Artikel lain dalam siri ini:
- Sejarah relay
- Sejarah komputer elektronik
- Sejarah transistor
- sejarah internet
Seperti yang kita lihat dalam , jurutera radio dan telefon yang mencari penguat yang lebih berkuasa menemui satu bidang teknologi baharu yang dengan cepat digelar elektronik. Penguat elektronik dengan mudah boleh ditukar menjadi suis digital, beroperasi pada kelajuan yang jauh lebih tinggi daripada sepupu elektromekanikalnya, geganti telefon. Oleh kerana tiada bahagian mekanikal, tiub vakum boleh dihidupkan dan dimatikan dalam mikrosaat atau kurang, dan bukannya sepuluh milisaat atau lebih yang diperlukan oleh geganti.
Dari tahun 1939 hingga 1945, tiga komputer telah dicipta menggunakan komponen elektronik baru ini. Bukan kebetulan bahawa tarikh pembinaannya bertepatan dengan tempoh Perang Dunia Kedua. Konflik ini - tiada tandingan dalam sejarah dalam cara ia menyatukan orang ke kereta perang - selama-lamanya mengubah hubungan antara negara dan antara sains dan teknologi, dan juga membawa sejumlah besar peranti baharu ke dunia.
Kisah tiga komputer elektronik pertama saling berkaitan dengan peperangan. Yang pertama dikhaskan untuk menguraikan mesej Jerman, dan kekal di bawah perlindungan kerahsiaan sehingga tahun 1970-an, apabila ia tidak lagi menarik minat selain sejarah. Yang kedua yang sepatutnya didengar oleh kebanyakan pembaca ialah ENIAC, sebuah kalkulator tentera yang disiapkan terlalu lewat untuk membantu dalam peperangan. Tetapi di sini kita melihat yang terawal daripada ketiga-tiga mesin ini, hasil idea daripada .
Atanasov
Pada tahun 1930, Atanasov, anak kelahiran Amerika kepada seorang penghijrah dari , akhirnya mencapai impian mudanya dan menjadi ahli fizik teori. Tetapi, seperti kebanyakan aspirasi sedemikian, realitinya tidak seperti yang dia harapkan. Khususnya, seperti kebanyakan pelajar kejuruteraan dan sains fizik pada separuh pertama abad ke-XNUMX, Atanasov terpaksa mengalami beban yang menyakitkan dari pengiraan berterusan. Disertasinya di Universiti Wisconsin mengenai polarisasi helium memerlukan lapan minggu pengiraan yang membosankan menggunakan kalkulator meja mekanikal.
John Atanasov pada masa mudanya
Menjelang tahun 1935, setelah menerima jawatan sebagai profesor di Universiti Iowa, Atanasov memutuskan untuk melakukan sesuatu mengenai beban ini. Dia mula memikirkan cara yang mungkin untuk membina komputer baharu yang lebih berkuasa. Menolak kaedah analog (seperti penganalisis pembezaan MIT) atas sebab pengehadan dan ketidaktepatan, dia memutuskan untuk membina mesin digital yang menangani nombor sebagai nilai diskret dan bukannya sebagai ukuran berterusan. Sejak mudanya, dia sudah biasa dengan sistem nombor binari dan memahami bahawa ia lebih sesuai dengan struktur hidup/mati suis digital daripada nombor perpuluhan biasa. Jadi dia memutuskan untuk membuat mesin binari. Dan akhirnya, dia memutuskan bahawa agar ia menjadi yang terpantas dan paling fleksibel, ia mestilah elektronik, dan menggunakan tiub vakum untuk pengiraan.
Atanasov juga perlu memutuskan ruang masalah - jenis pengiraan yang sepatutnya sesuai untuk komputernya? Akibatnya, dia memutuskan bahawa dia akan berurusan dengan menyelesaikan sistem persamaan linear, mengurangkannya kepada pembolehubah tunggal (menggunakan )βpengiraan yang sama yang mendominasi disertasinya. Ia akan menyokong sehingga tiga puluh persamaan, dengan sehingga tiga puluh pembolehubah setiap satu. Komputer sedemikian boleh menyelesaikan masalah yang penting kepada saintis dan jurutera, dan pada masa yang sama ia tidak kelihatan begitu rumit.
Karya seni
Menjelang pertengahan 1930-an, teknologi elektronik telah menjadi sangat pelbagai daripada asal-usulnya 25 tahun sebelumnya. Dua perkembangan amat sesuai untuk projek Atanasov: geganti pencetus dan meter elektronik.
Sejak abad ke-1918, jurutera telegraf dan telefon telah mempunyai peranti berguna yang dipanggil suis. Suis ialah geganti bistable yang menggunakan magnet kekal untuk menahannya dalam keadaan yang anda biarkan dalamβbuka atau tertutupβsehingga ia menerima isyarat elektrik untuk menukar keadaan. Tetapi tiub vakum tidak mampu melakukan ini. Mereka tidak mempunyai komponen mekanikal dan boleh "terbuka" atau "tertutup" semasa elektrik sedang atau tidak mengalir melalui litar. Pada tahun 1, dua ahli fizik British, William Eccles dan Frank Jordan, menyambungkan dua lampu dengan wayar untuk mencipta "geganti pencetus" - geganti elektronik yang kekal sentiasa hidup selepas dihidupkan oleh dorongan awal. Eccles dan Jordan mencipta sistem mereka untuk tujuan telekomunikasi untuk Laksamana British pada akhir Perang Dunia Pertama. Tetapi litar Eccles-Jordan, yang kemudiannya dikenali sebagai pencetus [Bahasa Inggeris. flip-flop] juga boleh dianggap sebagai peranti untuk menyimpan digit binari - 0 jika isyarat dihantar, dan XNUMX sebaliknya. Dengan cara ini, melalui n flip-flop adalah mungkin untuk mewakili nombor binari n bit.
Kira-kira sepuluh tahun selepas pencetus, kejayaan besar kedua dalam elektronik berlaku, bertembung dengan dunia pengkomputeran: meter elektronik. Sekali lagi, seperti yang sering berlaku dalam sejarah awal pengkomputeran, kebosanan menjadi ibu ciptaan. Ahli fizik yang mengkaji pelepasan zarah subatomik perlu sama ada mendengar klik atau menghabiskan berjam-jam mengkaji rekod fotografi, mengira bilangan pengesanan untuk mengukur kadar pelepasan zarah daripada pelbagai bahan. Meter mekanikal atau elektromekanikal ialah pilihan yang menarik untuk memudahkan tindakan ini, tetapi mereka bergerak terlalu perlahan: mereka tidak dapat mendaftarkan banyak peristiwa yang berlaku dalam milisaat antara satu sama lain.
Tokoh utama dalam menyelesaikan masalah ini ialah , yang bekerja di bawah Ernest Rutherford di Makmal Cavendish di Cambridge. Wynne-Williams mempunyai kemahiran dalam bidang elektronik, dan telah menggunakan tiub (atau injap, seperti yang dipanggil di Britain) untuk mencipta penguat yang memungkinkan untuk mendengar apa yang berlaku kepada zarah. Pada awal 1930-an, dia menyedari bahawa injap boleh digunakan untuk mencipta pembilang, yang dipanggilnya "pembilang skala binari"βiaitu pembilang binari. Pada asasnya, ia adalah satu set flip-flop yang boleh menghantar suis ke atas rantai (dalam amalan, ia menggunakan , jenis lampu yang mengandungi bukan vakum, tetapi gas, yang boleh kekal dalam kedudukan hidup selepas pengionan lengkap gas).
Kaunter Wynne-Williams dengan cepat menjadi salah satu peranti makmal yang diperlukan untuk sesiapa yang terlibat dalam fizik zarah. Ahli fizik membina kaunter yang sangat kecil, selalunya mengandungi tiga digit (iaitu, mampu mengira sehingga tujuh). untuk meter mekanikal yang perlahan, dan untuk merakam peristiwa yang berlaku lebih cepat daripada satu meter dengan bahagian mekanikal yang bergerak perlahan boleh merakam.
Tetapi secara teori, pembilang tersebut boleh diperluaskan kepada bilangan saiz atau ketepatan yang sewenang-wenangnya. Ini adalah, secara tegasnya, mesin pengira elektronik digital pertama.
Komputer Atanasov-Berry
Atanasov sudah biasa dengan cerita ini, yang meyakinkannya tentang kemungkinan membina komputer elektronik. Tetapi dia tidak langsung menggunakan kaunter binari atau flip-flop. Pada mulanya, untuk asas sistem pengiraan, dia cuba menggunakan pembilang yang diubah suai sedikit - lagipun, apakah penambahan jika tidak diulang? Tetapi atas sebab tertentu dia tidak dapat menjadikan litar pengiraan cukup dipercayai, dan dia terpaksa membangunkan litar penambahan dan pendaraban sendiri. Dia tidak boleh menggunakan flip-flop untuk menyimpan nombor perduaan buat sementara waktu kerana dia mempunyai belanjawan yang terhad dan matlamat bercita-cita tinggi untuk menyimpan tiga puluh pekali pada satu masa. Seperti yang akan kita lihat tidak lama lagi, keadaan ini mempunyai akibat yang serius.
Menjelang 1939, Atanasov telah selesai mereka bentuk komputernya. Kini dia memerlukan seseorang yang mempunyai pengetahuan yang betul untuk membinanya. Dia menemui orang seperti itu dalam lulusan kejuruteraan Iowa State Institute bernama Clifford Berry. Menjelang akhir tahun, Atanasov dan Berry telah membina prototaip kecil. Pada tahun berikutnya mereka menyelesaikan versi penuh komputer dengan tiga puluh pekali. Pada tahun 1960-an, seorang penulis yang menggali sejarah mereka memanggilnya Komputer Atanasoff-Berry (ABC), dan nama itu tersekat. Namun, segala kekurangan itu tidak dapat dihapuskan. Khususnya, ABC mempunyai ralat kira-kira satu digit binari dalam 10000, yang boleh membawa maut untuk sebarang pengiraan besar.
Clifford Berry dan ABC pada tahun 1942
Walau bagaimanapun, dalam Atanasov dan ABCnya seseorang boleh mencari akar dan sumber semua komputer moden. Bukankah dia mencipta (dengan bantuan Berry) komputer digital elektronik binari yang pertama? Bukankah ini ciri asas berbilion peranti yang membentuk dan memacu ekonomi, masyarakat dan budaya di seluruh dunia?
Tetapi mari kita kembali. Kata adjektif digital dan binari bukan domain ABC. Sebagai contoh, Komputer Nombor Kompleks Bell (CNC), yang dibangunkan pada masa yang sama, ialah komputer digital, binari, elektromekanikal yang mampu membuat pengiraan pada satah kompleks. Juga, ABC dan CNC adalah serupa kerana mereka menyelesaikan masalah di kawasan yang terhad, dan tidak boleh, tidak seperti komputer moden, menerima urutan arahan sewenang-wenangnya.
Apa yang tinggal ialah "elektronik". Tetapi walaupun dalaman matematik ABC adalah elektronik, ia beroperasi pada kelajuan elektromekanikal. Oleh kerana Atanasov dan Berry tidak dapat menggunakan tiub vakum dari segi kewangan untuk menyimpan beribu-ribu digit binari, mereka menggunakan komponen elektromekanikal untuk berbuat demikian. Beberapa ratus triod, melakukan pengiraan matematik asas, dikelilingi oleh gendang berputar dan mesin tebukan yang berputar, di mana nilai perantaraan semua langkah pengiraan disimpan.
Atanasov dan Berry melakukan kerja heroik membaca dan menulis data pada kad yang ditebuk pada kelajuan yang luar biasa dengan membakarnya dengan elektrik dan bukannya menumbuknya secara mekanikal. Tetapi ini membawa kepada masalahnya sendiri: ia adalah alat pembakaran yang bertanggungjawab untuk 1 ralat setiap 10000 nombor. Lebih-lebih lagi, walaupun pada tahap terbaik mereka, mesin itu tidak boleh "menebuk" lebih pantas daripada satu baris sesaat, jadi ABC boleh menjalankan hanya satu pengiraan sesaat dengan setiap tiga puluh unit aritmetiknya. Untuk masa yang selebihnya, tiub vakum terbiar, dengan tidak sabar "memukul jari mereka di atas meja" manakala semua jentera ini berputar dengan menyakitkan perlahan-lahan di sekeliling mereka. Atanasov dan Berry memaut kuda tulen itu ke kereta jerami. (Pemimpin projek untuk mencipta semula ABC pada tahun 1990-an menganggarkan kelajuan maksimum mesin, dengan mengambil kira semua masa yang dihabiskan, termasuk kerja pengendali untuk menentukan tugas, pada lima penambahan atau penolakan sesaat. Ini, sudah tentu, adalah lebih pantas daripada komputer manusia, tetapi tidak sama kelajuan , yang kita kaitkan dengan komputer elektronik.)
rajah ABC. Dram menyimpan input dan output sementara pada kapasitor. Litar penebuk kad thyratron dan pembaca kad merekod dan membaca keputusan keseluruhan langkah algoritma (menghapuskan salah satu pembolehubah daripada sistem persamaan).
Kerja di ABC terhenti pada pertengahan 1942 apabila Atanasoff dan Berry mendaftar untuk mesin perang AS yang berkembang pesat, yang memerlukan otak serta badan. Atanasov telah dipanggil ke Makmal Ordnance Tentera Laut di Washington untuk mengetuai pasukan membangunkan lombong akustik. Berry berkahwin dengan setiausaha Atanasov dan mendapat pekerjaan di sebuah syarikat kontrak ketenteraan di California untuk mengelakkan diri daripada terlibat dalam peperangan. Atanasov cuba untuk beberapa lama untuk mempatenkan ciptaannya di negeri Iowa, tetapi tidak berjaya. Selepas perang, dia beralih kepada perkara lain dan tidak lagi terlibat secara serius dengan komputer. Komputer itu sendiri telah dihantar ke tapak pelupusan sampah pada tahun 1948 untuk memberi ruang di pejabat untuk graduan baru dari institut itu.
Mungkin Atanasov mula bekerja terlalu awal. Dia bergantung pada geran universiti yang sederhana dan hanya boleh membelanjakan beberapa ribu dolar untuk mencipta ABC, jadi ekonomi mengatasi semua kebimbangan lain dalam projeknya. Jika dia menunggu sehingga awal 1940-an, dia mungkin telah menerima geran kerajaan untuk peranti elektronik yang lengkap. Dan dalam keadaan ini - penggunaan terhad, sukar dikawal, tidak boleh dipercayai, tidak terlalu pantas - ABC bukanlah iklan yang menjanjikan untuk faedah pengkomputeran elektronik. Mesin perang Amerika, walaupun semua kelaparan pengkomputeran, meninggalkan ABC untuk berkarat di bandar Ames, Iowa.
Mesin pengiraan perang
Perang Dunia Pertama mencipta dan melancarkan sistem pelaburan besar-besaran dalam sains dan teknologi, dan menyediakannya untuk Perang Dunia Kedua. Hanya dalam beberapa tahun, amalan peperangan di darat dan laut beralih kepada penggunaan gas beracun, lombong magnet, peninjauan udara dan pengeboman, dan sebagainya. Tiada pemimpin politik atau tentera yang tidak dapat melihat perubahan yang begitu pesat. Mereka begitu pantas sehingga penyelidikan dimulakan cukup awal boleh memusingkan skala ke satu arah atau yang lain.
Amerika Syarikat mempunyai banyak bahan dan otak (kebanyakan daripada mereka telah melarikan diri dari Jerman Hitler) dan menjauhkan diri daripada pertempuran segera untuk kelangsungan hidup dan penguasaan yang menjejaskan negara lain. Ini membolehkan negara mempelajari pelajaran ini dengan jelas. Ini ditunjukkan dalam fakta bahawa sumber perindustrian dan intelektual yang luas dikhaskan untuk penciptaan senjata atom pertama. Pelaburan yang kurang dikenali, tetapi sama penting atau lebih kecil ialah pelaburan dalam teknologi radar yang berpusat di Rad Lab MIT.
Jadi bidang pengkomputeran automatik yang baru muncul menerima bahagian pembiayaan ketenteraan, walaupun pada skala yang lebih kecil. Kami telah mencatatkan pelbagai projek pengkomputeran elektromekanikal yang dihasilkan oleh perang. Potensi komputer berasaskan geganti, secara relatifnya, diketahui, kerana pertukaran telefon dengan beribu-ribu geganti telah beroperasi selama bertahun-tahun pada masa itu. Komponen elektronik belum lagi membuktikan prestasi mereka pada skala sedemikian. Kebanyakan pakar percaya bahawa komputer elektronik sudah pasti tidak boleh dipercayai (ABC adalah contoh) atau akan mengambil masa terlalu lama untuk dibina. Walaupun kemasukan wang kerajaan secara tiba-tiba, projek pengkomputeran elektronik tentera adalah sedikit dan jauh antara. Hanya tiga dilancarkan, dan hanya dua daripadanya menghasilkan mesin yang beroperasi.
Di Jerman, jurutera telekomunikasi Helmut Schreyer membuktikan kepada rakannya Konrad Zuse nilai mesin elektronik berbanding elektromekanikal "V3" yang Zuse sedang bina untuk industri aeronautik (kemudian dikenali sebagai Z3). Zuse akhirnya bersetuju untuk bekerja pada projek kedua dengan Schreyer, dan Institut Penyelidikan Aeronautik menawarkan untuk membiayai prototaip 100-tiub pada akhir 1941. Tetapi kedua-dua lelaki itu mula-mula mengambil kerja perang dengan keutamaan yang lebih tinggi dan kemudian kerja mereka sangat perlahan akibat kerosakan pengeboman, menyebabkan mereka tidak dapat membuat mesin mereka berfungsi dengan pasti.
Zuse (kanan) dan Schreyer (kiri) bekerja pada komputer elektromekanikal di pangsapuri Berlin ibu bapa Zuse
Dan komputer elektronik pertama yang melakukan kerja berguna telah dicipta di makmal rahsia di Britain, di mana seorang jurutera telekomunikasi mencadangkan pendekatan baharu yang radikal untuk analisis kriptografi berasaskan injap. Kami akan mendedahkan kisah ini lain kali.
Apa lagi yang perlu dibaca:
β’ Alice R. Burks dan Arthur W. Burks, Komputer Elektronik Pertama: Kisah Atansoff (1988)
β’ David Ritchie, The Computer Pioneers (1986)
β’ Jane Smiley, Lelaki yang Mencipta Komputer (2010)
Sumber: www.habr.com