🥇Историја на електронските компјутери, Дел 1: Пролог

Други статии во серијата:

Како што видовме во последна статија, радио и телефонски инженери во потрага по помоќни засилувачи открија ново технолошко поле кое брзо беше наречено електроника. Електронскиот засилувач лесно може да се претвори во дигитален прекинувач, кој работи со многу поголеми брзини од неговиот електромеханички братучед, телефонското реле. Бидејќи немаше механички делови, вакуумската цевка можеше да се вклучи и исклучи за една микросекунда или помалку, наместо за десет или повеќе милисекунди што ги бара релето.

Од 1939 до 1945 година, три компјутери беа создадени со користење на овие нови електронски компоненти. Не случајно датумите на нивната изградба се совпаѓаат со периодот на Втората светска војна. Овој конфликт - неспоредлив во историјата по начинот на кој ги врзуваше луѓето во воената кола - засекогаш го промени односот меѓу државите и меѓу науката и технологијата, а исто така донесе голем број нови уреди во светот.

Приказните за трите први електронски компјутери се испреплетени со војна. Првата беше посветена на дешифрирање на германските пораки и остана под закрила до 1970-тите, кога повеќе не беше од никаков интерес освен историски. Вториот за кој повеќето читатели требаше да слушнат беше ENIAC, воен калкулатор кој беше завршен предоцна за да помогне во војната. Но, овде ја гледаме најраната од овие три машини, замисла на Џон Винсент Атанасоф.

Атанасов

Во 1930 година Атанасов, американско-роден син на емигрант од Османлиска Бугарија, конечно го остварил својот младешки сон и станал теоретски физичар. Но, како и со повеќето такви аспирации, реалноста не беше она што тој очекуваше. Особено, како и повеќето студенти по инженерство и физички науки во првата половина на XNUMX век, Атанасов мораше да ги трпи болните товари на постојаните пресметки. Неговата дисертација на Универзитетот во Висконсин за поларизацијата на хелиумот бараше осум недели мачни пресметки со помош на механички калкулатор на маса.

Јован Атанасов во младоста

До 1935 година, откако веќе прифатил позиција како професор на Универзитетот во Ајова, Атанасов решил да направи нешто за овој товар. Почна да размислува за можните начини да изгради нов, помоќен компјутер. Отфрлајќи ги аналогните методи (како што е диференцијалниот анализатор на МИТ) поради ограничување и непрецизност, тој одлучил да изгради дигитална машина што се занимава со бројките како дискретни вредности, а не како континуирани мерења. Од неговата младост, тој бил запознаен со системот на бинарни броеви и сфатил дека тој многу подобро се вклопува во структурата за вклучување/исклучување на дигитален прекинувач отколку вообичаените децимални броеви. Затоа решил да направи бинарна машина. И на крајот, тој одлучи дека за да биде најбрз и најфлексибилен, треба да биде електронски и да користи вакуумски цевки за пресметки.

Атанасов требаше да одлучи и за проблематичниот простор - за какви пресметки треба да одговара неговиот компјутер? Како резултат на тоа, тој одлучи дека ќе се занимава со решавање системи на линеарни равенки, намалувајќи ги на една променлива (со користење на Гаусовиот метод)-истите пресметки што доминираа во неговата дисертација. Ќе поддржува до триесет равенки, со до триесет променливи секоја од нив. Таквиот компјутер би можел да реши проблеми кои се важни за научниците и инженерите, а во исто време не би изгледал како да е неверојатно сложен.

Парче уметност

До средината на 1930-тите, електронската технологија стана екстремно диверзифицирана од нејзиното потекло 25 години порано. Два случувања беа особено прилагодени на проектот на Атанасов: реле за активирање и електронско броило.

Од 1918 век, телеграфските и телефонските инженери имаат на располагање практичен уред наречен прекинувач. Прекинувачот е бистабилно реле што користи постојани магнети за да го држи во состојбата во која сте го оставиле - отворен или затворен - додека не прими електричен сигнал за менување на состојбите. Но, вакуумските цевки не беа способни за ова. Тие немаа механичка компонента и можеа да бидат „отворени“ или „затворени“ додека струјата течеше или не течеше низ колото. Во 1 година, двајца британски физичари, Вилијам Еклс и Френк Џордан, поврзаа две светилки со жици за да создадат „реле за активирање“ - електронско реле што останува постојано вклучено откако ќе се вклучи со почетен импулс. Еклс и Џордан го создадоа својот систем за телекомуникациски цели за Британскиот адмиралт на крајот на Првата светска војна. Но, колото Еклс-Јордан, кое подоцна стана познато како активирач [англиски. флип-флоп] може да се смета и како уред за складирање на бинарна цифра - 0 ако сигналот се пренесува, а XNUMX во спротивно. На овој начин, преку n флип-флопови беше можно да се претстави бинарен број од n бита.

Околу десет години по активирањето, се случи вториот голем пробив во електрониката, кој се судри со светот на компјутерите: електронските броила. Уште еднаш, како што често се случуваше во раната историја на компјутерите, досадата стана мајка на пронајдокот. Физичарите кои ја проучувале емисијата на субатомски честички морале или да слушаат кликови или да поминуваат часови проучувајќи ги фотографските записи, броејќи го бројот на детекции за да се измери стапката на емисија на честички од различни супстанции. Механичките или електромеханичките броила беа примамлива опција за олеснување на овие дејства, но тие се движеа премногу бавно: не можеа да ги регистрираат многуте настани што се случија во милисекунди еден од друг.

Клучната фигура во решавањето на овој проблем беше Чарлс Ерил Вин-Вилијамс, кој работел под Ернест Радерфорд во лабораторијата Кевендиш во Кембриџ. Вин-Вилијамс имаше вештина за електроника и веќе користеше цевки (или вентили, како што ги нарекуваа во Британија) за да создаде засилувачи што овозможуваа да се слушне што се случува со честичките. Во раните 1930-ти, тој сфатил дека вентилите може да се користат за да се создаде бројач, кој го нарекол „бројач на бинарни размери“ - односно бинарен бројач. Во суштина, тоа беше збир на флип-апостолки кои можеа да пренесуваат прекинувачи до ланецот (во пракса, користеше тиратрони, типови на светилки што не содржат вакуум, туку гас, кој може да остане во положбата вклучена по целосна јонизација на гасот).

Бројачот на Вин-Вилијамс брзо стана еден од неопходните лабораториски уреди за сите кои се занимаваат со физика на честички. Физичарите изградија многу мали бројачи, често со три цифри (односно, способни да избројат до седум). Ова беше доволно за да се создаде тампон за бавно механички метар и за снимање настани што се случуваат побрзо отколку што може да снима метар со бавно подвижни механички делови.

Но, теоретски, таквите бројачи може да се прошират на броеви со произволна големина или прецизност. Тоа беа, строго кажано, првите дигитални електронски машини за пресметување.

Компјутер Атанасов-Бери

Атанасов бил запознаен со оваа приказна, која го убедила во можноста за изградба на електронски компјутер. Но, тој директно не користел бинарни бројачи или флип-апостолки. На почетокот, за основата на системот за броење, тој се обиде да користи малку изменети бројачи - на крајот на краиштата, што е собирање ако не и повторено броење? Но, поради некоја причина тој не можеше да ги направи колата за броење доволно сигурни и мораше да развие свои кола за собирање и множење. Тој не можеше да користи флип-флопови за привремено складирање на бинарни броеви бидејќи имал ограничен буџет и амбициозна цел да складира триесет коефициенти истовремено. Како што наскоро ќе видиме, оваа ситуација имаше сериозни последици.

До 1939 година, Атанасов го заврши дизајнирањето на својот компјутер. Сега му требаше некој со соодветно знаење да го изгради. Тој нашол таква личност кај дипломиран инженерски институт во Ајова, по име Клифорд Бери. До крајот на годината Атанасов и Бери направија мал прототип. Следната година завршија целосна верзија на компјутерот со триесет коефициенти. Во 1960-тите, писателот кој ја откопа нивната историја го нарече Атанасоф-Бери компјутер (ABC), и името остана заглавено. Сепак, сите недостатоци не можеа да се отстранат. Конкретно, ABC имаше грешка од околу една бинарна цифра на 10000, што би било фатално за секоја голема пресметка.

Клифорд Бери и ABC во 1942 година

Меѓутоа, во Атанасов и неговата ABC може да се најдат корените и изворот на сите современи компјутери. Зарем тој не го создаде (со способна помош на Бери) првиот бинарен електронски дигитален компјутер? Зарем ова не се фундаменталните карактеристики на милијардите уреди кои ги обликуваат и поттикнуваат економиите, општествата и културите ширум светот?

Но, да се вратиме назад. Придавките дигитални и бинарни не се домен на ABC. На пример, Компјутерот за сложени броеви Bell (CNC), развиен во исто време, беше дигитален, бинарен, електромеханички компјутер способен за пресметување на сложената рамнина. Исто така, ABC и CNC беа слични по тоа што решаваа проблеми во ограничена област и не можеа, за разлика од современите компјутери, да прифатат произволна низа на инструкции.

Она што останува е „електронско“. Но, иако математичката внатрешност на ABC беше електронска, таа работеше со електромеханички брзини. Бидејќи Атанасов и Бери не беа финансиски во можност да користат вакуумски цевки за складирање на илјадници бинарни цифри, тие користеа електромеханички компоненти за да го сторат тоа. Неколку стотици триоди, кои извршуваа основни математички пресметки, беа опкружени со ротирачки тапани и машини за дупчење, каде што беа складирани средните вредности на сите пресметковни чекори.

Атанасов и Бери направија херојска работа да читаат и пишуваат податоци на удирани картички со огромна брзина така што ги палеле со струја наместо механички да ги удираат. Но, ова доведе до свои проблеми: запалениот апарат беше одговорен за 1 грешка на 10000 броеви. Покрај тоа, дури и во нивните најдобри услови, машината не можеше да „удри“ побрзо од една линија во секунда, така што ABC можеше да изврши само една пресметка во секунда со секоја од нејзините триесет аритметички единици. Остатокот од времето, вакуумските цевки седеа без работа, нестрпливо „тапајќи ги прстите на масата“ додека целата оваа машинерија болно полека се вртеше околу нив. Атанасов и Бери го закачиле чистокрвниот коњ до количката со сено. (Водачот на проектот за повторно создавање на ABC во 1990-тите ја процени максималната брзина на машината, земајќи го предвид целото потрошено време, вклучително и работата на операторот за одредување на задачата, со пет собирања или одземање во секунда. Ова, се разбира, е побрз од човечки компјутер, но не со иста брзина, што ја поврзуваме со електронските компјутери.)

ABC дијаграм. Тапаните складираа привремен влез и излез на кондензаторите. Колото за удирање картички тиратрон и читачот на картички ги снимија и прочитаа резултатите од цел чекор од алгоритмот (елиминирајќи една од променливите од системот на равенки).

Работата на ABC запре во средината на 1942 година кога Атанасоф и Бери се пријавија за брзорастечката американска воена машина, која бараше мозоци, но и тела. Атанасов беше повикан во Лабораторијата за поморски убојни средства во Вашингтон да го води тимот што развива акустични мини. Бери се оженил со секретарката на Атанасов и нашол работа во воена договорна компанија во Калифорнија за да избегне да биде повикан во војна. Атанасов извесно време се обидуваше да ја патентира својата креација во државата Ајова, но безуспешно. По војната, тој се префрли на други работи и повеќе не се занимаваше сериозно со компјутери. Самиот компјутер бил испратен на депонија во 1948 година за да се ослободи простор во канцеларијата за новодипломиран од институтот.

Можеби Атанасов едноставно прерано почна да работи. Тој се потпираше на скромни универзитетски грантови и можеше да потроши само неколку илјади долари за да создаде ABC, така што економијата ги замени сите други грижи во неговиот проект. Да чекаше до раните 1940-ти, можеби ќе добиеше владин грант за целосен електронски уред. И во оваа состојба - ограничена во употреба, тешка за контрола, несигурна, не многу брза - ABC не беше ветувачка реклама за придобивките од електронските пресметки. Американската воена машина, и покрај сета нејзина компјутерска глад, ја остави ABC да 'рѓосува во градот Ејмс, Ајова.

Воени компјутерски машини

Првата светска војна создаде и лансираше систем на огромни инвестиции во науката и технологијата и го подготви за Втората светска војна. За само неколку години, практиката на војување на копно и на море се префрли на употреба на отровни гасови, магнетни мини, воздушно извидување и бомбардирање итн. Ниту еден политички или воен лидер не може да не забележи такви брзи промени. Тие беа толку брзи што истражувањето започнато доволно рано можеше да ја наведне вагата во една или друга насока.

Соединетите Држави имаа многу материјали и мозоци (од кои многу избегаа од Хитлеровата Германија) и беа настрана од непосредните битки за опстанок и доминација што ги погодија другите земји. Ова и овозможи на земјата да ја научи оваа лекција особено јасно. Ова се манифестираше во фактот што огромните индустриски и интелектуални ресурси беа посветени на создавањето на првото атомско оружје. Помалку позната, но подеднакво важна или помала инвестиција беше инвестицијата во радарска технологија центрирана во лабораторијата Рад на МИТ.

Така, новото поле на автоматско пресметување го доби својот дел од военото финансирање, иако во многу помал обем. Веќе ја забележавме разновидноста на електромеханичките компјутерски проекти генерирани од војната. Потенцијалот на компјутерите базирани на реле беше, релативно кажано, познат, бидејќи телефонските централи со илјадници релеи беа во функција многу години до тоа време. Електронските компоненти сè уште не ги докажале своите перформанси во таков обем. Повеќето експерти веруваа дека електронскиот компјутер неизбежно ќе биде несигурен (пример беше ABC) или ќе биде потребно премногу долго за да се изгради. И покрај ненадејниот прилив на владини пари, воените електронски компјутерски проекти беа многу малку. Само три беа лансирани, а само две од нив резултираа со оперативни машини.

Во Германија, телекомуникацискиот инженер Хелмут Шрајер му ја докажал на својот пријател Конрад Зусе вредноста на електронската машина над електромеханичкиот „V3“ што Зус го градел за воздухопловната индустрија (подоцна познат како Z3). Зузе на крајот се согласи да работи на втор проект со Шрајер, а Институтот за аеронаутички истражувања понуди да финансира прототип од 100 цевки кон крајот на 1941 година. Но, двајцата мажи најпрво зазедоа воена работа со повисок приоритет, а потоа нивната работа беше сериозно забавена поради оштетувањето од бомбардирањето, оставајќи ги неспособни да ја натераат нивната машина да работи сигурно.

Зузе (десно) и Шрајер (лево) работат на електромеханички компјутер во берлинскиот стан на родителите на Зузе

И првиот електронски компјутер што направи корисна работа беше создаден во тајна лабораторија во Британија, каде што инженер за телекомуникации предложи радикален нов пристап за криптоанализа базирана на вентили. Оваа приказна ќе ја откриеме следниот пат.

Што друго да прочитате:

• Алис Р. Буркс и Артур В. Буркс, Првиот електронски компјутер: приказната за Атансоф (1988)
• Дејвид Ричи, Компјутерските пионери (1986)
• Џејн Смајли, Човекот кој го измислил компјутерот (2010)

Извор: www.habr.com

Историја на електронските компјутери, Дел 1: Пролог

Атанасов

Парче уметност

Компјутер Атанасов-Бери

Воени компјутерски машини

Додадете коментар Откажи одговор