschalter a grousse Stied ersat. Bis 1938 goufen zwee esou Systemer zu New York installéiert. Si goufe séier Standardausrüstung fir Stadtelefonaustausch, bis se méi wéi 30 Joer méi spéit elektronesch Schalter ersat hunn.
De stäerkste interessant Bestanddeel vun X-Switch Nummer 1 war en neien, méi komplex Marker entwéckelt bei Bell. Et war virgesinn fir e gratis Wee vum Uruffer op den Uruffer duerch verschidde Koordinatemoduler ze sichen, déi matenee verbonne sinn, an domat eng Telefonverbindung ze kreéieren. De Marker huet och all Verbindung fir de gratis / beschäftegt Staat ze testen. Dëst erfuerdert d'Applikatioun vun der bedingter Logik. Wéi den Historiker Robert Chapuis geschriwwen huet:
D'Wiel ass bedingt well eng gratis Verbindung nëmmen ofgehale gëtt wann et Zougang zu engem Gitter gëtt dat eng gratis Verbindung op den nächsten Niveau als Ausgang huet. Wann e puer Sets vu Verbindungen déi gewënschte Bedéngungen erfëllen, da wielt d'"Preferenzlogik" eng vun de mannsten Verbindungen ...
De Koordinateschalter ass e super Beispill vun der Kräizbefruchtung vun technologeschen Iddien. De Betulander huet säin All-Relaisschalter erstallt, duerno verbessert et mat enger Reynolds Schaltmatrix an huet d'Leeschtung vum resultéierende Design bewisen. AT&T Ingenieuren hunn spéider dësen Hybridschalter nei entworf, verbessert an erstallt Koordinatesystem Nr.
Mathematesch Aarbecht
Fir ze verstoen wéi a firwat Relais an hir elektronesch Cousine gehollef hunn den Informatik ze revolutionéieren, brauche mir e kuerzen Ausfluch an d'Welt vum Berechnung. Duerno wäert et kloer ginn firwat et eng verstoppte Nofro fir Optimiséierung vu Rechenprozesser war.
Vum Ufank vum 20. Joerhonnert war de ganze System vun der moderner Wëssenschaft an Ingenieur baséiert op der Aarbecht vun Dausende vu Leit, déi mathematesch Berechnungen ausféieren. Si goufen genannt Computeren (Computer) [Fir Duercherneen ze vermeiden, gëtt de Begrëff am ganzen Text benotzt Rechner. - Note. laan]. Zréck an den 1820er huet de Charles Babbage geschaf (obwuel säin Apparat ideologesch Virgänger hat). Seng Haaptaufgab war d'Konstruktioun vu mathemateschen Dëscher ze automatiséieren, zum Beispill fir d'Navigatioun (Berechnung vun trigonometresche Funktiounen duerch polynomesch Approximatioune bei 0 Grad, 0,01 Grad, 0,02 Grad, etc.). Et war och eng grouss Nofro fir mathematesch Berechnungen an der Astronomie: et war noutwendeg fir rau Resultater vun teleskopeschen Observatioune a fixe Beräicher vun der Himmelskugel ze veraarbecht (je no Zäit an Datum vun Observatioune) oder d'Bunne vun neien Objeten ze bestëmmen (z. Halley's Koméit).
Zënter der Zäit vu Babbage ass de Besoin fir Rechenmaschinne vill Mol eropgaang. Elektresch Kraaftfirmen brauche fir d'Verhalen vun de Réckkraaftkraaftübertragungssystemer mat extrem komplexen dynamesche Eegeschaften ze verstoen. Bessemer Stol Waffen, déi fäeg sinn Muschelen iwwer den Horizont ze werfen (an dofir, dank der direkter Observatioun vum Zil, waren se net méi gezielt), erfuerdert ëmmer méi genee ballistesch Dëscher. Nei statistesch Tools, déi grouss Quantitéite vu mathematesche Berechnungen involvéiert hunn (wéi d'Method vun de klengste Quadraten) goufen ëmmer méi an der Wëssenschaft an am wuessende Regierungsapparat benotzt. Informatikdepartementer entstanen an Universitéiten, Regierungsbehörden, an Industriekonzerner, déi normalerweis Frae rekrutéiert hunn.
Mechanesch Rechner hunn nëmmen de Problem vun de Berechnungen méi einfach gemaach, awer net geléist. Rechner hunn arithmetesch Operatiounen beschleunegt, awer all komplexe wëssenschaftlechen oder technesche Problem huet Honnerte oder Dausende vun Operatiounen erfuerdert, all eenzel vun deenen de (mënschleche) Rechner huet misse manuell ausféieren, suergfälteg all Zwëschresultater opzehuelen.
Verschidde Faktoren hunn zu der Entstoe vun neie Approche fir de Problem vu mathematesche Berechnungen bäigedroen. Jonk Wëssenschaftler an Ingenieuren, déi an der Nuecht schmerzhaft hir Aufgaben ausgerechent hunn, wollten hir Hänn an Aen e Rescht ginn. D'Projetmanager ware gezwongen, ëmmer méi Sue fir d'Gehälter vu ville Computeren ze bezuelen, besonnesch nom Éischte Weltkrich. Schlussendlech ware vill fortgeschratt wëssenschaftlech an technesch Problemer schwéier mat der Hand ze berechnen. All dës Faktoren hunn zu der Schafung vun enger Serie vu Computeren gefouert, op deenen d'Aarbecht ënner der Leedung vum Vannevar Bush, engem elektresche Ingenieur am Massachusetts Institute of Technology (MIT) duerchgefouert gouf.
Differentialanalysator
Bis zu dësem Zäitpunkt war d'Geschicht dacks onperséinlech, awer elo fänken mir méi iwwer spezifesch Leit ze schwätzen. Ruhm ass iwwer d'Creatoren vum Panelschalter, Type E Relais a Fiducial Marker Circuit iwwergaang. Net emol biographesch Anekdoten hunn iwwer si iwwerlieft. Déi eenzeg ëffentlech verfügbar Beweiser vun hirem Liewen sinn déi fossil Iwwerreschter vun de Maschinnen déi se erstallt hunn.
Mir kënnen elo e méi déif Verständnis vu Leit an hir Vergaangenheet kréien. Awer mir wäerten net méi déi treffen, déi haart an den Dachgeschoss an Atelieren doheem geschafft hunn - Morse a Vail, Bell a Watson. Um Enn vum Éischte Weltkrich war d'Ära vun heroeschen Erfinder bal eriwwer. Den Thomas Edison kann als Iwwergangsfigur ugesi ginn: am Ufank vu senger Carrière war hien en Ugestallten Erfinder, a bis zum Schluss gouf hien de Besëtzer vun enger "Erfindungsfabrik". Deemools war d'Entwécklung vun de bedeitendsten neien Technologien d'Domain vun Organisatiounen ginn - Universitéiten, Firmenfuerschungsdepartementer, Regierungslaboratoiren. D'Leit, iwwer déi mir an dëser Rubrik schwätzen, gehéieren zu esou Organisatiounen.
Zum Beispill, Vannevar Bush. Hien ass 1919 op MIT ukomm, wéi hien 29 Joer al war. E bësse méi wéi 20 Joer méi spéit war hien ee vun de Leit, déi d'Participatioun vun den USA am Zweete Weltkrich beaflosst hunn an d'Regierungsfinanzéierung erhéicht hunn, wat d'Relatioun tëscht Regierung, Akademie an der Entwécklung vu Wëssenschaft an Technologie fir ëmmer geännert huet. Mä fir d'Ziler vun dësem Artikel sinn mir interesséiert an enger Serie vu Maschinnen, déi am Bush Laboratoire vun der Mëtt vun den 1920er entwéckelt goufen an de Problem vun mathematesch Berechnungen ze léisen geduecht waren.
MIT, dee viru kuerzem vun zentrale Boston op d'Charles River Waasserfront zu Cambridge geplënnert war, war enk mat de Bedierfnesser vun der Industrie ausgeriicht. Bush selwer, nieft sengem Professer, hat finanziell Interessen an e puer Entreprisen am Elektronikberäich. Et dierft also keng Iwwerraschung kommen, datt de Problem, deen de Busch a seng Schüler dozou bruecht huet, un deem neie Rechenapparat ze schaffen, an der Energieindustrie entstanen ass: d’Simulatioun vum Verhalen vun den Iwwerdroungsleitungen ënner Spëtzelastbedéngungen. Natierlech war dëst nëmmen eng vu ville méiglechen Uwendunge vu Computeren: langweileg mathematesch Berechnunge goufen iwwerall gemaach.
Busch a seng Kollegen hunn fir d'éischt zwou Maschinnen gebaut, déi Produktintegraphe genannt ginn. Awer déi bekanntst an erfollegräich MIT Maschinn war eng aner - Differentialanalysator, am Joer 1931 ofgeschloss. Hien huet Problemer mat der Iwwerdroung vun Elektrizitéit geléist, d'Bunne vun Elektronen berechent, d'Trajectoiren vun der kosmescher Stralung am Äerdmagnéitfeld a vill méi. Fuerscher ronderëm d'Welt, déi Rechenkraaft brauchen, hunn Dosende vu Kopien a Variatiounen vum Differentialanalysator an den 1930er erstallt. E puer sinn souguer vu Meccano (den englesche Analog vun den amerikanesche Kannerbausets vun der Mark ).
En Differentialanalysator ass en Analog Computer. Mathematesch Funktiounen goufen mat rotéierende Metallstäben berechent, d'Rotatiounsgeschwindegkeet vun deenen all e quantitative Wäert reflektéiert. De Motor huet eng onofhängeg Staang gefuer - eng Variabel (normalerweis representéiert d'Zäit), déi, am Tour, aner Staang (verschidden Differentialvariablen) duerch mechanesch Verbindungen rotéiert huet, an eng Funktioun gouf op Basis vun der Input Rotatiounsgeschwindegkeet berechent. D'Resultater vun de Berechnunge goufen op Pabeier a Form vu Kéiren gezeechent. Déi wichtegst Komponente waren d'Integratoren - Rieder déi als Scheiwen gedréint hunn. Integratoren konnten den Integral vun enger Curve berechnen ouni langweileg manuell Berechnungen.
Differentialanalysator. Integral Modul - mat engem opgehuewe Deckel, op der Säit vun der Fënster sinn Dëscher mat de Resultater vun de Berechnungen, an an der Mëtt - e Set vu Rechenstäbchen
Keen vun den Analyserkomponenten enthalen diskret Schaltrelais oder all digital Schalter. Also firwat schwätze mir iwwer dësen Apparat? D'Äntwert ass véierten Famill Auto.
An de fréien 1930er huet de Bush ugefaang d'Rockefeller Foundation ze hoffe fir Finanzéierung fir d'Weiderentwécklung vum Analysator ze kréien. De Warren Weaver, de Chef vun de Naturwëssenschaften vun der Fondatioun, war am Ufank net iwwerzeegt. Engineering war net säi Fachberäich. Awer de Busch huet seng nei Maschinn grenztlos Potenzial fir wëssenschaftlech Uwendungen ugesinn - besonnesch an der mathematescher Biologie, dem Weaver sengem Hausdéierprojet. Bush huet och vill Verbesserunge fir den Analyser versprach, dorënner "d'Fäegkeet fir den Analyser séier vun engem Problem an en anert ze wiesselen, wéi en Telefonswiessel." 1936 goufen seng Efforten mat engem $ 85 Subventioun belount fir en neien Apparat ze kreéieren, dee spéider de Rockefeller Differential Analyzer genannt gouf.
Als praktesche Computer war dësen Analyser kee groussen Duerchbroch. Bush, deen de MIT Vizepresident an Dekan vum Ingenieur gouf, konnt net vill Zäit fir d'Entwécklung widmen. Tatsächlech huet hien sech séier zréckgezunn, an huet d'Flichte als President vun der Carnegie Institution zu Washington opgeholl. De Bush huet gefillt, datt de Krich ukomm ass, an hien hat verschidde wëssenschaftlech an industriell Iddien, déi d'Bedierfnesser vum Militär déngen kënnen. Dat heescht, hie wollt méi no beim Zentrum vun der Muecht sinn, wou hien d'Léisung vu bestëmmte Froen méi effektiv beaflosse konnt.
Zur selwechter Zäit goufen d'technesch Problemer, déi duerch den neien Design diktéiert goufen, vum Laborpersonal geléist, a si hunn séier ugefaang fir op militäresch Problemer ze schaffen. D'Rockefeller Maschinn gouf eréischt 1942 fäerdeg gemaach. D'Militär huet et nëtzlech fonnt fir d'In-line Produktioun vu ballistesch Dëscher fir Artillerie. Awer geschwënn gouf dësen Apparat reng eclipsed digital Computeren-representéieren Zuelen net als kierperlech Quantitéiten, mee abstrakt, benotzt schalt Positiounen. Et ass just geschitt datt de Rockefeller Analyser selwer zimlech vill ähnlech Schalter benotzt huet, déi aus Relaiskreesser besteet.
Shannon
1936 war de Claude Shannon nëmmen 20 Joer al, mä hie war scho vun der University of Michigan mat engem Bachelorstudium an Elektrotechnik a Mathematik ofgeschloss. Hie gouf op MIT bruecht vun engem Flyer, deen op e Bulletin Board gedréckt ass. De Vannevar Bush huet no engem neien Assistent gesicht fir um Differentialanalysator ze schaffen. De Shannon huet seng Demande ouni ze zécken ofginn an huet geschwënn un frësche Problemer geschafft ier den neien Apparat ugefaang huet Form ze huelen.
Shannon war näischt wéi Bush. Hie war weder e Geschäftsmann, nach en akademesche Räichsbauer, nach en Administrateur. Säi Liewen huet hie gär Spiller, Puzzel an Ënnerhalung: Schach, Jongléieren, Mazes, Kryptogrammer. Wéi vill Männer vu senger Ära, während dem Krich huet de Shannon sech fir sérieux Geschäfter gewidmet: hien huet eng Positioun bei Bell Labs ënner engem Regierungskontrakt gehal, dee säi schwaache Kierper virun der Militärkonscriptioun geschützt huet. Seng Fuerschung iwwer Feier Kontroll a Kryptografie während dëser Period huet am Tour zu seminal Aarbecht op Informatiounstheorie gefouert (déi mir net beréieren). An den 1950er Joren, wéi de Krich a seng Nofolger ofgeschwächt goufen, ass de Shannon zréck op d'Léierpersonal um MIT, a verbréngt seng Fräizäit op Diversioune: e Rechner deen exklusiv mat réimeschen Ziffere geschafft huet; eng Maschinn, wann ageschalt, eng mechanesch Aarm wossten aus an ausgeschalt der Maschinn.
D'Struktur vun der Rockefeller Maschinn, déi de Shannon begéint war, war logesch déiselwecht wéi déi vum 1931 Analysator, awer et gouf aus komplett anere kierperleche Komponenten gebaut. De Busch huet gemierkt datt d'Stäng a mechanesch Gears an eelere Maschinnen d'Effizienz vun hirem Gebrauch reduzéiert hunn: Fir Berechnungen ze maachen, huet d'Maschinn missen opgestallt ginn, wat vill Mannstonne vun der qualifizéierter Mechanik erfuerdert huet.
Den neien Analyser huet dësen Nodeel verluer. Säin Design war net op engem Dësch mat Staang baséiert, mee op engem Cross-Disc Kommutator, engem Iwwerschoss Prototyp gespent vu Bell Labs. Amplaz d'Kraaft vun engem zentrale Schaft ze vermëttelen, gouf all integral Modul onofhängeg vun engem Elektromotor ugedriwwen. Fir d'Maschinn ze konfiguréieren fir en neie Problem ze léisen, war et genuch fir einfach d'Relais an der Koordinatenmatrix ze konfiguréieren fir d'Integratoren an der gewënschter Sequenz ze verbannen. E Punched Tape Lieser (aus engem aneren Telekommunikatiounsapparat geléint, de Roll Teletype) liest d'Konfiguratioun vun der Maschinn, an e Relaisschaltung huet d'Signal vum Band a Kontrollsignaler fir d'Matrix ëmgewandelt - et war wéi eng Serie vun Telefonsuriff tëscht Integrateuren opzestellen.
Déi nei Maschinn war net nëmme vill méi séier a méi einfach ze konfiguréieren, si war och méi séier a méi genee wéi seng Virgänger. Si kéint méi komplex Problemer léisen. Haut kann dëse Computer als primitiv, souguer extravagant ugesi ginn, awer deemools huet et den Beobachter ausgesinn wéi eng grouss - oder vläicht schrecklech - Intelligenz op der Aarbecht:
Prinzipiell ass et e Mathematik Roboter. En elektresch ugedriwwen Automat entworf net nëmme fir de mënschleche Gehir vun der Belaaschtung vu schwéiere Berechnungen an Analyse ze entlaaschten, awer och fir mathematesch Problemer z'attackéieren déi net geeschteg geléist kënne ginn an se léisen.
Shannon konzentréiert sech op d'Konvertéierung vun Daten aus dem Pabeierband an Instruktioune fir de "Gehir", an de Relaisschaltung war verantwortlech fir dës Operatioun. Hien huet d'Korrespondenz tëscht der Struktur vum Circuit an de mathematesche Strukture vun der boolescher Algebra gemierkt, déi hien an der Graduate School zu Michigan studéiert huet. Dëst ass eng Algebra deem seng Operander waren TRUE a FALSCH, a vun den Opérateuren - AN, ODER, NET etc.. Algebra entspriechend logesch Aussoen.
Nodeem de Summer 1937 bei Bell Labs zu Manhattan geschafft huet (eng ideal Plaz fir iwwer Relaiskreesser ze denken), huet de Shannon seng Masteraarbecht mam Titel "A Symbolic Analysis of Relais and Switching Circuits" geschriwwen. Zesumme mat dem Alan Turing senger Aarbecht d'Joer virdrun huet dem Shannon seng Dissertatioun d'Fundament vun der Informatik gemaach.
An den 1940er an 1950er huet de Shannon verschidde Rechen-/logesch Maschinnen gebaut: den THROBAC réimesche Rechner, eng Schachendspillmaschinn, an Theseus, e Labyrinth duerch deen eng elektromechanesch Maus bewegt ass (Foto)
De Shannon huet entdeckt datt e System vu propositionelle Logikgleichungen direkt mechanesch an e kierperleche Circuit vu Relaisschalter ëmgewandelt ka ginn. Hien huet ofgeschloss: "Bauch all Operatioun déi an enger endlecher Zuel vu Schrëtt mat Wierder beschriwwe ka ginn WANN, AN, ODER etc., kann automatesch mat engem Relais duerchgefouert ginn. Zum Beispill, zwee kontrolléiert schalt Relais an Serie verbonne Form eng logesch И: De Stroum fléisst nëmmen duerch den Haaptdrot wann béid Elektromagnete aktivéiert sinn fir d'Schalter zouzemaachen. Zur selwechter Zäit sinn zwee Relais a parallele Form verbonnen Or: De Stroum leeft duerch den Haaptkrees, ageschalt duerch ee vun den Elektromagneten. D'Output vun esou engem Logik Circuit kann am Tour d'Elektromagnete vun anere Relais kontrolléieren fir méi komplex Logik Operatiounen ze produzéieren wéi (A) И B) oder (C И D).
De Shannon huet seng Dissertatioun ofgeschloss mat engem Appendix mat e puer Beispiller vu Circuiten, déi mat senger Method erstallt goufen. Well d'Operatiounen vun der boolescher Algebra ganz ähnlech wéi arithmetesch Operatiounen am Binär sinn (dh Binärzuelen benotzen), huet hien gewisen wéi e Relais an en "elektreschen Adder am Binär" zesummegesat ka ginn - mir nennen et e binäre Adder. E puer Méint méi spéit huet ee vun de Bell Labs Wëssenschaftler sou en Adder op sengem Kichendësch gebaut.
Stibitz
Den George Stibitz, e Fuerscher am Mathematik Departement um Bell Labs Sëtz zu Manhattan, huet op engem donkelen Novemberowend am Joer 1937 eng komesch Ausrüstung heem bruecht. Dréchen Batterie Zellen, zwee kleng Luuchten fir d'Hardware Panelen, an e puer flaach Type U Relais fonnt an engem Dreckskëscht. Andeems hien e puer Drot an e puer Dreck bäigefüügt huet, huet hien en Apparat zesummegesat, deen zwee eenzifferen binären Zuelen (representéiert duerch d'Präsenz oder d'Feele vun enger Input Spannung) bäidroe konnt an eng zweezifferen Zuel mat Glühbirnen erausginn: eng fir un, null fir off.
Binär Stiebitz adder
Stiebitz, Physiker vun Ausbildung, gouf gefrot d'physikalesch Eegeschafte vun Relais Magnete ze evaluéieren. Hien hat guer keng virdrun Erfahrung mat Relais an huet also ugefaang mat hirem Gebrauch a Bell Telefonkreesser ze studéieren. De George huet séier Ähnlechkeeten tëscht e puer vun de Circuiten a binäre arithmetesche Operatiounen gemierkt. Intrigéiert huet hien säi Säiteprojet um Kichendësch zesummegesat.
Fir d'éischt huet dem Stiebitz seng Dabbling mat Relais wéineg Interessi ënner Bell Labs Management erwächt. Awer 1938 huet de Chef vun der Fuerschungsgrupp de George gefrot ob seng Rechner fir arithmetesch Operatioune mat komplexe Zuelen benotzt kënne ginn (z. a + b aniwou i ass d'Quadratwurz vun enger negativer Zuel). Et huet sech erausgestallt datt verschidde Rechendepartementer bei Bell Labs scho gekräizt hunn, well se esou Zuelen konstant musse multiplizéieren an deelen. Multiplizéiere vun enger komplexer Zuel erfuerdert véier arithmetesch Operatiounen op engem Desktop Rechner, Divisioun erfuerdert 16 Operatiounen. Stibitz sot hien de Problem léisen kéint an entworf eng Maschinn Circuit fir esou Berechnungen.
Den definitiven Design, deen am Metall vum Telefoningenieur Samuel Williams verkierpert gouf, gouf de Complex Number Computer genannt - oder Complex Computer fir kuerz - an 1940 gestart. 450 Relais goufen fir Berechnungen benotzt, Tëscheresultater goufen an zéng Koordinateschalter gespäichert. D'Donnéeën goufen aginn a kritt mat engem Roll Teletype. Bell Laboe Departementer installéiert dräi esou teletypes, déi e grousse Besoin fir Rechenkraft uginn. Relais, Matrixentgasung, Teletypen - op all Manéier war et e Produkt vum Bell System.
Déi schéinste Stonn vum Complex Computer ass den 11. September 1940 geschloen. Stiebitz huet e Bericht iwwer de Computer op enger Versammlung vun der American Mathematical Society um Dartmouth College presentéiert. Hien huet zougestëmmt, datt do en Teletyp mat enger Telegraphverbindung op Complex Computer zu Manhattan installéiert gëtt, 400 Kilometer ewech. Déi interesséiert kéinten op den Teletyp goen, d'Konditioune vum Problem op der Tastatur aginn a kucken wéi a manner wéi enger Minutt den Teletyp d'Resultat magesch dréckt. Ënnert deenen, déi den neie Produkt getest hunn, waren den John Mauchly an den John von Neumann, déi jidderee eng wichteg Roll bei der Fortsetzung vun eiser Geschicht spillt.
D'Participanten vun der Versammlung hunn e kuerzen Abléck vun der zukünfteg Welt gesinn. Méi spéit sinn Computeren esou deier ginn, datt d'Administrateuren et sech net méi leeschte konnten, se idle ze sëtzen, während de Benotzer säi Kinn virun der Gestiounskonsole kraazt, a sech gefrot huet, wat hien als nächst schreift. An den nächsten 20 Joer wäerten d'Wëssenschaftler iwwerdenken wéi een allgemeng Zweck Computeren bauen déi ëmmer op Iech waarden fir Daten an hinnen z'input, och wann Dir un eppes anescht schafft. An da wäerten nach 20 Joer eriwwer sinn, bis dësen interaktive Rechenmodus un der Uerdnung vum Dag gëtt.
Stiebitz hannert der Dartmouth Interactive Terminal an den 1960er. Dartmouth College war e Pionéier am interaktiven Informatik. Stiebitz gouf 1964 College Professer
Et ass iwwerraschend datt, trotz de Probleemer déi et léist, Complex Computer, no modernen Normen, guer net e Computer ass. Et kéint arithmetesch Operatiounen op komplexe Zuelen ausféieren a wahrscheinlech aner ähnlech Problemer léisen, awer net allgemeng Zweckproblemer. Et war net programméierbar. Hie konnt keng Operatiounen an zoufälleg Uerdnung oder ëmmer erëm maachen. Et war e Rechner, dee fäeg ass bestëmmte Berechnungen vill besser ze maachen wéi seng Virgänger.
Mam Ausbroch vum Zweete Weltkrich huet de Bell, ënner der Leedung vum Stiebitz, eng Serie vu Computere mam Numm Model II, Model III a Model IV erstallt (Complex Computer, deementspriechend, gouf Model I genannt). Meescht vun hinne goufen op Ufro vun der National Verdeedegung Fuerschung Comité gebaut, an et war vun keen anere wéi Vannevar Bush geleete. Stibitz huet den Design vun de Maschinnen verbessert a punkto méi grousser Villsäitegkeet vu Funktiounen a Programméierbarkeet.
Zum Beispill gouf de Ballistesche Rechner (spéider Model III) fir d'Bedierfnesser vun Loftabwehrfeuersystemer entwéckelt. Et ass 1944 am Fort Bliss, Texas a Betrib geholl. Den Apparat enthält 1400 Relais a konnt e Programm vu mathematesch Operatiounen ausféieren, bestëmmt duerch eng Sequenz vun Instruktiounen op engem Schleifen Pabeierband. E Band mat Inputdaten gouf getrennt geliwwert, an Tabulardaten getrennt geliwwert. Dëst huet et méiglech gemaach séier d'Wäerter vun, zum Beispill, trigonometresche Funktiounen ouni richteg Berechnungen ze fannen. Bell Ingenieuren entwéckelt speziell Sich Kreesleef (Juegd Kreesleef), déi de Band no vir / no hannen gescannt a gesichte fir d'Adress vun der gewënschte Dësch Wäert, onofhängeg vun de Berechnungen. Stibitz fonnt dass säi Model III Computer, klickt Relais Dag an Nuecht, ersat 25-40 Computeren.
Bell Model III Relais Racks
De Model V Auto hat keng Zäit méi fir de Militärdéngscht ze gesinn. Et ass nach méi villsäiteg a mächteg ginn. Wa mir d'Zuel vun de Computeren evaluéieren déi se ersat hunn, da war et ongeféier zéng Mol méi grouss wéi de Model III. Verschidde Rechenmoduler mat 9 dausend Relais konnten Inputdaten aus verschiddene Statiounen kréien, wou d'Benotzer d'Konditioune vun verschiddenen Aufgaben aginn hunn. All esou Statioun hat eng Band Lieser fir Daten Entrée a fënnef fir Uweisungen. Dëst huet et méiglech gemaach verschidde Subroutine vum Haaptband ze ruffen wann Dir eng Aufgab berechnen. Den Haaptkontrollmodul (am Wesentlechen en Analog vum Betribssystem) verdeelt Instruktiounen tëscht Rechenmoduler ofhängeg vun hirer Disponibilitéit, a Programmer kéinte bedingungszweige maachen. Et war net méi nëmmen e Rechner.
Joer vun de Wonner: 1937
D'Joer 1937 kann als Wendepunkt an der Geschicht vum Informatik ugesi ginn. Dat Joer hunn Shannon a Stibitz Ähnlechkeeten tëscht Relaiskreesser a mathematesch Funktiounen gemierkt. Dës Erkenntnisser hunn Bell Labs gefouert fir eng Serie vu wichtegen digitale Maschinnen ze kreéieren. Et war Aart - oder souguer Ersatz - wann e bescheidenen Telefonrelais, ouni seng kierperlech Form z'änneren, d'Ausféierung vun der abstrakter Mathematik a Logik gouf.
Am selwechte Joer am Januar Ausgab vun der Verëffentlechung Proceedings vun der London Mathematical Society publizéiert en Artikel vum britesche Mathematiker Alan Turing "Op berechnbar Zuelen am Zesummenhang mat "(Op berechnbar Zuelen, Mat enger Applikatioun fir d'Entscheidungsproblem). Et beschreift eng universell Rechenmaschinn: den Auteur huet argumentéiert datt et Aktiounen ausféiere kann, déi logesch gläichwäerteg mat den Handlunge vu mënschleche Computere waren. Den Turing, deen d'Joer virdrun an der Prinzeton Universitéit an d'Graduateschoul gaangen ass, war och vun de Relaiskreesser begeeschtert. A wéi Bush ass hien besuergt iwwer déi wuessend Bedrohung vum Krich mat Däitschland. Also huet hien e Säit Kryptografieprojet ugeholl - e binäre Multiplikator dee benotzt ka ginn fir militäresch Kommunikatiounen ze verschlësselen. Den Turing huet et aus Relais gebaut, déi am Uni Maschinnebuttek versammelt goufen.
Och am Joer 1937 huet den Howard Aiken un eng proposéiert automatesch Rechenmaschinn geduecht. En Harvard Elektrotechnik Graduéierter, Aiken huet säi fairen Undeel vu Berechnungen gemaach andeems se nëmmen e mechanesche Rechner a gedréckte Bicher vu Mathematiktabellen benotzt. Hien huet en Design proposéiert deen dës Routine eliminéiert. Am Géigesaz zu existente Rechenapparater, sollt et Prozesser automatesch a zyklesch veraarbecht ginn, andeems d'Resultater vu fréiere Berechnungen als Input fir déi nächst benotzt ginn.
Mëttlerweil, bei Nippon Electric Company, huet den Telekommunikatiounsingenieur Akira Nakashima d'Verbindungen tëscht Relaiskreesser a Mathematik zënter 1935 exploréiert. Schlussendlech huet hien am Joer 1938 onofhängeg d'Equivalenz vun de Relaiskreesser zu der boolescher Algebra bewisen, déi de Shannon e Joer virdrun entdeckt hat.
Zu Berlin huet de Konrad Zuse, e fréiere Fligeringenieur midd vun den endlosen Berechnungen, déi op der Aarbecht erfuerderlech sinn, no Fongen gesicht fir en zweete Computer ze bauen. Hien konnt säin éischte mechanesche Apparat, de V1, net zouverlässeg funktionnéieren, dofir wollt hien e Relaiscomputer maachen, deen hie mat sengem Frënd, den Telekommunikatiounsingenieur Helmut Schreyer zesumme entwéckelt huet.
D'Vielsäitegkeet vun Telefonsrelais, Conclusiounen iwwer mathematesch Logik, de Wonsch vun helle Geescht fir d'Geescht-Numbing Aarbecht lass ze ginn - all dat vernetzt an huet zum Entstoe vun der Iddi vun enger neier Aart vu logescher Maschinn gefouert.
Vergiess Generatioun
D'Fruucht vun den Entdeckungen an Entwécklungen vun 1937 hu misse fir e puer Joer reifen. De Krich huet sech als mächtegsten Dünger bewisen, a mat sengem Optrëtt hunn d'Relaiscomputer ugefaang iwwerall wou déi néideg technesch Expertise existéiert. Mathematesch Logik gouf den Trellis fir d'Rebe vum Elektrotechnik. Nei Forme vu programméierbare Rechenmaschinnen entstanen - déi éischt Skizz vu modernen Computeren.
Zousätzlech zu Stiebitz Maschinnen, konnten d'USA bis 1944 den Harvard Mark I / IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) prägen, e Resultat vun der Propositioun vum Aiken. Den duebelen Numm ass entstanen wéinst der Verschlechterung vun de Relatiounen tëscht der Akademie an der Industrie: jiddereen huet Rechter op den Apparat behaapt. De Mark I / ASCC huet Relaissteuerkreesser benotzt, awer d'Haaptarithmetesch Eenheet baséiert op der Architektur vun IBM mechanesche Rechner. D'Gefier gouf fir d'Bedierfnesser vum US Bureau of Shipbuilding erstallt. Säin Nofolger, de Mark II, huet am Joer 1948 op enger Navy Testplaz ugefaangen, an all seng Operatiounen ware ganz op Relais baséiert - 13 Relais.
Während dem Krich huet Zuse verschidde Relaiscomputer gebaut, ëmmer méi komplex. D'Kulminatioun war de V4, deen, wéi de Bell Model V, Astellunge enthält fir Subroutinen ze ruffen an bedingt Filialen auszeféieren. Wéinst Materialmangel a Japan gouf keng vun den Designen vum Nakashima a senge Landsleit a Metall realiséiert bis d'Land sech aus dem Krich erholl huet. An den 1950er Joren, finanzéiert nei gegrënnt Ministère fir Aussenhandel an Industrie der Kreatioun vun zwee Relais Maschinnen, déi zweet war e Monster mat 20 dausend Relais. Fujitsu, déi un der Schafung deelgeholl huet, huet seng eege kommerziell Produkter entwéckelt.
Haut sinn dës Maschinnen bal komplett vergiess. Nëmmen een Numm bleift an der Erënnerung - ENIAC. De Grond fir Vergiess ass net mat hirer Komplexitéit, oder Fäegkeeten oder Geschwindegkeet verbonnen. Déi computational a logesch Eegeschafte vu Relais, entdeckt vu Wëssenschaftler a Fuerscher, gëllen op all Zort vun Apparat, deen als Schalter handele kann. An esou ass et geschitt datt en aneren ähnlechen Apparat verfügbar war - elektronesch e Schalter deen honnerte Mol méi séier wéi e Relais funktionéiere konnt.
D'Wichtegkeet vum Zweete Weltkrich an der Geschicht vum Informatik sollt scho kloer sinn. De schrecklechste Krich gouf den Impuls fir d'Entwécklung vun elektronesche Maschinnen. Seng Start huet d'Ressourcen befreit déi néideg sinn fir déi offensichtlech Mängel vun elektronesche Schalter ze iwwerwannen. D'Herrschaft vun elektromechanesch Computeren war kuerz. Wéi d'Titanen, si vun hire Kanner ëmgedréint ginn. Wéi Relais ass elektronesch Schalter aus de Bedierfnesser vun der Telekommunikatiounsindustrie entstanen. A fir erauszefannen, wou et hierkënnt, musse mir eis Geschicht op e Moment am Sonnenopgang vun der Radio-Ära zréckzéien.
Source: will.com