У нашем описао успон аутоматских телефонских прекидача, који су се контролисали помоћу релејних кола. Овог пута желимо да причамо о томе како су научници и инжењери развили релејна кола у првој - сада заборављеној - генерацији дигиталних рачунара.
Штафета у зениту
Ако се сећате, рад релеја се заснива на једноставном принципу: електромагнет управља металним прекидачем. Идеју о релеју независно је предложило неколико природњака и предузетника у телеграфском послу 1830-их. Затим, средином XNUMX. века, проналазачи и механичари претворили су релеје у поуздану и незаменљиву компоненту телеграфских мрежа. Управо је у овој области живот штафете достигао свој зенит: био је минијатуризован, а генерације инжењера стварале су безброј дизајна док су формално тренирали математику и физику.
Почетком 1870. века, не само системи за аутоматску комутацију, већ и скоро сва опрема телефонске мреже садржала је неку врсту релеја. Једна од најранијих употреба у телефонским комуникацијама датира из XNUMX-их, у ручним централама. Када је претплатник окренуо телефонску ручку (магнето ручку), на телефонску централу је послат сигнал, укључивши бланкер. Бланкер је релеј који, када се активира, узрокује да метални поклопац падне на комутациони сто телефонског оператера, што указује на долазни позив. Тада је млада дама оператер убацила утикач у конектор, релеј је ресетован, након чега је било могуће поново подићи клапну, коју је у овом положају држао електромагнет.
До 1924. године, написала су два Белл инжењера, типична ручна телефонска централа је опслуживала око 10 претплатника. Њена опрема је садржала 40-65 хиљада релеја, чија је укупна магнетна сила била „довољна да подигне 10 тона”. У великим телефонским централама са машинским прекидачима ове карактеристике су помножене са два. Многи милиони релеја коришћени су широм телефонског система САД, а број се стално повећавао како су телефонске централе аутоматизоване. Један телефонски прикључак могао би да опслужује од неколико до неколико стотина релеја, у зависности од броја и опреме укључених телефонских централа.
Фабрике Вестерн Елецтрица, производне подружнице Белл Цорпоратион, произвеле су огроман асортиман релеја. Инжењери су направили толико модификација да би најсофистициранији одгајивачи паса или чувари голубова позавидели овој сорти. Оптимизована је радна брзина и осетљивост релеја, а смањене су и димензије. Године 1921. Вестерн Елецтриц је произвео скоро 5 милиона релеја од сто основних типова. Најпопуларнији је био универзални релеј типа Е, раван, готово правоугаони уређај који је тежио неколико десетина грама. Углавном је направљен од штанцаних металних делова, односно био је технолошки напредан у производњи. Кућиште је штитило контакте од прашине и индукованих струја из суседних уређаја: обично су релеји били монтирани близу један другом, у полице са стотинама и хиљадама релеја. Укупно је развијено 3 варијанти типа Е, свака са различитим конфигурацијама намотаја и контаката.
Убрзо су ови релеји почели да се користе у најсложенијим прекидачима.
Координатни комутатор
Године 1910., Готтхилф Бетуландер, инжењер у Роиал Телеграфверкет-у, државној корпорацији која је контролисала већину шведског телефонског тржишта (деценијама, скоро све), имао је идеју. Веровао је да би могао у великој мери да побољша ефикасност рада Телеграфверкета изградњом система аутоматске комутације у потпуности засноване на релејима. Тачније, на релејним матрицама: решетке од челичних шипки спојених на телефонске линије, са релејима на пресецима шипки. Такав прекидач би требало да буде бржи, поузданији и лакши за одржавање од система заснованих на клизним или ротирајућим контактима.
Штавише, Бетуландер је дошао на идеју да је могуће одвојити селекционе и прикључне делове система у независна релејна кола. А остатак система би требало да се користи само за успостављање говорног канала, а затим да буде ослобођен за руковање другим позивом. То јест, Бетуландер је дошао на идеју која је касније названа „заједничка контрола“.
Он је коло које чува број долазног позива назвао „рекордером“ (други термин је регистар). А коло које проналази и „маркира“ доступну везу у мрежи назива се „маркер“. Аутор је патентирао свој систем. Неколико таквих станица појавило се у Стокхолму и Лондону. А 1918. Бетуландер је сазнао за америчку иновацију: координатни прекидач, који је пет година раније креирао инжењер Бела Џон Рејнолдс. Овај прекидач је био веома сличан Бетуландеровом дизајну, али се користио н + м сервисни релеј н + м матричних чворова, што је било много погодније за даље ширење телефонских централа. Приликом успостављања везе, шипка за држање је стезала "прсте" жице клавира и трака за избор се померала дуж матрице да би се спојила на други позив. Следеће године, Бетуландер је ову идеју укључио у свој дизајн прекидача.
Али већина инжењера сматрала је Бетуландерову креацију чудном и непотребно сложеном. Када је дошло време да се изабере комутациони систем за аутоматизацију мрежа највећих шведских градова, Телеграфверкет је изабрао дизајн који је развио Ерицссон. Бетуландер прекидачи су коришћени само у малим телефонским централама у руралним областима: релеји су били поузданији од моторизоване аутоматизације Ерицссон прекидача и нису захтевали техничаре за одржавање на свакој централи.
Међутим, амерички телефонски инжењери су имали другачије мишљење о овом питању. Године 1930. стручњаци Белл Лабс-а дошли су у Шведску и били „веома импресионирани параметрима модула координатног прекидача“. Када су се Американци вратили, одмах су почели да раде на ономе што је постало познато као координатни систем број 1, замењујући прекидаче на панелима у великим градовима. До 1938. у Њујорку су инсталирана два таква система. Убрзо су постали стандардна опрема за градске телефонске централе, све док их електронски прекидачи нису заменили више од 30 година касније.
Најинтересантнија компонента Кс-Свитцх-а бр. 1 био је нови, сложенији маркер развијен у Белл-у. Имао је за циљ да тражи слободну руту од позиваоца до позваног преко неколико координатних модула повезаних један са другим, стварајући тако телефонску везу. Маркер је такође морао да тестира сваку везу за стање слободно/заузето. Ово је захтевало примену условне логике. Као што је написао историчар Роберт Цхапуис:
Избор је условљен јер се слободна веза одржава само ако пружа приступ мрежи која као излаз има слободну везу на следећи ниво. Ако неколико скупова веза задовољава жељене услове, онда „преференцијална логика“ бира једну од најмање веза...
Координатни прекидач је одличан пример унакрсног оплођења технолошких идеја. Бетуландер је креирао свој релејни прекидач, а затим га побољшао Реинолдсовом матрицом прекидача и доказао перформансе резултујућег дизајна. АТ&Т инжењери су касније редизајнирали овај хибридни прекидач, побољшали га и креирали координатни систем бр. 1. Овај систем је тада постао компонента два рана рачунара, од којих је један сада познат као прекретница у историји рачунарства.
Математички рад
Да бисмо разумели како и зашто су релеји и њихови електронски рођаци помогли да се револуционише рачунарство, потребан нам је кратак поход у свет рачунања. Након тога ће постати јасно зашто је постојала скривена потражња за оптимизацијом рачунарских процеса.
До почетка 20. века, цео систем модерне науке и инжењерства био је заснован на раду хиљада људи који су обављали математичке прорачуне. Звали су се рачунари (рачунари) [Да не би било забуне, термин ће се користити у целом тексту компјутери. - Белешка. лане]. Далеке 1820-их година створио је Чарлс Бебиџ (иако је његов апарат имао идеолошке претходнике). Његов главни задатак је био да аутоматизује конструкцију математичких табела, на пример за навигацију (прорачун тригонометријских функција полиномским апроксимацијама на 0 степени, 0,01 степен, 0,02 степена итд.). Постојала је и велика потражња за математичким прорачунима у астрономији: било је потребно обрадити необрађене резултате телескопских посматрања у фиксним областима небеске сфере (у зависности од времена и датума посматрања) или одредити орбите нових објеката (нпр. Халејева комета).
Од времена Бебиџа, потреба за рачунарским машинама се вишеструко повећала. Електропривреде су морале да разумеју понашање окосних система за пренос енергије са изузетно сложеним динамичким својствима. Бесемер челични топови, способни да бацају гранате преко хоризонта (и стога, захваљујући директном посматрању мете, више нису били нишани), захтевали су све прецизније балистичке таблице. Нови статистички алати који су укључивали велике количине математичких прорачуна (као што је метода најмањих квадрата) су све више коришћени како у науци тако иу растућем државном апарату. Рачунарска одељења су се појавила на универзитетима, владиним агенцијама и индустријским корпорацијама, које су обично регрутовале жене.
Механички калкулатори су само олакшали проблем прорачуна, али га нису решили. Калкулатори су убрзавали аритметичке операције, али сваки сложени научни или инжењерски проблем захтевао је стотине или хиљаде операција, од којих је сваку (људски) калкулатор морао да изведе ручно, пажљиво бележећи све међурезултате.
Неколико фактора је допринело појави нових приступа проблему математичких прорачуна. Млади научници и инжењери, који су ноћу болно рачунали своје задатке, хтели су да одмарају руке и очи. Менаџери пројеката били су принуђени да издвајају све више новца за плате бројних рачунара, посебно после Првог светског рата. Коначно, многе напредне научне и инжењерске проблеме било је тешко израчунати ручно. Сви ови фактори довели су до стварања серије рачунара, на којима је рад вођен под вођством Ванневара Буша, електроинжењера на Масачусетском технолошком институту (МИТ).
Диференцијални анализатор
До сада је историја често била безлична, али сада ћемо почети да причамо више о конкретним људима. Слава је прешла преко твораца прекидача на панелу, релеја типа Е и круга поузданог маркера. О њима нису сачуване ни биографске анегдоте. Једини јавно доступни доказ о њиховим животима су фосилни остаци машина које су створили.
Сада можемо стећи дубље разумевање људи и њихове прошлости. Али више нећемо срести оне који су вредно радили на таванима и радионицама код куће - Морзеа и Вејла, Бела и Вотсона. До краја Првог светског рата, ера херојских проналазача је скоро завршена. Томас Едисон се може сматрати транзиционом фигуром: на почетку своје каријере био је ангажовани проналазач, а на крају је постао власник „фабрике проналазача“. До тада је развој најзначајнијих нових технологија постао домен организација — универзитета, корпоративних истраживачких одељења, владиних лабораторија. Људи о којима ћемо говорити у овом одељку припадали су таквим организацијама.
На пример, Ваневар Буш. На МИТ је стигао 1919. године, када је имао 29 година. Нешто више од 20 година касније, он је био један од људи који су утицали на учешће Сједињених Држава у Другом светском рату и помогли да се повећа државно финансирање, што је заувек променило однос између владе, академске заједнице и развоја науке и технологије. Али за потребе овог чланка, заинтересовани смо за низ машина које су развијене у Бушовој лабораторији од средине 1920-их и које су биле намењене решавању проблема математичких прорачуна.
МИТ, који се недавно преселио из централног Бостона на обалу реке Чарлс у Кембриџу, био је уско усклађен са потребама индустрије. И сам Буш је, поред професорске функције, имао финансијске интересе у неколико предузећа у области електронике. Стога не треба да чуди што је проблем који је Буша и његове студенте навео да раде на новом рачунарском уређају настао у енергетској индустрији: симулација понашања далековода у условима вршног оптерећења. Очигледно, ово је била само једна од многих могућих примена рачунара: свуда су вршена заморна математичка израчунавања.
Буш и његове колеге су прво направили две машине назване производни интеграти. Али најпознатија и најуспешнија машина МИТ-а била је још једна - диференцијални анализатор, завршен 1931. године. Решавао је проблеме са преносом електричне енергије, израчунавао орбите електрона, путање космичког зрачења у магнетном пољу Земље и још много тога. Истраживачи широм света, којима је потребна рачунарска снага, створили су десетине копија и варијација диференцијалног анализатора 1930-их. Неки су чак и из Мекана (енглески аналог америчких дечијих конструкционих комплета марке ).
Диференцијални анализатор је аналогни рачунар. Математичке функције су израчунате коришћењем ротирајућих металних шипки, од којих је брзина ротације сваке од њих одражавала неку квантитативну вредност. Мотор је покретао независну шипку - променљиву (обично је представљала време), која је, заузврат, ротирала друге шипке (различите диференцијалне варијабле) преко механичких веза, а функција је израчуната на основу улазне брзине ротације. Резултати прорачуна су нацртани на папиру у виду кривих. Најважније компоненте су били интегратори – точкови који су се окретали као дискови. Интегратори су могли да израчунају интеграл криве без заморних ручних прорачуна.
Диференцијални анализатор. Интегрални модул - са подигнутим поклопцем, са стране прозора налазе се табеле са резултатима прорачуна, ау средини - сет рачунарских шипки
Ниједна компонента анализатора није садржала дискретне прекидачке релеје или било које дигиталне прекидаче. Дакле, зашто говоримо о овом уређају? Одговор је четврти породични аутомобил.
Почетком 1930-их, Буш је почео да се удвара Рокфелер фондацији да добије средства за даљи развој анализатора. Ворен Вивер, шеф природних наука фондације, у почетку није био убеђен. Инжењеринг није била његова област стручности. Али Буш је рекламирао неограничени потенцијал своје нове машине за научне примене — посебно у математичкој биологији, Виверовом пројекту кућног љубимца. Буш је такође обећао бројна побољшања анализатора, укључујући „могућност брзог пребацивања анализатора са једног проблема на други, попут телефонске централе“. Године 1936., његови напори су награђени грантом од 85 долара за стварање новог уређаја, који је касније назван Рокфелеров диференцијални анализатор.
Као практичан рачунар, овај анализатор није био велики напредак. Буш, који је постао потпредседник МИТ-а и декан инжењеринга, није могао да посвети много времена усмеравању развоја. У ствари, убрзо се повукао, преузимајући дужност председника Карнегијевог института у Вашингтону. Буш је осетио да се рат приближава, и имао је неколико научних и индустријских идеја које би могле послужити потребама војске. Односно, желео је да буде ближе центру моћи, где би могао ефикасније да утиче на решавање одређених питања.
У исто време, техничке проблеме које је диктирао нови дизајн решавало је особље лабораторије и убрзо је почело да се преусмерава на рад на војним проблемима. Рокфелерова машина је завршена тек 1942. године. Војска га је сматрала корисним за линијску производњу балистичких столова за артиљерију. Али убрзо је овај уређај био потпуно помрачен digitalni рачунари—који представљају бројеве не као физичке величине, већ апстрактно, користећи позиције прекидача. Десило се да је и сам Рокфелеров анализатор користио доста сличних прекидача, који се састоје од релејних кола.
Сханнон
Године 1936. Клод Шенон је имао само 20 година, али је већ дипломирао на Универзитету у Мичигену са дипломом електротехнике и математике. У МИТ га је довео летак закачен за огласну таблу. Ваневар Буш је тражио новог асистента за рад на диференцијалном анализатору. Шенон је без оклевања поднео своју пријаву и убрзо је радио на новим проблемима пре него што је нови уређај почео да се обликује.
Сханнон није била нимало налик Бушу. Није био ни бизнисмен, ни академски градитељ империје, ни администратор. Цео живот је волео игре, загонетке и забаву: шах, жонглирање, лавиринте, криптограме. Као и многи људи његове ере, током рата Шенон се посветио озбиљном послу: био је на позицији у Белл Лабс-у под државним уговором, који је штитио његово слабо тело од војног рока. Његово истраживање о контроли ватре и криптографији током овог периода довело је до темељног рада на теорији информација (које се нећемо дотицати). Током 1950-их, када су рат и његове последице јењавали, Шенон се вратио предавању на МИТ-у, трошећи своје слободно време на диверзије: калкулатор који је радио искључиво са римским бројевима; машина, када се укључи, из ње се појавила механичка рука и искључила машину.
Структура Рокфелерове машине са којом се Шенон сусрела била је логично иста као и анализатор из 1931. године, али је изграђена од потпуно различитих физичких компоненти. Буш је схватио да шипке и механички зупчаници у старијим машинама смањују ефикасност њихове употребе: да би се извршили прорачуни, машина је морала да се подеси, што је захтевало много човек-сати рада од стране вештих механичара.
Нови анализатор је изгубио овај недостатак. Његов дизајн није био заснован на столу са шипкама, већ на комутатору са унакрсним дисковима, вишком прототипа који је донирала Белл Лабс. Уместо да преноси снагу са централног вратила, сваки интегрални модул је независно покретан електромотором. Да би се машина конфигурисала за решавање новог проблема, било је довољно једноставно конфигурисати релеје у координатној матрици за повезивање интегратора у жељеном редоследу. Читач бушене траке (позајмљен од другог телекомуникационог уређаја, ролног телетипа) читао је конфигурацију машине, а релејно коло је претварало сигнал са траке у контролне сигнале за матрицу — било је то као успостављање серије телефонских позива између интегратора.
Нова машина није била само много бржа и лакша за постављање, већ је била и бржа и прецизнија од свог претходника. Могла је да реши сложеније проблеме. Данас се овај рачунар може сматрати примитивним, чак и екстравагантним, али у то време посматрачима се чинило да је на делу нека велика – или можда ужасна – интелигенција:
У суштини, то је математички робот. Аутомат на електрични погон дизајниран не само да ослободи људски мозак терета тешких прорачуна и анализа, већ да нападне и реши математичке проблеме које не може решити ум.
Шенон се концентрисао на претварање података са папирне траке у упутства за "мозак", а за ову операцију је било одговорно коло релеја. Приметио је кореспонденцију између структуре кола и математичких структура Булове алгебре, коју је студирао на постдипломским студијама у Мичигену. Ово је алгебра чији су операнди били ТАЧНО и ЛАЖНО, а по оператерима - И, ИЛИ, НЕ итд.Алгебра која одговара логичким исказима.
Након што је лето 1937. провео радећи у Белл Лабс на Менхетну (идеално место за размишљање о релејним колима), Шенон је написао магистарски рад под насловом „Симболичка анализа релејних и комутационих кола“. Заједно са радом Алана Туринга годину дана раније, Шенонова теза је формирала основу рачунарске науке.
Током 1940-их и 1950-их, Шенон је направио неколико рачунарских/логичких машина: римски рачунски калкулатор ТХРОБАЦ, шаховску машину за крај игре и Тезеј, лавиринт кроз који се кретао електромеханички миш (на слици)
Шенон је открио да се систем пропозиционих логичких једначина може директно механички конвертовати у физичко коло релејних прекидача. Закључио је: „Практично свака операција која се може описати у коначном броју корака помоћу речи АКО, И, ИЛИ итд., може се извршити аутоматски помоћу релеја.” На пример, два контролисана прекидачка релеја повезана у серију чине логички И: Струја ће тећи кроз главну жицу само када су оба електромагнета активирана за затварање прекидача. Истовремено, два релеја повезана у паралелном облику ИЛИ: Струја тече кроз главно коло, активирана од стране једног од електромагнета. Излаз таквог логичког кола може, заузврат, да контролише електромагнете других релеја да би произвео сложеније логичке операције као што је (А И Б) или (Ц И Г).
Шенон је своју дисертацију закључио додатком који садржи неколико примера кола створених његовом методом. Пошто су операције Булове алгебре веома сличне аритметичким операцијама у бинарном систему (тј., коришћењем бинарних бројева), он је показао како се релеј може саставити у „електрични сабирач у бинарном систему“ – ми га зовемо бинарним сабирачем. Неколико месеци касније, један од научника Белл Лабса направио је такву гују на свом кухињском столу.
Стибитз
Џорџ Стибиц, истраживач на одељењу за математику у седишту Белл Лабс-а на Менхетну, донео је кући чудан сет опреме једне мрачне новембарске вечери 1937. Суве батерије, два мала светла за хардверске плоче и неколико равних релеја типа У који се налазе у канти за смеће. Додавањем неколико жица и мало смећа, саставио је уређај који је могао да сабере два једноцифрена бинарна броја (представљена присуством или одсуством улазног напона) и одашиље двоцифрени број помоћу сијалица: један за укључено, нула фор офф.
Бинарни Стибиц сабирач
Стиебитз, физичар по образовању, замољен је да процени физичка својства релејних магнета. Он уопште није имао претходног искуства са релејима и тако је почео проучавањем њихове употребе у телефонским круговима Белл. Џорџ је убрзо приметио сличности између неких кола и бинарних аритметичких операција. Заинтригиран, саставио је свој споредни пројекат на кухињском столу.
У почетку, Стиебитзово бављење релејима није изазвало мало интересовања међу менаџментом Белл Лабс-а. Али 1938. године, шеф истраживачке групе је питао Џорџа да ли се његови калкулатори могу користити за аритметичке операције са комплексним бројевима (нпр. а + бiГде i је квадратни корен негативног броја). Испоставило се да је неколико рачунарских одељења у Белл Лабс-у већ стењало јер су стално морали да множе и деле такве бројеве. Множење једног комплексног броја захтевало је четири аритметичке операције на стоном калкулатору, дељење је захтевало 16 операција. Стибитз је рекао да може да реши проблем и дизајнирао машинско коло за такве прорачуне.
Коначни дизајн, који је телефонски инжењер Семјуел Вилијамс отелотворио у металу, назван је Цомплек Нумбер Цомпутер - или скраћено Цомплек Цомпутер - и лансиран је 1940. године. За прорачуне је коришћено 450 релеја, међурезултати су сачувани у десет координатних прекидача. Подаци су унети и примљени помоћу ролл телетипа. Одељења Белл Лабс-а су инсталирала три таква телетипа, што указује на велику потребу за рачунарском снагом. Релеји, матрица, телетипови - у сваком погледу је био производ Белл система.
Најлепши сат за Цомплек Цомпутер је откуцао 11. септембра 1940. године. Стиебитз је представио извештај о компјутеру на састанку Америчког математичког друштва на Дартмоутх колеџу. Он је пристао да се тамо инсталира телетип са телеграфском везом до Комплекс компјутера на Менхетну, удаљеном 400 километара. Заинтересовани су могли да оду до телетипа, унесу услове задатка на тастатури и виде како за мање од минут телетајп магично штампа резултат. Међу онима који су тестирали нови производ били су Џон Мокли и Џон фон Нојман, од којих ће сваки играти важну улогу у наставку наше приче.
Учесници састанка су видели кратак поглед на будући свет. Касније су рачунари постали толико скупи да администратори више нису могли да приуште да их пусте да седе у празном ходу док се корисник чеше по бради испред управљачке конзоле, питајући се шта следеће да откуца. Током наредних 20 година, научници ће размишљати о томе како да направе рачунаре опште намене који ће увек чекати да у њих унесете податке, чак и док радите на нечем другом. А онда ће проћи још 20 година док овај интерактивни начин рачунарства не постане ред дана.
Стиебитз иза интерактивног терминала Дартмоутх 1960-их. Дартмоутх Цоллеге је био пионир у интерактивном рачунарству. Стиебитз је постао професор на колеџу 1964
Изненађујуће је да, упркос проблемима које решава, Цомплек Цомпутер, по савременим стандардима, уопште није рачунар. Могао би да изводи аритметичке операције над комплексним бројевима и вероватно решава друге сличне проблеме, али не и проблеме опште намене. Није било програмабилно. Није могао да изводи операције насумичним редоследом или више пута. Био је то калкулатор који је могао да изврши одређене прорачуне много боље од својих претходника.
Са избијањем Другог светског рата, Бел је, под вођством Стибица, створио серију рачунара под називом Модел ИИ, Модел ИИИ и Модел ИВ (Цомплек Цомпутер, сходно томе, добио је назив Модел И). Већина њих је изграђена на захтев Националног одбора за истраживање одбране, а на његовом челу је био нико други до Ванневар Бусх. Стибиц је унапредио дизајн машина у смислу веће разноврсности функција и програмирања.
На пример, Балистички калкулатор (касније Модел ИИИ) је развијен за потребе система за управљање ватром противваздушних средстава. Ушао је у употребу 1944. године у Форт Блиссу у Тексасу. Уређај је садржао 1400 релеја и могао је да изврши програм математичких операција одређен низом инструкција на папирној траци са петљом. Трака са улазним подацима је испоручена одвојено, а табеларни подаци одвојено. Ово је омогућило брзо проналажење вредности, на пример, тригонометријских функција без стварних прорачуна. Белл инжењери су развили специјална кола за претрагу (ловна кола) која су скенирала траку напред/назад и тражили адресу жељене вредности табеле, без обзира на прорачуне. Стибиц је открио да је његов рачунар Модел ИИИ, који даноноћно шкљоца релеје, заменио 25-40 компјутера.
Релејне полице Белл Модел ИИИ
Аутомобил Модел В више није имао времена да види војну службу. Постао је још свестранији и моћнији. Ако проценимо број рачунара које је заменио, онда је био отприлике десет пута већи од модела ИИИ. Неколико рачунарских модула са 9 хиљада релеја могло је да прима улазне податке са неколико станица, где су корисници уносили услове различитих задатака. Свака таква станица имала је један читач трака за унос података и пет за упутства. Ово је омогућило позивање различитих потпрограма са главне траке приликом израчунавања задатка. Главни контролни модул (у суштини аналог оперативног система) дистрибуирао је инструкције међу рачунарским модулима у зависности од њихове доступности, а програми су могли да врше условно гранање. То више није био само калкулатор.
Година чуда: 1937
1937. година се може сматрати прекретницом у историји рачунарства. Те године, Шенон и Стибиц су приметили сличности између релејних кола и математичких функција. Ови налази су навели Белл Лабс да створи серију важних дигиталних машина. Било је некако - или чак замена - када је скромни телефонски релеј, не мењајући свој физички облик, постао оличење апстрактне математике и логике.
Исте године у јануарском броју издања Процеедингс оф тхе Лондон Матхематицал Социети објавио чланак британског математичара Алана Туринга „О израчунљивим бројевима у односу на „(О израчунљивим бројевима, са применом на Ентсцхеидунгспроблем). Описао је универзалну рачунарску машину: аутор је тврдио да може да обавља радње које су логички еквивалентне радњама људских рачунара. Тјуринга, који је уписао постдипломске студије на Универзитету Принстон претходне године, такође су заинтригирала релејна кола. И, као и Буш, забринут је због растуће претње рата са Немачком. Зато је преузео споредни пројекат криптографије — бинарни множитељ који би се могао користити за шифровање војних комуникација. Тјуринг га је направио од релеја састављених у универзитетској машинској радионици.
Такође 1937. године, Хауард Ејкен је размишљао о предложеној аутоматској рачунарској машини. Дипломирани студент електротехнике са Харварда, Аикен је правио свој део прорачуна користећи само механички калкулатор и штампане књиге математичких табела. Предложио је дизајн који би елиминисао ову рутину. За разлику од постојећих рачунарских уређаја, он је требало да обрађује процесе аутоматски и циклично, користећи резултате претходних прорачуна као улаз за наредни.
У међувремену, у компанији Ниппон Елецтриц Цомпани, инжењер телекомуникација Акира Накашима је од 1935. истраживао везе између релејних кола и математике. Коначно, 1938. године, независно је доказао еквивалентност релејних кола Буловој алгебри, коју је Шенон открио годину дана раније.
У Берлину, Конрад Зусе, бивши инжењер авиона уморан од бескрајних прорачуна потребних на послу, тражио је средства да направи други рачунар. Није могао да натера свој први механички уређај, В1, да ради поуздано, па је желео да направи релејни рачунар, који је развио заједно са својим пријатељем, инжењером телекомуникација Хелмутом Шрајером.
Разноврсност телефонских релеја, закључци о математичкој логици, жеља бистрих умова да се отарасе посла који заглупљује ум - све се то испреплетало и довело до појаве идеје о новом типу логичке машине.
Форготтен Генератион
Плодови открића и развоја из 1937. морали су да сазревају неколико година. Рат се показао као најмоћније ђубриво, а са његовом појавом, релејни компјутери су почели да се појављују свуда где је постојала неопходна техничка стручност. Математичка логика је постала решетка за лозе електротехнике. Појавили су се нови облици програмабилних рачунарских машина — прва скица модерних рачунара.
Поред Стиебитзових машина, до 1944. САД су се могле похвалити Харвард Марк И/ИБМ аутоматским калкулатором контролисаним секвенцама (АСЦЦ), резултатом Аикеновог предлога. Двоструко име је настало због погоршања односа између академске заједнице и индустрије: сви су тражили права на уређај. Марк И/АСЦЦ користио је релејна контролна кола, али је главна аритметичка јединица била заснована на архитектури ИБМ механичких калкулатора. Возило је креирано за потребе америчког Бироа за бродоградњу. Његов наследник, Марк ИИ, почео је да ради 1948. на полигону морнарице, а све његове операције биле су у потпуности засноване на релејима — 13 релеја.
Током рата, Зусе је направио неколико релејних рачунара, све сложенијих. Кулминација је био В4, који је, као и Белл модел В, укључивао подешавања за позивање потпрограма и обављао условне гране. Због несташице материјала у Јапану, ниједан од дизајна Накашиме и његових сународника није реализован у металу све док се земља није опоравила од рата. Педесетих година прошлог века новоформирано Министарство спољне трговине и индустрије финансирало је стварање две релејне машине, од којих је друга била чудовиште са 1950 хиљада релеја. Фујитсу, који је учествовао у креирању, развио је сопствене комерцијалне производе.
Данас су ове машине скоро потпуно заборављене. У сећању је остало само једно име - ЕНИАЦ. Разлог заборава није везан за њихову сложеност, или могућности, или брзину. Рачунске и логичке особине релеја, које су открили научници и истраживачи, примењују се на било коју врсту уређаја који може да делује као прекидач. И тако се десило да је још један сличан уређај био доступан - електронски прекидач који би могао да ради стотине пута брже од релеја.
Важност Другог светског рата у историји рачунарства већ би требало да буде очигледна. Најстрашнији рат постао је подстицај за развој електронских машина. Његово лансирање ослободило је ресурсе потребне за превазилажење очигледних недостатака електронских прекидача. Владавина електромеханичких рачунара била је кратког даха. Као и Титане, збацила су их њихова деца. Као и релеји, електронска комутација је настала из потреба телекомуникационе индустрије. А да бисмо сазнали одакле долази, морамо да премотамо нашу историју на тренутак у зору ере радија.
Извор: ввв.хабр.цом