Д манай реле хэлхээг ашиглан удирддаг автомат утасны шилжүүлэгчийн өсөлтийг тодорхойлсон. Энэ удаад бид одоо мартагдсан дижитал компьютерийн анхны үеийн реле хэлхээг эрдэмтэд, инженерүүд хэрхэн бүтээсэн тухай ярихыг хүсч байна.
Хамгийн дээд цэгтээ буухиа
Хэрэв та санаж байгаа бол релений ажиллагаа нь энгийн зарчим дээр суурилдаг: цахилгаан соронзон нь металл унтраалгатай ажилладаг. Релений санааг 1830-аад онд телеграфын бизнес эрхэлдэг хэд хэдэн байгаль судлаачид, бизнес эрхлэгчид бие даан санал болгосон. Дараа нь XNUMX-р зууны дунд үед зохион бүтээгчид, механикчид релейг телеграфын сүлжээний найдвартай, зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг болгон хувиргасан. Яг энэ хэсэгт релений амьдрал дээд цэгтээ хүрсэн: түүнийг жижигрүүлж, үе үеийн инженерүүд математик, физикийн чиглэлээр албан ёсоор сургаж байхдаа тоо томшгүй олон загварыг бүтээжээ.
1870-р зууны эхэн үед зөвхөн автомат сэлгэн залгах систем төдийгүй бараг бүх утасны сүлжээний төхөөрөмжид ямар нэгэн төрлийн реле агуулагдаж байв. Утасны харилцаа холбооны хамгийн эртний хэрэглээнүүдийн нэг нь XNUMX-аад оноос гар утасны самбарт ашиглагддаг. Захиалагч утасны бариулыг эргүүлэхэд (соронзон бариул) утасны станц руу дохио илгээж, хутгагчийг асаав. Хөтөч нь асаалттай үед утасны операторын сэлгэн залгах ширээн дээр төмөр хаалт унаж, ирж буй дуудлагыг илтгэдэг реле юм. Дараа нь залуу эмэгтэй оператор залгуурыг холбогч руу залгаж, реле дахин тохируулагдсаны дараа цахилгаан соронзонгоор энэ байрлалд байгаа хавтсыг дахин босгох боломжтой болсон.
1924 он гэхэд Беллийн хоёр инженерийн бичсэнээр ердийн гар утасны станц нь 10 орчим захиалагчдад үйлчилдэг байв. Түүний төхөөрөмжид 40-65 мянган реле байсан бөгөөд нийт соронзон хүч нь "10 тонныг өргөхөд хангалттай" байв. Машины унтраалга бүхий том утасны станцуудад эдгээр шинж чанаруудыг хоёроор үржүүлсэн. АНУ-ын телефон утасны системд олон сая реле ашигладаг байсан бөгөөд утасны станцууд автоматжуулснаар энэ тоо байнга нэмэгдэж байв. Нэг утасны холболтыг холбогдох телефон станцын тоо, тоног төхөөрөмжөөс хамааран хэдэн зуунаас хэдэн зуун релейгээр хангаж болно.
Bell корпорацийн охин компани болох Western Electric-ийн үйлдвэрүүд асар их хэмжээний реле үйлдвэрлэсэн. Инженерүүд маш олон өөрчлөлтийг бүтээсэн тул хамгийн боловсронгуй нохой үржүүлэгчид эсвэл тагтаа тэжээгчид энэ олон янз байдалд атаархах болно. Релений ажиллах хурд, мэдрэмжийг оновчтой болгож, хэмжээсийг багасгасан. 1921 онд Western Electric компани зуун үндсэн төрлийн бараг 5 сая реле үйлдвэрлэсэн. Хамгийн алдартай нь хэдэн арван грамм жинтэй хавтгай, бараг тэгш өнцөгт төхөөрөмж болох Е төрлийн бүх нийтийн реле байв. Ихэнх тохиолдолд энэ нь тамгатай металл эд ангиар хийгдсэн, өөрөөр хэлбэл үйлдвэрлэлийн технологийн хувьд дэвшилтэт байсан. Орон сууц нь контактуудыг тоос шороо, хөрш зэргэлдээх төхөөрөмжүүдийн өдөөгдсөн гүйдлээс хамгаалдаг: ихэвчлэн реле нь бие биентэйгээ ойрхон, хэдэн зуун, мянган реле бүхий тавиур дээр суурилагдсан байв. Нийтдээ 3 төрлийн Е хувилбарыг боловсруулсан бөгөөд тус бүр нь өөр өөр ороомгийн болон контактын тохиргоотой.
Удалгүй эдгээр реле нь хамгийн төвөгтэй унтраалгад ашиглагдаж эхэлсэн.
Координатын коммутатор
1910 онд Шведийн утасны зах зээлийн ихэнх хэсгийг (хэдэн арван жилийн турш бараг бүгдийг нь) хянаж байсан төрийн корпорац болох Royal Telegrafverket-ийн инженер Готхилф Бетуландерт нэгэн санаа төржээ. Тэрээр бүхэлдээ реле дээр суурилсан автомат сэлгэн залгах системийг бий болгосноор Telegrafverket-ийн үйл ажиллагааны үр ашгийг ихээхэн сайжруулж чадна гэдэгт итгэж байв. Илүү нарийвчлалтай, реле матрицууд дээр: утасны шугамд холбогдсон ган бариулын сүлжээ, бариулын огтлолцол дээр релетэй. Ийм унтраалга нь гулсах эсвэл эргэдэг контактууд дээр суурилсан системээс илүү хурдан, найдвартай, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар байх ёстой.
Түүнээс гадна Бетуландер системийн сонголт, холболтын хэсгүүдийг бие даасан реле хэлхээнд салгах боломжтой гэсэн санааг гаргаж ирэв. Системийн үлдсэн хэсгийг зөвхөн дуут суваг үүсгэхэд ашиглах ёстой бөгөөд дараа нь өөр дуудлага хийх боломжтой болно. Энэ нь Бетуландер дараа нь "нийтлэг хяналт" гэж нэрлэгддэг санааг гаргаж ирэв.
Тэрээр ирж буй дуудлагын дугаарыг хадгалдаг хэлхээг "бичигч" гэж нэрлэсэн (өөр нэр томъёо нь бүртгэл юм). Мөн сүлжээнд байгаа холболтыг олж, "тэмдэглэдэг" хэлхээг "маркер" гэж нэрлэдэг. Зохиогч өөрийн системийг патентжуулсан. Ийм хэд хэдэн станц Стокгольм, Лондонд гарч ирэв. Мөн 1918 онд Бетуландер Америкийн шинэлэг зүйл болох координатын шилжүүлэгчийг Беллийн инженер Жон Рэйнолдсын таван жилийн өмнө бүтээжээ. Энэ унтраалга нь Бетуландерын загвартай маш төстэй байсан ч ашигласан n + м үйлчилгээний реле n + м матрицын зангилаанууд нь утасны солилцоог цаашид өргөжүүлэхэд илүү тохиромжтой байв. Холболт хийх үед бариул нь төгөлдөр хуурын утсыг "хуруугаараа" хавчуулж, сонгох самбар нь өөр дуудлагад холбогдохын тулд матрицын дагуу хөдөлдөг. Дараа жил нь Бетуландер энэ санаагаа шилжүүлэгчийн загварт оруулсан.
Гэвч ихэнх инженерүүд Бетуландерын бүтээлийг хачирхалтай, шаардлагагүй төвөгтэй гэж үздэг. Шведийн томоохон хотуудын сүлжээг автоматжуулах сэлгэн залгах системийг сонгох цаг ирэхэд Telegrafverket Эриксоны боловсруулсан загварыг сонгосон. Бетуландер унтраалга нь зөвхөн хөдөө орон нутгийн жижиг телефон станцуудад ашиглагдаж байсан: реле нь Ericsson шилжүүлэгчийн моторжуулсан автоматжуулалтаас илүү найдвартай байсан бөгөөд солилцоо бүрт засвар үйлчилгээний техникч шаарддаггүй.
Гэсэн хэдий ч Америкийн утасны инженерүүд энэ талаар өөр бодолтой байсан. 1930 онд Bell Labs-ийн мэргэжилтнүүд Шведэд ирж, "координат солих модулийн параметрүүдэд маш их сэтгэгдэл төрүүлсэн". Америкчууд буцаж ирээд нэн даруй №1 координатын систем гэж нэрлэгддэг систем дээр ажиллаж, томоохон хотуудын самбарын унтраалгыг сольж эхлэв. 1938 он гэхэд Нью-Йоркт ийм хоёр системийг суурилуулсан. Тэд удалгүй хотын телефон станцын стандарт тоног төхөөрөмж болж, 30 гаруй жилийн дараа электрон унтраалга солих хүртэл.
X-Switch No1-ийн хамгийн сонирхолтой бүрэлдэхүүн хэсэг нь Bell-д боловсруулсан шинэ, илүү төвөгтэй маркер байв. Энэ нь өөр хоорондоо холбогдсон координатын хэд хэдэн модулиар дамжуулан дуудагчаас дуудлага хүлээн авагч хүртэлх үнэгүй замыг хайж, улмаар утасны холболт үүсгэх зорилготой байв. Тэмдэглэгч нь холболт бүрийг чөлөөт/завгүй төлөвт туршиж үзэх шаардлагатай болсон. Энэ нь нөхцөлт логикийг ашиглах шаардлагатай байв. Түүхч Роберт Чапуисын бичсэнчлэн:
Сонголт нь нөхцөлт бөгөөд учир нь үнэ төлбөргүй холболт нь зөвхөн гаралт болгон дараагийн түвшинд чөлөөтэй холболттой сүлжээнд хандах боломжийг олгодог. Хэд хэдэн багц холболтууд нь хүссэн нөхцлүүдийг хангаж байвал "давуу логик" нь хамгийн цөөн холболтоос аль нэгийг нь сонгоно...
Координатын унтраалга нь технологийн санааг хооронд нь нэвтрүүлэх гайхалтай жишээ юм. Бетуландер өөрийн бүх реле шилжүүлэгчийг бүтээж, дараа нь Рейнольдсын шилжүүлэгч матрицаар сайжруулж, үүссэн дизайны гүйцэтгэлийг нотолсон. AT&T-ийн инженерүүд хожим нь энэхүү эрлийз шилжүүлэгчийг дахин зохион бүтээж, сайжруулж, координатын систем №1-ийг бий болгосон. Дараа нь энэ систем нь хоёр анхны компьютерийн бүрэлдэхүүн хэсэг болсон бөгөөд тэдгээрийн нэг нь одоо компьютерийн түүхэн дэх чухал үе гэж нэрлэгддэг.
Математикийн хөдөлмөр
Реле болон тэдгээрийн цахим үеэлүүд хэрхэн, яагаад тооцоололд хувьсгал хийхэд тусалсан болохыг ойлгохын тулд бид тооцооллын ертөнцөд товчхон танилцах хэрэгтэй. Үүний дараа тооцоолох процессыг оновчтой болгох далд эрэлт яагаад байсан нь тодорхой болно.
20-р зууны эхэн үед орчин үеийн шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн бүх систем нь математик тооцоолол хийдэг олон мянган хүмүүсийн хөдөлмөр дээр суурилж байв. Тэднийг дуудсан компьютерууд (компьютер) [Төөрөгдөл гаргахгүйн тулд энэ нэр томъёог текстийн туршид ашиглах болно тооны машинууд. - Анхаарна уу. эгнээ]. 1820-иод онд Чарльз Бэббиж бүтээжээ (хэдийгээр түүний аппарат нь үзэл суртлын өмнөх хүмүүстэй байсан). Үүний гол ажил бол математикийн хүснэгтийг бүтээх, жишээлбэл навигаци хийх (тригонометрийн функцийг 0 градус, 0,01 градус, 0,02 градус гэх мэт олон гишүүнт ойртуулах замаар тооцоолох) байв. Мөн одон орон судлалд математик тооцоолол хийх эрэлт хэрэгцээ их байсан: селестиел бөмбөрцгийн тогтмол хэсгүүдэд (ажиглалтын цаг, огнооноос хамааран) дурангийн ажиглалтын түүхий үр дүнг боловсруулах эсвэл шинэ объектуудын тойрог замыг тодорхойлох шаардлагатай байв (жишээлбэл, Халлейн сүүлт од).
Бэббижийн үеэс хойш тооцоолох машины хэрэгцээ хэд дахин нэмэгдсэн. Цахилгаан эрчим хүчний компаниуд маш нарийн төвөгтэй динамик шинж чанартай цахилгаан дамжуулах системийн үйл ажиллагааг ойлгох шаардлагатай байв. Тэнгэрийн хаяа дээгүүр бүрхүүл шидэх чадвартай Бессемер ган буу (тиймээс байг шууд ажигласны ачаар тэд онилсон байхаа больсон) илүү нарийвчлалтай баллистик хүснэгтийг шаарддаг. Их хэмжээний математик тооцоолол (хамгийн бага квадратын арга гэх мэт) агуулсан статистикийн шинэ хэрэгслүүдийг шинжлэх ухаан болон өсөн нэмэгдэж буй засгийн газрын аппаратад улам бүр ашиглах болсон. Тооцооллын тэнхимүүд их дээд сургууль, засгийн газрын агентлагууд, аж үйлдвэрийн корпорациудад гарч ирсэн бөгөөд ихэвчлэн эмэгтэйчүүдийг ажилд авдаг байв.
Механик тооцоолуур нь зөвхөн тооцооллын асуудлыг хөнгөвчлөх боловч шийдэж чадаагүй юм. Тооцоологч нь арифметик үйлдлүүдийг хурдасгадаг байсан ч шинжлэх ухааны болон инженерийн нарийн төвөгтэй аливаа асуудал нь хэдэн зуу, мянган үйлдлийг шаарддаг бөгөөд эдгээрийг (хүний) тооцоолуур гараар хийж, завсрын бүх үр дүнг анхааралтай бүртгэх ёстой байв.
Математик тооцооллын асуудалд шинэ хандлага бий болоход хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлсөн. Шөнийн цагаар ажлаа гашуунаар тооцдог залуу эрдэмтэн, инженерүүд гар, нүдээ амраахыг хүсчээ. Төслийн менежерүүд, ялангуяа дэлхийн нэгдүгээр дайны дараа олон тооны компьютерийн цалингийн төлөө улам их мөнгө гаргахаас өөр аргагүй болсон. Эцэст нь шинжлэх ухаан, инженерийн дэвшилтэт асуудлуудыг гараар тооцоолоход хэцүү байсан. Эдгээр бүх хүчин зүйлүүд нь Массачусетсийн Технологийн Их Сургуулийн (MIT) цахилгааны инженер Ванневар Бушийн удирдлаган дор хийгдсэн цуврал компьютеруудыг бүтээхэд хүргэсэн.
Дифференциал анализатор
Энэ үеийг хүртэл түүх нь ихэвчлэн хувийн шинж чанартай байсан боловч одоо бид тодорхой хүмүүсийн талаар илүү их ярьж эхлэх болно. Самбарын унтраалга, Е төрлийн реле болон итгэлцлийн тэмдэглэгээний хэлхээг бүтээгчид алдар нэрээ туулсан. Тэдний тухай намтар түүх хүртэл хадгалагдаагүй байна. Тэдний амьдралын цорын ганц олон нийтэд нээлттэй нотолгоо бол тэдний бүтээсэн машинуудын чулуужсан үлдэгдэл юм.
Одоо бид хүмүүс болон тэдний өнгөрсөн үеийн талаар илүү гүнзгий ойлголттой болж чадна. Гэхдээ бид гэртээ мансарда, цехэд шаргуу ажилладаг хүмүүс болох Морзе, Вейл, Белл, Ватсон нартай уулзахаа болино. Дэлхийн 1-р дайны төгсгөлд баатарлаг зохион бүтээгчдийн эрин бараг дуусчээ. Томас Эдисоныг шилжилтийн үеийн хүн гэж үзэж болно: карьерынхаа эхэнд тэрээр хөлсний зохион бүтээгч байсан бөгөөд эцэст нь "шинэ бүтээлийн үйлдвэр"-ийн эзэн болжээ. Тэр үед хамгийн алдартай шинэ технологиудыг хөгжүүлэх нь их дээд сургуулиуд, корпорацийн судалгааны хэлтэс, засгийн газрын лаборатори зэрэг байгууллагуудын салбар болсон. Энэ хэсэгт бидний ярих хүмүүс ийм байгууллагад харьяалагддаг байсан.
Жишээлбэл, Ванневар Буш. Тэрээр 1919 онд 29 настай байхдаа MIT-д иржээ. 20 гаруй жилийн дараа тэрээр АНУ-ыг Дэлхийн 1920-р дайнд оролцоход нөлөөлж, засгийн газрын санхүүжилтийг нэмэгдүүлэхэд тусалсан хүмүүсийн нэг байсан нь засгийн газар, эрдэм шинжилгээний байгууллага, шинжлэх ухаан, технологийн хөгжил хоорондын харилцааг үүрд өөрчилсөн юм. Гэхдээ энэ нийтлэлийн зорилгын үүднээс бид XNUMX-иод оны дунд үеэс Бушийн лабораторид бүтээгдсэн, математикийн тооцооллын асуудлыг шийдвэрлэх зорилготой цуврал машинуудыг сонирхож байна.
Саяхан Бостоны төвөөс Кембрижийн Чарльз голын эрэг рүү нүүсэн MIT нь аж үйлдвэрийн хэрэгцээтэй нягт уялдаатай байв. Буш өөрөө профессор байхаас гадна электроникийн чиглэлээр хэд хэдэн аж ахуйн нэгжид санхүүгийн ашиг сонирхолтой байсан. Тиймээс Буш болон түүний шавь нарыг шинэ тооцоолох төхөөрөмж дээр ажиллахад хүргэсэн асуудал нь эрчим хүчний салбараас үүссэн нь гайхах зүйл биш юм: ачаалал ихтэй нөхцөлд дамжуулах шугамын үйл ажиллагааг дуурайлган дуурайлган хийх. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь компьютерийн олон боломжит хэрэглээний зөвхөн нэг нь байсан: уйтгартай математик тооцооллыг хаа сайгүй хийдэг байв.
Буш болон түүний хамтрагчид эхлээд бүтээгдэхүүний интеграф хэмээх хоёр машин бүтээжээ. Гэхдээ хамгийн алдартай, амжилттай MIT машин бол өөр нэг машин байв. дифференциал анализатор, 1931 онд дууссан. Тэрээр цахилгаан дамжуулахтай холбоотой асуудлуудыг шийдэж, электронуудын тойрог зам, дэлхийн соронзон орон дахь сансрын цацрагийн траекторийг тооцоолж, бусад олон зүйлийг хийжээ. 1930-аад онд тооцоолох хүчин чадал шаардлагатай дэлхийн судлаачид дифференциал анализаторын олон арван хуулбар, хувилбаруудыг бүтээжээ. Зарим нь бүр Мекано (Америкийн хүүхдийн барилгын багцын англи аналог) брэнд юм ).
Дифференциал анализатор нь аналог компьютер юм. Математик функцийг эргэдэг металл саваа ашиглан тооцоолсон бөгөөд тэдгээрийн эргэлтийн хурд нь зарим тоон утгыг тусгасан болно. Хөдөлгүүр нь бие даасан саваа жолоодсон - хувьсагч (ихэвчлэн энэ нь цаг хугацааг илэрхийлдэг) бөгөөд энэ нь эргээд механик холболтоор дамжуулан бусад саваа (өөр өөр дифференциал хувьсагч) эргүүлж, оролтын эргэлтийн хурд дээр үндэслэн функцийг тооцоолсон. Тооцооллын үр дүнг цаасан дээр муруй хэлбэрээр зурсан. Хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь интеграторууд байсан - диск хэлбэрээр эргэлддэг дугуйнууд. Интеграторууд гар аргаар уйтгартай тооцоололгүйгээр муруйн интегралыг тооцоолж чаддаг.
Дифференциал анализатор. Интеграл модуль - өргөгдсөн тагтай, цонхны хажуу талд тооцооллын үр дүн бүхий хүснэгтүүд, дунд хэсэгт нь тооцоолох саваанууд байдаг.
Анализаторын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн аль нь ч салангид шилжүүлэгч реле эсвэл дижитал унтраалга агуулаагүй. Тэгэхээр бид яагаад энэ төхөөрөмжийн тухай ярьж байна вэ? Хариулт нь дөрөв дэх гэр бүлийн машин.
1930-аад оны эхээр Буш анализаторын цаашдын хөгжилд зориулж санхүүжилт авахын тулд Рокфеллерийн сантай уулзаж эхэлсэн. Сангийн байгалийн шинжлэх ухааны тэргүүн Уоррен Уивер эхэндээ итгэлгүй байсан. Инженерчлэл нь түүний мэргэшсэн салбар биш байв. Гэвч Буш өөрийн шинэ машиныг шинжлэх ухааны хэрэглээнд, ялангуяа математикийн биологи, Уиверийн гэрийн тэжээмэл амьтны төсөлд ашиглах хязгааргүй боломжийн талаар дурджээ. Буш мөн анализаторын олон сайжруулалтыг амласан бөгөөд үүнд "утасны самбар гэх мэт анализаторыг нэг асуудлаас нөгөөд хурдан шилжүүлэх чадвар" багтсан. 1936 онд түүний хүчин чармайлтыг шинэ төхөөрөмж бүтээхэд зориулж 85 долларын буцалтгүй тусламжаар шагнаж, хожим нь Рокфеллерийн дифференциал анализатор гэж нэрлэв.
Практик компьютерийн хувьд энэ анализатор нь тийм ч том нээлт биш байв. MIT-ийн дэд ерөнхийлөгч, инженерийн тэнхимийн захирал болсон Буш хөгжлийг удирдан чиглүүлэхэд их цаг зарцуулж чадаагүй. Үнэн хэрэгтээ тэрээр удалгүй огцорч, Вашингтон дахь Карнегийн хүрээлэнгийн даргын үүрэгт ажлыг эхлүүлэв. Буш дайн ойртож байгааг мэдэрч, цэргийн хэрэгцээг хангахуйц шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн хэд хэдэн санаатай байв. Өөрөөр хэлбэл, тэрээр тодорхой асуудлыг шийдвэрлэхэд илүү үр дүнтэй нөлөөлж чадах эрх мэдлийн төвд ойр байхыг хүссэн.
Үүний зэрэгцээ шинэ загвараас үүдэлтэй техникийн асуудлуудыг лабораторийн ажилтнууд шийдэж, удалгүй тэднийг цэргийн асуудалд чиглүүлж эхлэв. Рокфеллерийн машиныг зөвхөн 1942 онд хийж дуусгасан. Цэргийнхэн үүнийг их бууны зориулалттай баллистик ширээ үйлдвэрлэхэд ашигтай гэж үзсэн. Гэвч удалгүй энэ төхөөрөмж цэвэр хиртэгдсэн дижитал компьютерууд - тоонуудыг физик хэмжигдэхүүнээр бус хийсвэр байдлаар, шилжүүлэгчийн байрлалыг ашиглан илэрхийлдэг. Рокфеллерийн анализатор өөрөө реле хэлхээнээс бүрдсэн олон тооны ижил төстэй унтраалга ашигладаг байсан.
Шэннон
1936 онд Клод Шеннон дөнгөж 20 настай байсан ч Мичиганы их сургуулийг цахилгааны инженер, математикийн чиглэлээр бакалаврын зэрэгтэй төгссөн байв. Түүнийг MIT-д мэдээллийн самбарт хавчуулагдсан хуудас авчирчээ. Ванневар Буш дифференциал анализатор дээр ажиллах шинэ туслах хайж байв. Шэннон ямар ч эргэлзээгүйгээр өргөдлөө өгсөн бөгөөд удалгүй шинэ төхөөрөмж хэлбэржиж эхлэхээс өмнө шинэ асуудлууд дээр ажиллаж эхэлжээ.
Шэннон Буштай адилгүй байсан. Тэр бизнесмэн ч биш, эрдмийн эзэнт гүрнийг бүтээгч ч биш, администратор ч биш байв. Тэрээр амьдралынхаа туршид тоглоом, оньсого, зугаа цэнгэлд дуртай байсан: шатар, жонглёр, төөрдөг байшин, криптограмм. Өөрийн үеийн олон эрчүүдийн нэгэн адил дайны үеэр Шеннон өөрийгөө ноцтой бизнест зориулжээ: тэрээр засгийн газрын гэрээгээр Bell Labs-т албан тушаал хашиж байсан нь түүний сул дорой биеийг цэргийн алба хаахаас хамгаалдаг байв. Энэ хугацаанд түүний галын хяналт, криптографийн талаархи судалгаа нь мэдээллийн онолын үндсэн ажилд хүргэсэн (бид үүнийг хөндөхгүй). 1950-иад онд дайн ба түүний үр дагавар намжсан үед Шеннон Массачусетсийн Технологийн Технологийн Технологийн Их Сургуульд багшлах ажилдаа эргэн орж, чөлөөт цагаа өөр өөр зүйлд зориулав: зөвхөн Ромын тоогоор ажилладаг тооны машин; машиныг асаахад механик гар гарч ирээд машиныг унтраасан.
Шеннонтой тааралдсан Рокфеллерийн машины бүтэц нь 1931 оны анализатортой логикийн хувьд ижил байсан боловч огт өөр физик бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүтээгдсэн. Хуучин машинуудын саваа, механик араа нь ашиглалтын үр ашгийг бууруулдаг болохыг Буш ойлгосон: тооцоолол хийхийн тулд машиныг тохируулах шаардлагатай байсан бөгөөд энэ нь чадварлаг механикчдаас олон хүний цаг шаарддаг.
Шинэ анализатор энэ сул талыг алдсан. Түүний загвар нь саваа бүхий ширээн дээр суурилаагүй, харин Bell Labs-аас хандивласан илүүдэл прототип болох хөндлөн дискэн дамжуулагч дээр суурилжээ. Төв босоо амнаас хүчийг дамжуулахын оронд салшгүй модуль бүрийг цахилгаан мотороор бие даан удирддаг байв. Шинэ асуудлыг шийдэхийн тулд машиныг тохируулахын тулд интеграторуудыг хүссэн дарааллаар нь холбохын тулд координатын матриц дахь релейг тохируулахад л хангалттай байв. Цоолбортой соронзон хальс уншигч (өөр харилцаа холбооны төхөөрөмжөөс зээлсэн, өнхрөх телетайп) машины тохиргоог уншиж, релений хэлхээ нь соронзон хальснаас авсан дохиог матрицын хяналтын дохио болгон хувиргадаг - энэ нь интеграторуудын хооронд хэд хэдэн утасны дуудлага хийхтэй адил юм.
Шинэ машин нь өмнөхөөсөө хамаагүй хурдан бөгөөд хялбархан суурилуулаад зогсохгүй хурдан бөгөөд илүү нарийвчлалтай байв. Тэр илүү төвөгтэй асуудлыг шийдэж чадна. Өнөөдөр энэ компьютерийг анхдагч, бүр үрэлгэн гэж тооцож болох ч тухайн үед ажиглагчдад энэ нь ямар нэг гайхалтай эсвэл магадгүй аймшигтай тагнуулч юм шиг санагдаж байв:
Үндсэндээ энэ бол математикийн робот юм. Цахилгаанаар ажилладаг автомат машин нь зөвхөн хүний тархийг тооцоолох, дүн шинжилгээ хийх хүнд ачаанаас чөлөөлөх төдийгүй оюун ухаанаар шийдэж чадахгүй математикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан юм.
Шеннон цаасан соронзон хальснаас өгөгдлийг "тархи" -ын заавар болгон хөрвүүлэхэд анхаарлаа төвлөрүүлж, реле хэлхээ нь энэ ажиллагааг хариуцдаг байв. Тэрээр Мичиган дахь аспирантурт суралцаж байсан Булийн алгебрийн хэлхээний бүтэц болон математикийн бүтцийн хоорондын уялдаа холбоог анзаарчээ. Энэ бол операндууд нь байсан алгебр юм ҮНЭН ба ХУДАЛ, мөн операторуудаар - БА, ЭСВЭЛ, ҮГҮЙ гэх мэт логик өгүүлбэрт тохирох алгебр.
1937 оны зун Манхэттэн дэх Белл лабораторид (релений хэлхээний талаар бодоход тохиромжтой газар) ажилласныхаа дараа Шеннон "Реле ба сэлгэн залгах хэлхээний симболын дүн шинжилгээ" сэдвээр магистрын ажлаа бичжээ. Алан Тьюрингийн өмнөх жилийн ажлын зэрэгцээ Шенноны дипломын ажил нь тооцоолох шинжлэх ухааны үндэс суурийг тавьсан юм.
1940, 1950-иад онд Шеннон хэд хэдэн тооцоолох/логик машинуудыг бүтээжээ: THROBAC Ромын тооцоолуур тооцоолуур, шатрын тоглоомын төгсгөлийн машин, цахилгаан механик хулганыг хөдөлгөдөг Тэзеус (зураг дээр)
Шаннон саналын логик тэгшитгэлийн системийг механикаар шууд реле шилжүүлэгчийн физик хэлхээ болгон хувиргаж болохыг олж мэдэв. Тэрээр төгсгөлд нь: "Үг ашиглан хязгаарлагдмал тооны алхмуудаар дүрсэлж болох бараг бүх үйлдлүүд IF, AND, OR гэх мэтийг реле ашиглан автоматаар гүйцэтгэх боломжтой.” Жишээлбэл, цувралаар холбогдсон хоёр удирдлагатай унтраалга реле нь логик үүсгэдэг И: Шилжүүлэгчийг хаахын тулд хоёр цахилгаан соронзыг идэвхжүүлсэн үед л үндсэн утсаар гүйдэл гүйнэ. Үүний зэрэгцээ хоёр реле зэрэгцээ хэлбэрээр холбогдсон байна Эсвэл: Цахилгаан соронзонуудын аль нэгээр идэвхжүүлсэн үндсэн хэлхээгээр гүйдэл урсдаг. Ийм логик хэлхээний гаралт нь эргээд бусад релений цахилгаан соронзонг удирдаж (A) гэх мэт илүү төвөгтэй логик үйлдлүүдийг бий болгож чадна. И B) эсвэл (C И G).
Шеннон өөрийн аргыг ашиглан бүтээсэн хэлхээний хэд хэдэн жишээг агуулсан хавсралтаар дипломын ажлаа дуусгав. Булийн алгебрын үйлдлүүд нь хоёртын тоон дээрх арифметик үйлдлүүдтэй (жишээ нь, хоёртын тоо ашиглан) маш төстэй байдаг тул тэрээр реле хэрхэн "хоёртын тоонд цахилгаан нэмэгч" болгон угсарч болохыг харуулсан - бид үүнийг хоёртын нэмэгч гэж нэрлэдэг. Хэдэн сарын дараа Bell Labs-ийн эрдэмтдийн нэг гал тогооныхоо ширээн дээр ийм налууг бүтээжээ.
Стибитц
Манхэттэн дэх Bell Labs-ийн төв оффисын математикийн хэлтсийн судлаач Жорж Стибитц 1937 оны XNUMX-р сарын харанхуй орой гэртээ хачирхалтай тоног төхөөрөмж авчирчээ. Хуурай зайны эсүүд, тоног төхөөрөмжийн самбарт зориулсан хоёр жижиг гэрэл, хогийн савнаас хэд хэдэн хавтгай U төрлийн реле олдсон. Хэдэн утас болон зарим хог хаягдлыг нэмснээр тэрээр хоёр нэг оронтой хоёртын тоог (оролтын хүчдэл байгаа эсэхээр илэрхийлнэ) нэмж, гэрлийн чийдэнг ашиглан хоёр оронтой тоог гаргаж чаддаг төхөөрөмжийг угсарчээ: нэг нь асаалттай, тэг унтраах зориулалттай.
Хоёртын Стибитц нэмэгч
Физикч мэргэжилтэй Стибитц реле соронзны физик шинж чанарыг үнэлэхийг хүссэн. Тэрээр релетэй холбоотой ямар ч туршлагагүй байсан тул Bell утасны хэлхээнд тэдгээрийн хэрэглээг судалж эхэлсэн. Жорж удалгүй зарим хэлхээ болон хоёртын арифметик үйлдлийн хооронд ижил төстэй байдгийг анзаарав. Сонирхсон тэрээр хажуугийн төслөө гал тогооны ширээн дээр угсарчээ.
Эхэндээ Стибитц релетэй хичээллэх нь Bell Labs-ийн удирдлагуудын сонирхлыг төдийлөн татсангүй. Гэвч 1938 онд судалгааны багийн ахлагч Жоржоос түүний тооцоолуурыг нийлмэл тоо бүхий арифметик үйлдлүүдэд ашиглаж болох эсэхийг асуужээ. a+biхаана i сөрөг тооны квадрат язгуур). Bell Labs-ийн хэд хэдэн тооцооллын тэнхимүүд ийм тоог байнга үржүүлж, хуваах шаардлагатай байсан тул аль хэдийн уйлж байсан нь тогтоогджээ. Нэг цогц тоог үржүүлэхэд ширээний тооны машин дээр дөрвөн арифметик үйлдэл, хуваахад 16 үйлдэл шаардлагатай байв. Стибиц асуудлыг шийдэж чадна гэж хэлээд ийм тооцоолол хийх машины хэлхээг зохион бүтээсэн.
Утасны инженер Самуэль Уильямсын металлаар хийсэн эцсийн загварыг Complex Number Computer буюу товчоор Complex Computer гэж нэрлэж, 1940 онд худалдаанд гаргажээ. Тооцоололд 450 реле ашигласан бөгөөд завсрын үр дүнг арван координатын унтраалгад хадгалсан. Өгөгдлийг өнхрөх телетайп ашиглан оруулж, хүлээн авсан. Bell Labs-ын хэлтсүүд ийм гурван телетайп суурилуулсан нь тооцоолох хүчин чадал ихээхэн хэрэгцээтэй байгааг харуулж байна. Реле, матриц, телетайпууд - бүх талаараа энэ нь Bell системийн бүтээгдэхүүн байсан.
Complex Computer-ийн хамгийн сайхан цаг 11 оны 1940-р сарын 400-нд болсон. Дартмут коллежийн Америкийн математикийн нийгэмлэгийн хурал дээр Стибитц компьютерийн тухай илтгэл тавьжээ. Тэрээр XNUMX километрийн зайд орших Манхэттэн дэх Complex Computer-тэй телеграфын холболттой телетайп суурилуулахаар тохиролцов. Сонирхсон хүмүүс телетайп руу орж, гар дээрх асуудлын нөхцөлийг оруулаад, нэг минут хүрэхгүй хугацаанд телетайп үр дүнг хэрхэн ид шидээр хэвлэж байгааг харах боломжтой. Шинэ бүтээгдэхүүнийг туршиж үзсэн хүмүүсийн дунд Жон Маучли, Жон фон Нейманн нар байсан бөгөөд тэд бүгд бидний түүхийг үргэлжлүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.
Уулзалтад оролцогчид ирээдүйн ертөнцийг товчхон харав. Хожим нь компьютерууд маш үнэтэй болж, администраторууд нь дараа нь юу бичихээ гайхаж, удирдлагын консолын өмнө эрүүгээ маажиж байх хооронд администраторууд нь тэднийг зүгээр суулгах боломжгүй болсон. Ирэх 20 жилийн хугацаанд эрдэмтэд өөр зүйл дээр ажиллаж байхдаа ч гэсэн танд өгөгдөл оруулахыг үргэлж хүлээж байх ерөнхий зориулалтын компьютерийг хэрхэн бүтээх талаар бодох болно. Дараа нь энэхүү интерактив тооцооллын горим нь өдрийн захиалга болох хүртэл дахиад 20 жил өнгөрөх болно.
1960-аад оны Дартмут интерактив терминалын ард Стибитц. Дартмут коллеж нь интерактив тооцооллын анхдагч байсан. Стибитц 1964 онд коллежийн профессор болжээ
Хэдийгээр энэ нь шийдэж буй асуудлуудыг үл харгалзан Complex Computer нь орчин үеийн стандартаар компьютер огтхон ч биш байгаа нь гайхмаар юм. Энэ нь нийлмэл тоон дээр арифметик үйлдлүүд хийж болох ба бусад ижил төстэй бодлогуудыг шийдэж болох боловч ерөнхий зориулалтын бодлогуудыг шийдэж чадахгүй. Энэ нь програмчлах боломжгүй байсан. Тэр үйлдлүүдийг санамсаргүй дарааллаар эсвэл олон дахин хийж чаддаггүй байв. Энэ нь өмнөх үеийнхээс хамаагүй илүү тодорхой тооцоолол хийх чадвартай тооны машин байв.
Дэлхийн 2-р дайн эхэлснээр Белл Стибицын удирдлаган дор Модель II, Model III, Model IV (цогц компьютерийг загвар I гэж нэрлэсэн) гэсэн цуврал компьютеруудыг бүтээжээ. Тэдний ихэнх нь Үндэсний батлан хамгаалахын судалгааны хорооны хүсэлтээр баригдсан бөгөөд Ванневар Бушаас өөр хэн ч удирдаагүй. Stibitz нь функцүүдийн олон талт байдал, програмчлах чадварын хувьд машинуудын дизайныг сайжруулсан.
Жишээлбэл, баллистик тооцоолуур (дараа нь III загвар) нь агаарын довтолгооноос хамгаалах галын удирдлагын системийн хэрэгцээнд зориулан бүтээгдсэн. Энэ нь 1944 онд Техас мужийн Форт Блисс хотод ашиглалтад орсон. Уг төхөөрөмж нь 1400 реле агуулсан бөгөөд гогцоотой цаасан туузан дээрх зааврын дарааллаар тодорхойлогддог математик үйлдлийн программыг гүйцэтгэх боломжтой байв. Оруулсан өгөгдөл бүхий соронзон хальсыг тусад нь, хүснэгтийн өгөгдлийг тусад нь нийлүүлсэн. Энэ нь жишээлбэл, тригонометрийн функцүүдийн утгыг бодит тооцоололгүйгээр хурдан олох боломжийг олгосон. Bell инженерүүд тусгай хайлтын хэлхээг (ан агнуурын хэлхээ) боловсруулсан бөгөөд энэ нь соронзон хальсыг урагш / арагшаа сканнердаж, тооцооллоос үл хамааран хүссэн хүснэгтийн утгын хаягийг хайдаг. Стибитц түүний загвар III компьютер өдөр шөнөгүй реле дээр дарж 25-40 компьютерийг сольсон болохыг олж мэдэв.
Хонхны загвар III буухиа тавиур
Model V машинд цэргийн албыг үзэх цаг байсангүй. Энэ нь бүр илүү олон талт, хүчирхэг болсон. Хэрэв бид үүнийг сольсон компьютеруудын тоог үнэлвэл энэ нь III загвараас арав дахин их байсан. 9 мянган реле бүхий хэд хэдэн тооцоолох модулиуд нь хэрэглэгчид өөр өөр даалгаврын нөхцлийг оруулсан хэд хэдэн станцаас оролтын өгөгдлийг хүлээн авах боломжтой байв. Ийм станц бүр мэдээлэл оруулах нэг соронзон хальс уншигчтай, зааварчилгаа өгөх таван төхөөрөмжтэй байв. Энэ нь даалгаврыг тооцоолохдоо үндсэн соронзон хальснаас янз бүрийн дэд програмуудыг дуудах боломжтой болсон. Удирдлагын үндсэн модуль (үндсэндээ үйлдлийн системийн аналог) нь боломжит байдлаас хамааран тооцоолох модулиудад зааврыг хуваарилдаг бөгөөд програмууд нөхцөлт салбаруудыг гүйцэтгэж чаддаг. Энэ нь зүгээр нэг тооны машин байхаа больсон.
Гайхамшгийн жил: 1937 он
1937 оныг компьютерийн түүхэн дэх эргэлтийн үе гэж үзэж болно. Тэр жил Шеннон, Стибитц нар реле хэлхээ болон математикийн функцүүдийн хооронд ижил төстэй байдгийг анзаарчээ. Эдгээр олдворууд нь Bell Labs-ийг хэд хэдэн чухал дижитал машин бүтээхэд хүргэсэн. Энэ нь нэг төрлийн байсан - эсвэл бүр орлуулах - даруухан утасны реле нь физик хэлбэрээ өөрчлөхгүйгээр хийсвэр математик, логикийн биелэл болсон үед.
Мөн оны нэгдүгээр сарын дугаарт хэвлэлд Лондонгийн математикийн нийгэмлэгийн эмхэтгэл Их Британийн математикч Алан Тьюрингийн “Тооцоолдог тоонуудын талаар "(Тооцоолох боломжтой тоонуудын тухай, Entscheidungsproblem-д зориулсан програмын хамт). Энэ нь бүх нийтийн тооцоолох машиныг дүрсэлсэн: зохиогч нь хүний компьютерийн үйлдэлтэй логикийн хувьд дүйцэхүйц үйлдлүүдийг хийж чадна гэж маргажээ. Өмнөх жил Принстоны Их Сургуульд аспирантурт орсон Тьюринг мөн реле хэлхээг сонирхож байв. Мөн Бушийн нэгэн адил тэрээр Германтай дайны аюул заналхийлж байгаад санаа зовж байна. Тиймээс тэрээр цэргийн харилцаа холбоог шифрлэхэд ашиглаж болох хоёртын үржүүлэгч гэсэн хажуугийн криптографийн төслийг авчээ. Тьюринг үүнийг их сургуулийн машин цехэд угсарсан реле ашиглан бүтээжээ.
Мөн 1937 онд Ховард Айкен автомат тооцоолох машины талаар бодож байв. Харвардын цахилгааны инженерийн мэргэжлээр төгссөн оюутан Айкен зөвхөн механик тооны машин, математикийн хүснэгтийн хэвлэмэл номуудыг ашиглан тооцоололдоо зохих хувь нэмэр оруулсан. Тэрээр энэ хэвшлийг арилгах дизайныг санал болгов. Одоо байгаа тооцоолох төхөөрөмжүүдээс ялгаатай нь энэ нь өмнөх тооцооллын үр дүнг дараагийн тооцооллын оролт болгон ашиглан процессыг автоматаар, мөчлөгөөр боловсруулах ёстой байв.
Үүний зэрэгцээ Ниппон Электрик компанид харилцаа холбооны инженер Акира Накашима 1935 оноос хойш реле хэлхээ ба математикийн хоорондын холбоог судалж байжээ. Эцэст нь 1938 онд тэрээр реле хэлхээнүүд нь нэг жилийн өмнө Шеннон нээсэн Булийн алгебртай дүйцэхүйц болохыг бие даан баталжээ.
Берлинд ажил дээрээ шаардлагатай эцэс төгсгөлгүй тооцооллоос залхсан онгоцны инженер асан Конрад Зусе хоёр дахь компьютер бүтээх хөрөнгө хайж байв. Тэрээр анхны механик төхөөрөмж болох V1-ээ найдвартай ажиллуулж чадаагүй тул реле компьютер хийхийг хүсч, найз, харилцаа холбооны инженер Хелмут Шрейертэй хамтран бүтээжээ.
Утасны релений олон талт байдал, математик логикийн талаархи дүгнэлт, оюун ухааныг тайвшруулах ажлаас ангижрах гэгээлэг оюун санааны хүсэл эрмэлзэл - энэ бүхэн хоорондоо уялдаж, шинэ төрлийн логик машины санааг бий болгоход хүргэсэн.
Мартагдсан үе
1937 оны нээлт, бүтээн байгуулалтын үр жимс хэдэн жилийн турш боловсорч гүйцсэн байв. Дайн бол хамгийн хүчирхэг бордоо болох нь батлагдсан бөгөөд түүний гарснаар реле компьютерууд шаардлагатай техникийн мэдлэгтэй газар гарч ирж эхлэв. Математик логик нь цахилгааны инженерийн усан үзмийн модны тулгуур болсон. Програмчлагдсан тооцоолох машинуудын шинэ хэлбэрүүд гарч ирэв - орчин үеийн компьютеруудын анхны ноорог.
Стибицын машинуудаас гадна 1944 он гэхэд АНУ Айкений санал болгосны үр дүнд Харвардын Марк I/IBM автомат дарааллын хяналттай тооцоолуур (ASCC)-аар сайрхаж чадсан. Энэ давхар нэр нь академи болон үйлдвэрлэлийн хоорондын харилцаа муудсанаас үүдэн бий болсон: хүн бүр төхөөрөмжийн эрхийг нэхэмжилж байв. Mark I/ASCC нь реле удирдлагын хэлхээг ашигласан боловч үндсэн арифметик нэгж нь IBM-ийн механик тооны машинуудын архитектурт суурилсан байв. Энэхүү машиныг АНУ-ын Усан онгоцны үйлдвэрлэлийн товчооны хэрэгцээнд зориулан бүтээжээ. Түүний залгамжлагч Марк II нь 1948 онд Тэнгисийн цэргийн туршилтын талбайд ажиллаж эхэлсэн бөгөөд түүний бүх үйл ажиллагаа нь бүхэлдээ реле буюу 13 реле дээр суурилдаг байв.
Дайны үед Зус хэд хэдэн реле компьютер бүтээж, улам бүр төвөгтэй болсон. Хамгийн оргил нь V4 байсан бөгөөд Bell Model V-ийн нэгэн адил дэд программуудыг дуудах тохиргоог багтааж, нөхцөлт салбаруудыг гүйцэтгэсэн. Японд материаллаг хомсдол үүссэн тул Накашима болон түүний нутаг нэгтнүүдийн хийсэн загваруудын аль нь ч улс орноо дайнаас гарах хүртлээ төмрөөр хийсэнгүй. 1950-иад онд шинээр байгуулагдсан Гадаад худалдаа, аж үйлдвэрийн яам хоёр реле машин бүтээх ажлыг санхүүжүүлсэн бөгөөд хоёр дахь нь 20 мянган релейтэй мангас байв. Бүтээлд оролцсон Fujitsu компани өөрийн гэсэн арилжааны бүтээгдэхүүнийг бүтээжээ.
Өнөөдөр эдгээр машинууд бараг бүрэн мартагдсан. Санах ойд зөвхөн нэг нэр үлдсэн - ENIAC. Мартагдах шалтгаан нь тэдний нарийн төвөгтэй байдал, чадвар, хурдтай холбоотой биш юм. Эрдэмтэд, судлаачдын олж илрүүлсэн релений тооцооллын болон логик шинж чанарууд нь шилжүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэх ямар ч төрлийн төхөөрөмжид хамаатай. Тиймээс өөр ижил төстэй төхөөрөмж гарч ирэв - цахим релеээс хэдэн зуу дахин хурдан ажиллах чадвартай унтраалга.
Тооцооллын түүхэн дэх Дэлхийн 2-р дайны ач холбогдол аль хэдийн тодорхой байх ёстой. Хамгийн аймшигтай дайн нь электрон машиныг хөгжүүлэх түлхэц болсон. Үүнийг эхлүүлснээр электрон унтраалгауудын илэрхий дутагдлыг арилгахад шаардлагатай нөөцийг чөлөөлөв. Цахилгаан механик компьютерийн хаанчлал богино хугацаанд үргэлжилсэн. Титанууд шиг хүүхдүүд нь тэднийг түлхэн унагасан. Релений нэгэн адил цахим шилжүүлэлт нь харилцаа холбооны салбарын хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй юм. Энэ нь хаанаас ирснийг олж мэдэхийн тулд бид радио эриний эхэн үеийн түүхээ эргэн харах ёстой.
Эх сурвалж: www.habr.com