Kiti šios serijos straipsniai:
- Estafetės istorija
- Elektroninių kompiuterių istorija
- Tranzistoriaus istorija
- Interneto istorija
Kaip matėme , radijo ir telefono inžinieriai, ieškodami galingesnių stiprintuvų, atrado naują technologinę sritį, kuri greitai buvo pavadinta elektronika. Elektroninį stiprintuvą būtų galima lengvai paversti skaitmeniniu jungikliu, veikiančiu daug didesniu greičiu nei jo elektromechaninis pusbrolis, telefono relė. Kadangi nebuvo mechaninių dalių, vakuuminį vamzdį buvo galima įjungti ir išjungti per mikrosekundę ar mažiau, o ne per dešimt ar daugiau milisekundžių, kurių reikalauja relė.
1939–1945 m., naudojant šiuos naujus elektroninius komponentus, buvo sukurti trys kompiuteriai. Neatsitiktinai jų statybos datos sutampa su Antrojo pasaulinio karo laikotarpiu. Šis konfliktas – istorijoje nepakartojamas tuo, kaip jis prikabino žmones prie karo vežimo – amžiams pakeitė santykius tarp valstybių ir tarp mokslo bei technologijų, taip pat atnešė į pasaulį daugybę naujų prietaisų.
Trijų pirmųjų elektroninių kompiuterių istorijos persipina su karu. Pirmasis buvo skirtas vokiečių žinioms iššifruoti ir buvo paslapties priedanga iki aštuntojo dešimtmečio, kai jis nebedomino, išskyrus istorinius. Antrasis, apie kurį dauguma skaitytojų turėjo girdėti, buvo ENIAC – karinis skaičiuotuvas, kuris buvo baigtas per vėlai, kad padėtų kare. Bet čia mes pažvelgsime į anksčiausią iš šių trijų mašinų, kurių idėja .
Atanasovas
Amerikoje gimęs emigranto sūnus Atanasovas 1930 m , pagaliau įgyvendino savo jaunystės svajonę ir tapo fiziku teoretiku. Tačiau, kaip ir daugumos tokių siekių atveju, realybė buvo ne tokia, kokios jis tikėjosi. Visų pirma, kaip ir dauguma inžinerijos ir fizinių mokslų studentų XX amžiaus pirmoje pusėje, Atanasovas turėjo kęsti skausmingą nuolatinių skaičiavimų naštą. Jo disertacijai Viskonsino universitete apie helio poliarizaciją prireikė aštuonių savaičių varginančių skaičiavimų naudojant mechaninį stalinį skaičiuotuvą.
Jonas Atanasovas jaunystėje
Iki 1935 m., jau priėmęs profesoriaus pareigas Ajovos universitete, Atanasovas nusprendė ką nors padaryti dėl šios naštos. Jis pradėjo galvoti apie galimus būdus, kaip sukurti naują, galingesnį kompiuterį. Atsisakęs analoginių metodų (tokių kaip MIT diferencialinis analizatorius) dėl apribojimų ir netikslumo, jis nusprendė sukurti skaitmeninę mašiną, kurioje skaičiai būtų traktuojami kaip atskiros vertės, o ne kaip nuolatiniai matavimai. Nuo pat jaunystės jis buvo susipažinęs su dvejetainių skaičių sistema ir suprato, kad ji daug geriau dera į skaitmeninio jungiklio įjungimo/išjungimo struktūrą nei įprasti dešimtainiai skaičiai. Taigi jis nusprendė sukurti dvejetainę mašiną. Ir galiausiai nusprendė, kad norint, kad jis būtų greičiausias ir lankstiausias, jis turi būti elektroninis, o skaičiavimams naudoti vakuuminius vamzdžius.
Atanasovui reikėjo apsispręsti ir dėl probleminės erdvės – kokiems skaičiavimams turėtų tikti jo kompiuteris? Dėl to jis nusprendė, kad spręs tiesinių lygčių sistemas, sumažindamas jas iki vieno kintamojo (naudojant ) – tie patys skaičiavimai, kurie dominavo ir jo disertacijoje. Jis palaikys iki trisdešimt lygčių, kurių kiekvienoje yra iki trisdešimties kintamųjų. Toks kompiuteris galėtų išspręsti problemas, kurios yra svarbios mokslininkams ir inžinieriams, ir kartu neatrodytų, kad tai būtų neįtikėtinai sudėtinga.
Meno kūrinys
Iki 1930-ųjų vidurio elektroninės technologijos tapo labai įvairios, palyginti su savo ištakomis 25 metais anksčiau. Atanasovo projektui ypač gerai tiko du patobulinimai: paleidimo relė ir elektroninis skaitiklis.
Nuo XIX amžiaus telegrafo ir telefono inžinieriai turėjo patogų prietaisą, vadinamą jungikliu. Jungiklis yra bistabili relė, naudojanti nuolatinius magnetus, kad išlaikytų jį tokioje būsenoje, kurioje palikote – atidarytą arba uždarytą – tol, kol gaus elektrinį signalą būsenoms perjungti. Tačiau vakuuminiai vamzdžiai to negalėjo padaryti. Jie neturėjo mechaninio komponento ir galėjo būti „atviri“ arba „uždaryti“, kol elektra teka arba netekėjo per grandinę. 1918 m. du britų fizikai Williamas Ecclesas ir Frankas Jordanas sujungė dvi lempas laidais, kad sukurtų „paleidimo relę“ – elektroninę relę, kuri lieka nuolat įjungta, kai ją įjungia pradinis impulsas. Ecclesas ir Jordanas Pirmojo pasaulinio karo pabaigoje sukūrė savo telekomunikacijų sistemą Britanijos Admiralitetui. Tačiau Eccles-Jordan grandinė, kuri vėliau tapo žinoma kaip trigeris [angl. flip-flop] taip pat galėtų būti laikomas dvejetainio skaitmens saugojimo įrenginiu - 1, jei signalas perduodamas, ir 0 kitu atveju. Tokiu būdu per n flip-flop buvo galima pavaizduoti dvejetainį n bitų skaičių.
Praėjus maždaug dešimčiai metų nuo paleidimo, įvyko antrasis didelis lūžis elektronikos srityje, susidūręs su kompiuterijos pasauliu: elektroniniais skaitikliais. Vėlgi, kaip dažnai nutikdavo ankstyvojoje kompiuterijos istorijoje, nuobodulys tapo išradimų motina. Subatominių dalelių emisiją tyrinėjantys fizikai turėjo arba klausytis paspaudimų, arba praleisti valandas tyrinėdami fotografijos įrašus, skaičiuodami aptikimų skaičių, kad išmatuotų įvairių medžiagų dalelių emisijos greitį. Mechaniniai arba elektromechaniniai skaitikliai buvo viliojanti galimybė palengvinti šiuos veiksmus, tačiau jie judėjo per lėtai: jie negalėjo registruoti daugybės įvykių, kurie įvyko per milisekundes vienas nuo kito.
Pagrindinė figūra sprendžiant šią problemą buvo , kuris dirbo pas Ernestą Rutherfordą Cavendish laboratorijoje Kembridže. Wynne-Williams turėjo elektronikos įgūdžių ir jau naudojo vamzdžius (arba vožtuvus, kaip jie buvo vadinami Didžiojoje Britanijoje), kad sukurtų stiprintuvus, kurie leistų išgirsti, kas vyksta su dalelėmis. Trečiojo dešimtmečio pradžioje jis suprato, kad vožtuvai gali būti naudojami kuriant skaitiklį, kurį jis pavadino „dvejetainiu masto skaitikliu“, tai yra, dvejetainiu skaitikliu. Iš esmės tai buvo šlepečių rinkinys, galintis perduoti jungiklius aukštyn grandinėje (praktiškai jis naudojo , lempų tipai, kuriuose yra ne vakuumas, o dujos, kurios gali likti įjungtoje padėtyje po visiškos dujų jonizacijos).
Wynne-Williams skaitiklis greitai tapo vienu iš būtinų laboratorinių prietaisų visiems, kurie užsiima dalelių fizika. Fizikai pastatė labai mažus skaitiklius, kuriuose dažnai buvo trys skaitmenys (tai yra, galintys suskaičiuoti iki septynių). lėtam mechaniniam matuokliui ir įvykiams, vykstantiems greičiau, nei galėtų įrašyti matuoklis su lėtai judančiomis mechaninėmis dalimis.
Tačiau teoriškai tokius skaitiklius būtų galima išplėsti iki savavališko dydžio ar tikslumo. Griežtai tariant, tai buvo pirmosios skaitmeninės elektroninės skaičiavimo mašinos.
Atanasov-Berry kompiuteris
Atanasovas buvo susipažinęs su šia istorija, kuri įtikino jį galimybe sukurti elektroninį kompiuterį. Tačiau jis tiesiogiai nenaudojo dvejetainių skaitiklių ar šlepečių. Iš pradžių skaičiavimo sistemos pagrindui jis bandė naudoti šiek tiek pakeistus skaitiklius – juk kas yra pridėjimas, jei ne pakartotinis skaičiavimas? Tačiau dėl tam tikrų priežasčių jis negalėjo padaryti skaičiavimo grandinių pakankamai patikimų, todėl turėjo sukurti savo sudėties ir daugybos grandines. Jis negalėjo naudoti šlepetės laikinai saugoti dvejetainius skaičius, nes turėjo ribotą biudžetą ir ambicingą tikslą saugoti trisdešimt koeficientų vienu metu. Kaip netrukus pamatysime, ši situacija turėjo rimtų pasekmių.
Iki 1939 m. Atanasovas baigė kurti savo kompiuterį. Dabar jam reikėjo žmogaus, turinčio reikiamų žinių, kad jį pastatytų. Tokį asmenį jis rado pas vieną Ajovos valstijos instituto inžinerijos absolventą, vardu Clifford Berry. Iki metų pabaigos Atanasovas ir Berry sukūrė nedidelį prototipą. Kitais metais jie baigė pilną kompiuterio versiją su trisdešimčia koeficientų. 1960-aisiais rašytojas, iškasęs jų istoriją, pavadino jį Atanasoff-Berry kompiuteriu (ABC), ir pavadinimas įstrigo. Tačiau visų trūkumų pašalinti nepavyko. Visų pirma, ABC paklaida buvo maždaug vienas dvejetainis skaitmuo iš 10000 XNUMX, o tai būtų lemtinga atliekant bet kokį didelį skaičiavimą.
Cliffordas Berry ir ABC 1942 m
Tačiau Atanasove ir jo ABC galima rasti visų šiuolaikinių kompiuterių šaknis ir šaltinį. Argi jis nesukūrė (padedamas Berry) pirmojo dvejetainio elektroninio skaitmeninio kompiuterio? Ar tai nėra pagrindinės milijardų įrenginių, formuojančių ir skatinančių ekonomiką, visuomenes ir kultūras visame pasaulyje, ypatybės?
Bet grįžkime atgal. Būdvardžiai skaitmeninis ir dvejetainis nėra ABC sritis. Pavyzdžiui, Bell Complex Number Computer (CNC), sukurtas maždaug tuo pačiu metu, buvo skaitmeninis, dvejetainis, elektromechaninis kompiuteris, galintis skaičiuoti sudėtingoje plokštumoje. Be to, ABC ir CNC buvo panašūs tuo, kad išspręsdavo problemas ribotoje srityje ir, priešingai nei šiuolaikiniai kompiuteriai, negalėjo priimti savavališkos instrukcijų sekos.
Tai, kas lieka, yra „elektroninė“. Tačiau nors ABC matematiniai vidiniai elementai buvo elektroniniai, jis veikė elektromechaniniu greičiu. Kadangi Atanasovas ir Berry finansiškai negalėjo naudoti vakuuminių vamzdžių tūkstančiams dvejetainių skaitmenų saugoti, jie tam naudojo elektromechaninius komponentus. Keli šimtai triodų, atliekantys pagrindinius matematinius skaičiavimus, buvo apsupti besisukančių būgnų ir sūkurių perforavimo mašinų, kuriose buvo saugomos tarpinės visų skaičiavimo žingsnių reikšmės.
Atanasovas ir Berry atliko didvyrišką darbą, milžinišku greičiu skaitydami ir įrašydami duomenis į perforuotas korteles, sudegindami jas elektra, o ne perforuodami mechaniškai. Tačiau tai sukėlė savų problemų: degantis aparatas buvo atsakingas už 1 klaidą 10000 1990 skaičių. Be to, net geriausiu atveju aparatas negalėjo „pramušti“ greičiau nei viena eilutė per sekundę, todėl ABC galėjo atlikti tik vieną skaičiavimą per sekundę su kiekvienu iš savo trisdešimties aritmetinių vienetų. Visą likusį laiką vakuuminiai vamzdžiai sėdėjo be darbo, nekantriai „mušdami pirštais ant stalo“, o visa ši mašina skausmingai lėtai sukasi aplink juos. Atanasovas ir Beris prikabino grynakraujį arklį prie šieno vežimo. (Dešimtajame dešimtmetyje ABC atkūrimo projekto vadovas įvertino maksimalų mašinos greitį, atsižvelgdamas į visą sugaištą laiką, įskaitant operatoriaus darbą nurodant užduotį, penkiais sudėjimais arba atėmimais per sekundę. Tai, žinoma, yra greitesnis nei žmogaus kompiuteris, bet ne toks pat greitis , kurį mes siejame su elektroniniais kompiuteriais.)
ABC diagrama. Būgnai saugojo laikiną įvestį ir išvestį kondensatoriuose. Tiratrono kortelių perforavimo grandinė ir kortelių skaitytuvas užfiksavo ir nuskaitė viso algoritmo žingsnio rezultatus (iš lygčių sistemos pašalino vieną iš kintamųjų).
Darbas su ABC įstrigo 1942 m. viduryje, kai Atanasoffas ir Berry prisijungė prie sparčiai augančios JAV karo mašinos, kuriai reikėjo smegenų ir kūno. Atanasovas buvo pakviestas į Karinio jūrų laivyno ginklų laboratoriją Vašingtone vadovauti akustinių minų kūrimo komandai. Berry ištekėjo už Atanasovo sekretore ir susirado darbą karinėje kontraktų įmonėje Kalifornijoje, kad nebūtų pašauktas į karą. Atanasovas kurį laiką bandė patentuoti savo kūrinį Ajovos valstijoje, tačiau nesėkmingai. Po karo jis perėjo prie kitų dalykų ir su kompiuteriais rimtai nesusijęs. Pats kompiuteris 1948 m. buvo išsiųstas į sąvartyną, kad biure būtų vietos naujam instituto absolventui.
Galbūt Atanasovas tiesiog pradėjo dirbti per anksti. Jis rėmėsi nedidelėmis universitetų dotacijomis ir galėjo išleisti tik kelis tūkstančius dolerių kurdamas ABC, todėl ekonomika pakeitė visus kitus jo projekto rūpesčius. Jei jis būtų palaukęs iki 1940-ųjų pradžios, jis galbūt būtų gavęs valstybės dotaciją visaverčiui elektroniniam įrenginiui. Ir tokioje būsenoje – ribotai naudojamas, sunkiai valdomas, nepatikimas, ne itin greitas – ABC nebuvo daug žadanti elektroninės kompiuterijos privalumų reklama. Amerikos karo mašina, nepaisydama viso savo kompiuterių bado, paliko ABC rūdyti Eimso mieste, Ajovoje.
Karo skaičiavimo mašinos
Pirmasis pasaulinis karas sukūrė ir pradėjo didelių investicijų į mokslą ir technologijas sistemą bei paruošė ją Antrajam pasauliniam karui. Vos per kelerius metus karybos sausumoje ir jūroje praktika perėjo prie nuodingų dujų, magnetinių minų, oro žvalgybos ir bombardavimo ir pan. Nė vienas politinis ar karinis lyderis negalėjo nepastebėti tokių sparčių pokyčių. Jie buvo tokie greiti, kad pakankamai anksti pradėti tyrimai galėjo pakreipti svarstykles viena ar kita kryptimi.
Jungtinės Valstijos turėjo daug medžiagų ir smegenų (daugelis jų pabėgo iš Hitlerio Vokietijos) ir buvo nuošalyje nuo tiesioginių kovų dėl išlikimo ir dominavimo, turinčių įtakos kitoms šalims. Tai leido šaliai ypač aiškiai išmokti šią pamoką. Tai pasireiškė tuo, kad didžiuliai pramoniniai ir intelektualiniai ištekliai buvo skirti pirmojo atominio ginklo sukūrimui. Mažiau žinoma, bet ne mažiau svarbi ar mažesnė investicija buvo investicijos į radarų technologijas, sutelktas MIT Rad Lab.
Taigi besiformuojanti automatinio skaičiavimo sritis gavo savo karinio finansavimo dalį, nors ir daug mažesniu mastu. Jau pastebėjome karo sukurtų elektromechaninių skaičiavimo projektų įvairovę. Relinių kompiuterių potencialas, palyginti, buvo žinomas, nes tuo metu telefono stotys su tūkstančiais relių veikė daugelį metų. Elektroniniai komponentai dar neįrodė savo veikimo tokiu mastu. Dauguma ekspertų manė, kad elektroninis kompiuteris neišvengiamai bus nepatikimas (pavyzdys buvo ABC) arba jo sukūrimas užtruks per ilgai. Nepaisant staigaus vyriausybės pinigų antplūdžio, karinių elektroninių skaičiavimų projektų buvo nedaug. Buvo paleisti tik trys, ir tik dviejose iš jų buvo naudojamos mašinos.
Vokietijoje telekomunikacijų inžinierius Helmutas Schreyeris savo draugui Konradui Zuse įrodė elektroninės mašinos vertę, palyginti su elektromechaniniu „V3“, kurį Zuse kūrė aeronautikos pramonei (vėliau žinoma kaip Z3). Galiausiai Zuse sutiko dirbti su antrame projekte su Schreyeriu, o Aeronautikos tyrimų institutas pasiūlė finansuoti 100 vamzdžių prototipą 1941 m. pabaigoje. Tačiau abu vyrai iš pradžių ėmėsi aukštesnio prioriteto karo darbų, o vėliau jų darbas buvo labai sulėtėjęs dėl bombardavimo padarytų nuostolių, todėl jie negalėjo patikimai priversti savo mašinos veikti.
Zuse (dešinėje) ir Schreyeris (kairėje) dirba su elektromechaniniu kompiuteriu Zuse tėvų Berlyno bute
Pirmasis elektroninis kompiuteris, kuris atliko naudingą darbą, buvo sukurtas slaptoje Didžiosios Britanijos laboratorijoje, kur telekomunikacijų inžinierius pasiūlė radikaliai naują požiūrį į vožtuvais pagrįstą kriptoanalizę. Šią istoriją atskleisime kitą kartą.
Ką dar skaityti:
• Alice R. Burks ir Arthur W. Burks, The First Electronic Computer: The Atansoff Story (1988)
• Davidas Ritchie, „Kompiuterių pionieriai“ (1986 m.)
• Jane Smiley, „Žmogus, kuris išrado kompiuterį“ (2010 m.)
Šaltinis: www.habr.com