Дар мо афзудани коммутаторхои автоматии телефонро, ки ба воситаи схемахои реле идора карда мешуданд, тавсиф намуд. Ин дафъа мо мехоҳем дар бораи он сухан ронем, ки чӣ гуна олимон ва муҳандисон схемаҳои релеро дар насли аввалин, ки ҳоло фаромӯш шудаанд, компютерҳои рақамӣ таҳия кардаанд.
Эстафета дар авҷи худ
Агар дар хотир дошта бошед, кори реле ба принципи оддй асос ёфтааст: электромагнит коммутатори металлиро идора мекунад. Идеяи эстафета аз ҷониби якчанд табиатшиносон ва соҳибкорон дар тиҷорати телеграф дар солҳои 1830 мустақилона пешниҳод карда шуд. Баъд, дар миёнаи асри XNUMX ихтироъкорон ва механикхо релеро ба ҷузъи боэътимод ва ҷудонашавандаи шабакаҳои телеграфӣ табдил доданд. Маҳз дар ҳамин минтақа ҳаёти эстафета ба авҷи худ расид: он миниатюрӣ карда шуд ва наслҳои муҳандисон ҳангоми омӯзиши расмӣ дар математика ва физика тарҳҳои бешумор эҷод карданд.
Дар ибтидои асри 1870 на танњо системањои коммутатории автоматї, балки ќариб тамоми таљњизоти шабакаи телефонї як навъ релеро дар бар мегирифтанд. Яке аз аввалин истифодаҳо дар алоқаи телефонӣ ба солҳои XNUMX дар панелҳои дастӣ рост меояд. Вакте ки абонент дастаки телефонро (дастаки магнитиро) гардонд, ба станцияи телефон сигнал омад, ки блендерро ба кор даровард. Бланка релеест, ки ҳангоми ба кор андохтан боиси он мегардад, ки пардаи металлӣ ба мизи коммутатори оператори телефон меафтад, ки занги даромадро нишон медиҳад. Сипас оператори ҷавон штепсельро ба васлкунак ҷойгир кард, реле аз нав барқарор карда шуд ва пас аз он имкон пайдо шуд, ки лампаро дубора баланд кард, ки онро электромагнит дар ин ҳолат нигоҳ дошт.
То соли 1924, ду инженери Белл навиштаанд, станцияи телефонии дастй кариб ба 10 40 абонент хизмат мекард. Тачхизоти вай 65—10 хазор реле дошт, ки кувваи умумии магнитии онхо «барои бардоштанн XNUMX тонна кифоя аст». Дар станцияхои калони телефонии дорой коммутаторхои автоматй ин характеристика ду баробар зиёд карда мешуд. Дар тамоми системаи телефонии ШМА миллионхо реле истифода мешуд ва дар баробари автоматй кунондани станцияхои телефон шумораи онхо мунтазам меафзояд. Вобаста ба шумора ва таҷҳизоти станцияҳои телефонӣ ба як пайвасти телефонӣ аз якчанд то садҳо реле хизмат расонидан мумкин аст.
Заводхои ширкати «Вестерн Электрик», корхонаи ис-техсолии «Бэлл корпорейшн» бисьёр навъхои реле истехсол карданд. Муҳандисон он қадар тағиротро офаридаанд, ки сагпарварони мураккабтарин ё кабӯтарпарварон ба ин навъ ҳасад мебаранд. Суръати кор ва ҳассосияти реле оптимизатсия карда шуда, андозаҳо кам карда шуданд. Дар соли 1921 ширкати «Вестерн электрик» кариб 5 миллион реле аз сад намуди асосй истехсол кард. Маъмултаринаш реле универсалии Type E буд, дастгоҳи ҳамвор ва қариб росткунҷаест, ки вазнаш чанд даҳҳо грамм буд. Дар аксари мавридҳо, он аз қисмҳои металлии штампшуда сохта шудааст, яъне аз ҷиҳати технологӣ дар истеҳсолот пешрафта буд. Корпус контактҳоро аз чанг ва ҷараёнҳои индуксионии дастгоҳҳои ҳамсоя муҳофизат мекард: одатан релеҳо ба ҳам наздик, дар стенкаҳо бо садҳо ва ҳазорҳо релеҳо ҷойгир карда мешуданд. Ҳамагӣ 3 вариантҳои Type E таҳия карда шуданд, ки ҳар кадоми онҳо конфигуратсияҳои гуногуни печ ва алоқа доранд.
Дере нагузашта ин релехо дар коммутаторхои мураккабтарин ба кор андохта шуданд.
Коммутатори координатӣ
Дар соли 1910 Готтилф Бетуландер, муҳандиси Royal Telegrafverket, корпоратсияи давлатӣ, ки аксари бозори телефони Шветсияро (дар тӯли даҳсолаҳо, қариб ҳамааш) назорат мекард, як идея дошт. Вай боварӣ дошт, ки вай метавонад самаранокии амалиёти Telegrafverket-ро тавассути сохтани системаҳои автоматии коммутатсионӣ комилан дар асоси реле беҳтар кунад. Аниктараш, дар матрицахои реле: сеткахои чубхои пулодй ба хатхои телефон пайваст карда шудаанд, бо реле дар чоррохахои чубхо. Чунин гузариш бояд назар ба системаҳое, ки ба контактҳои лағжиш ё гардиш асос ёфтааст, зудтар, боэътимодтар ва нигоҳдорӣ осонтар бошад.
Гайр аз ин, Бетуландер чунин фикрро ба миён овард, ки цисмхои интихоб ва пайвасткунии системаро ба схемахои мустакили реле чудо кардан мумкин аст. Ва қисми боқимондаи система бояд танҳо барои таъсиси канали овозӣ истифода шавад ва сипас барои коркарди занги дигар озод карда шавад. Яъне Бетуландер як идеяеро ба миён овард, ки баъдтар «назорати умумӣ» номида шуд.
Вай схемаеро, ки рақами занги воридотӣ нигоҳ медорад, «регистратор» номид (маълумоти дигар реестр аст). Ва схемае, ки пайвасти дастрасро дар шабака пайдо мекунад ва "нишона мекунад" "маркер" номида мешавад. Муаллиф системаи худро патент кард. Якчанд чунин станцияхо дар Стокгольм ва Лондон пайдо шуданд. Ва дар соли 1918, Бетуландер дар бораи як навоварии амрикоӣ фаҳмид: гузариши координата, ки аз ҷониби муҳандиси Белл Ҷон Рейнолдс панҷ сол пеш сохта шудааст. Ин гузариш ба тарҳи Бетуландер хеле монанд буд, аммо он истифода мешуд н+м релеи хизматрасонй н+м узелхои матрицавй, ки барои минбаъд васеъ кардани станцияхои телефон хеле кулайтар буд. Ҳангоми пайваст шудан, сатри нигоҳдорӣ тори фортепианоро "ангуштҳо" пахш кард ва сатри интихобкунанда дар матритса барои пайваст шудан ба занги дигар ҳаракат кард. Соли дигар, Бетуландер ин идеяро ба тарҳи коммутатори худ ворид кард.
Аммо аксари муҳандисон эҷоди Бетуландерро аҷиб ва нолозим мураккаб медонистанд. Вақте ки вақти интихоби системаи коммутатсионӣ барои автоматикунонии шабакаҳои шаҳрҳои калонтарини Шветсия расид, Telegrafverket тарҳеро интихоб кард, ки аз ҷониби Ericsson таҳия шудааст. Коммутаторхои Бетуландер танхо дар станцияхои хурди телефонии дехот истифода мешуданд: релехо назар ба автоматикунонии мотори коммутаторхои Эриксон боэътимодтар буданд ва дар хар як станция техникхои таъмирталабро талаб намекарданд.
Аммо муҳандисони телефони амрикоӣ дар ин бора ақидаи дигар доштанд. Дар соли 1930 мутахассисони Bell Labs ба Шветсия омаданд ва "бо параметрҳои модули гузариши координатҳо хеле мутаассир шуданд". Вақте ки амрикоиҳо баргаштанд, онҳо фавран ба кор шурӯъ карданд, ки системаи координатаи №1 маъруф буд ва коммутаторҳои панелиро дар шаҳрҳои калон иваз карданд. То соли 1938 дар Ню-Йорк ду чунин система насб карда шуданд. Онхо дере нагузашта тачхизоти стандартии станцияхои телефонии шахр гардиданд, то он даме ки коммутаторхои электронй баъд аз зиёда аз 30 сол онхоро иваз карданд.
Ҷузъи ҷолибтарини X-Switch № 1 як маркери нав ва мураккабтаре буд, ки дар Bell таҳия шудааст. Он барои ҷустуҷӯи масири ройгон аз зангзананда ба даъватшаванда тавассути якчанд модулҳои координатаҳои ба ҳам пайвастшуда ва ба ин васила эҷоди пайвасти телефонӣ пешбинӣ шуда буд. Нишондиҳанда инчунин бояд ҳар як пайвастро барои ҳолати озод/банд санҷад. Барои ин татбиқи мантиқи шартӣ лозим буд. Тавре ки таърихшинос Роберт Чапуис навиштааст:
Интихоб шартӣ аст, зеро пайвасти озод танҳо дар сурате баргузор мешавад, ки агар он дастрасӣ ба шабакаро таъмин кунад, ки пайвасти ройгон ба сатҳи оянда ҳамчун баромади худ дорад. Агар якчанд маҷмӯи пайвастҳо ба шартҳои дилхоҳ ҷавобгӯ бошанд, пас "мантиқи афзалиятнок" яке аз камтарин пайвастҳоро интихоб мекунад...
Калиди координатӣ як мисоли бузурги бордоркунии байниҳамдигарии ғояҳои технологӣ мебошад. Бетуландер коммутатори ҳама-релеии худро офарида, сипас онро бо матритсаи коммутатсионӣ Рейнольдс такмил дод ва иҷрои тарҳи натиҷаро исбот кард. Муҳандисони AT&T баъдтар ин коммутатори гибридиро аз нав тарҳрезӣ карданд, онро такмил доданд ва Системаи координатаи №1-ро эҷод карданд. Сипас ин система як ҷузъи ду компютери барвақт гардид, ки яке аз онҳо ҳоло ҳамчун марҳалаи муҳим дар таърихи ҳисоббарорӣ маълум аст.
Меҳнати математикӣ
Барои фаҳмидани он, ки чӣ гуна ва чаро релеҳо ва амакбачаҳои электронии онҳо ба инқилоби ҳисоббарорӣ кӯмак карданд, ба мо лозим аст, ки як гузариши кӯтоҳ ба ҷаҳони ҳисоб. Пас аз он маълум мешавад, ки чаро талабот ба оптимизатсияи равандҳои ҳисоббарорӣ пинҳон буд.
Дар ибтидои асри XNUMX тамоми системаи илм ва техникаи муосир ба меҳнати ҳазорон одамон, ки ҳисобҳои математикиро анҷом медоданд, асос ёфтааст. Онҳо даъват карда шуданд компютерҳо (компютерҳо) [Барои роҳ надодан ба иштибоҳ, истилоҳ дар тамоми матн истифода мешавад ҳисобкунакҳо. - Шарҳ. хати]. Дар солҳои 1820, Чарлз Бэббиҷ офаридааст (гарчанде ки аппараташ пешгузаштагони идеологй дошт). Вазифаи асосии он автоматикунонии сохтани ҷадвалҳои математикӣ, масалан барои навигатсионӣ (ҳисоб кардани функсияҳои тригонометрӣ бо наздикшавии полиномӣ дар 0 дараҷа, 0,01 дараҷа, 0,02 дараҷа ва ғайра) буд. Дар астрономия ба хисобхои математики низ талабот калон буд: коркарди нати-чахои хоми мушохидахои телескопиро дар минтакахои мукарраршудаи кураи осмонй (вобаста ба вакту санаи мушохидахо) ё муайян кардани мадори чисмхои нав (масалан. кометаи Галлей).
Аз замони Бэббиҷ талабот ба мошинҳои ҳисоббарорӣ чандин маротиба зиёд шуд. Ба ширкатҳои энергетикӣ лозим буд, ки рафтори системаҳои интиқоли барқи магистралиро бо хосиятҳои хеле мураккаби динамикӣ фаҳманд. Тупҳои пӯлоди Бессемер, ки қодир ба болои уфуқ партоб кардани снарядҳоро доранд (ва аз ин рӯ, ба туфайли мушоҳидаи мустақими ҳадаф онҳо дигар ҳадаф надоштанд), мизҳои баллистикии дақиқтарро талаб мекарданд. Воситаҳои нави оморӣ, ки миқдори зиёди ҳисобҳои математикиро дар бар мегирифтанд (масалан, усули квадратҳои хурдтарин) ҳам дар илм ва ҳам дар дастгоҳи афзояндаи ҳукумат торафт бештар истифода мешуданд. Дар донишгоҳҳо, муассисаҳои давлатӣ ва корпоратсияҳои саноатӣ шӯъбаҳои ҳисоббарорӣ пайдо шуданд, ки маъмулан занонро ба кор ҷалб мекарданд.
Мошинхои хисоббарори механикй факат масъалаи хисобу китобро осон мекарданд, вале онро хал накарданд. Мошинҳои ҳисобкунак амалиёти арифметикиро суръат мебахшиданд, аммо ҳар як масъалаи мураккаби илмӣ ё муҳандисӣ садҳо ё ҳазорҳо амалиётро талаб мекард, ки ҳар кадоми онҳоро ҳисобкунаки (одам) дастӣ иҷро мекард ва тамоми натиҷаҳои мобайниро бодиққат сабт мекард.
Якчанд омилҳо ба пайдоиши муносибатҳои нав ба масъалаи ҳисобҳои математикӣ мусоидат карданд. Олимон ва инженерони чавон, ки шабона супоришхои худро бо азобу машаккат хисоб карда мебаромаданд, мехостанд дасту чашми худро дам гиранд. Менеҷерони лоиҳа маҷбур шуданд, ки барои музди кори компютерҳои сершумор, махсусан пас аз Ҷанги Якуми Ҷаҳонӣ, бештар ва бештар пул ҷудо кунанд. Нихоят, бисьёр проблемахои пешкадами илмй ва инженериро дастй хисоб кардан душвор буд. Ҳамаи ин омилҳо боиси эҷоди як силсила компютерҳо шуданд, ки кор бо роҳбарии Ванневар Буш, муҳандиси электрикии Донишкадаи технологии Массачусетс (MIT) анҷом дода шуд.
Анализатори дифференсиалӣ
То ин вақт, таърих аксар вақт ғайришахсӣ буд, аммо ҳоло мо бештар дар бораи одамони мушаххас сӯҳбат хоҳем кард. Шӯҳрат аз болои эҷодкорони коммутатори панел, релеи навъи E ва схемаи маркери боваринок гузашт. Дар бораи онҳо ҳатто латифаҳои биографӣ боқӣ намондааст. Ягона далели дастраси омма дар бораи ҳаёти онҳо боқимондаҳои сангшудаи мошинҳои офаридаашон мебошад.
Акнун мо метавонем дар бораи одамон ва гузаштаи онҳо амиқтар фаҳмем. Вале мо бо онхое, ки дар болохонахо ва устохонахо дар хона сахт кор мекарданд — Морзе ва Вейл, Белл ва Уотсонро дигар намебинем. Дар охири чанги якуми чахон давраи ихтироъкорони кахрамон кариб ба охир расид. Томас Эдисонро метавон шахсияти давраи гузариш арзёбӣ кард: дар оғози фаъолияти худ ӯ ихтироъкори кироя буд ва дар охири он соҳиби "фабрикаи ихтироъкорӣ" шуд. То он вақт, таҳияи технологияҳои навтарин ба соҳаи ташкилотҳо - донишгоҳҳо, шӯъбаҳои тадқиқотии корпоративӣ, лабораторияҳои давлатӣ табдил ёфт. Шахсоне, ки мо дар ин бахш дар бораи он сухан меронем, ба чунин ташкилотхо тааллук доштанд.
Масалан, Ванневар Буш. Вай ба MIT соли 1919, вақте ки 29-сола буд, омад. Пас аз каме бештар аз 20 сол, ӯ яке аз одамоне буд, ки ба иштироки Иёлоти Муттаҳида дар Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ таъсир расонд ва ба афзоиши маблағгузории ҳукумат мусоидат кард, ки муносибатҳои байни ҳукумат, академия ва рушди илм ва технологияро ҳамеша тағйир дод. Аммо барои мақсадҳои ин мақола, мо ба як қатор мошинҳое таваҷҷӯҳ дорем, ки дар лабораторияи Буш аз миёнаҳои солҳои 1920 таҳия шуда буданд ва барои ҳалли мушкилоти ҳисобҳои математикӣ пешбинӣ шудаанд.
MIT, ки чанде пеш аз маркази Бостон ба соҳили дарёи Чарлз дар Кембриҷ кӯчида буд, бо ниёзҳои саноат зич мувофиқат мекард. Худи Буш ба ҷуз профессорӣ, дар чанд корхонаи соҳаи электроника манфиатҳои молиявӣ дошт. Аз ин рӯ, набояд тааҷҷубовар бошад, ки мушкилоте, ки Буш ва шогирдони ӯро ба кор дар дастгоҳи нави ҳисоббарорӣ водор сохт, дар соҳаи энергетика пайдо шуд: тақлид кардани рафтори хатҳои интиқол дар шароити сарбории баланд. Равшан аст, ки ин танҳо яке аз барномаҳои имконпазири компютерҳо буд: дар ҳама ҷо ҳисобҳои математикии дилгиркунанда гузаронида мешуданд.
Буш ва ҳамкасбони ӯ аввал ду мошинеро сохтанд, ки интеграфҳои маҳсулот номида мешаванд. Аммо машҳуртарин ва муваффақтарин мошини MIT як мошини дигар буд - анализатори дифференсиалӣ, соли 1931 ба охир расид. Вай масъалахои гузарондани кувваи электрро хал кард, орбитахои электронхо, траекторияхои шуоъхои кайхониро дар майдони магнитии Замин ва гайра хисоб кард. Муҳаққиқон дар саросари ҷаҳон, ки ба қудрати ҳисоббарор ниёз доштанд, дар солҳои 1930 даҳҳо нусха ва вариантҳои анализатори дифференсиалиро эҷод карданд. Баъзеҳо ҳатто аз Меккано ҳастанд (аналоги англисии маҷмӯаҳои сохтмонии кӯдаконаи амрикоии бренд ).
Анализатори дифференсиалӣ як компютери аналогӣ мебошад. Функсияҳои математикӣ бо истифода аз чӯбҳои металлии гардишшуда ҳисоб карда шуданд, ки суръати гардиши ҳар яки онҳо баъзе арзиши микдориро инъикос мекард. Мотор асои мустаќил - таѓйирёбанда (одатан он ваќтро ифода мекард), ки дар навбати худ чубњои дигарро (таѓйирёбандањои дифференсиалии гуногун) тавассути пайвастњои механикї давр мезад ва функсия аз рўи суръати гардиши вуруд њисоб карда мешуд. Натичахои хисобу китоб дар когаз дар шакли хатхо кашида шуданд. Муҳимтарин ҷузъҳо интеграторҳо - чархҳое буданд, ки ҳамчун дискҳо гардиш мекарданд. Интеграторҳо метавонистанд интеграли каҷро бидуни ҳисобҳои дастӣ ҳисоб кунанд.
Анализатори дифференсиалӣ. Модули интегралӣ - бо сарпӯши баланд, дар паҳлӯи тиреза ҷадвалҳо бо натиҷаҳои ҳисобҳо ва дар мобайн - маҷмӯи чӯбҳои ҳисоббарорӣ мавҷуданд
Ҳеҷ яке аз ҷузъҳои анализатор дорои релеҳои дискретии коммутатсионӣ ё ягон коммутаторҳои рақамӣ набуданд. Пас, чаро мо дар бораи ин дастгоҳ гап мезанем? Ҷавоб ин аст чорум мошини оилавӣ.
Дар аввали солҳои 1930-ум Буш ба Бунёди Рокфеллер муроҷиат кард, то барои рушди минбаъдаи анализатор маблағгузорӣ кунад. Уоррен Уивер, сарвари илмҳои табиатшиносии бунёд, дар аввал бовар надошт. Муҳандисӣ соҳаи тахассуси ӯ набуд. Аммо Буш потенсиали бепоёни мошини нави худро барои татбиқи илмӣ - бахусус дар биологияи математикӣ, лоиҳаи Пет Вевер тавсиф кард. Буш инчунин ваъда дод, ки дар анализатор беҳбудиҳои сершумор, аз ҷумла "қобилияти зуд иваз кардани анализатор аз як мушкилот ба дигараш, ба монанди коммутатори телефон". Дар соли 1936, кӯшишҳои ӯ бо гранти $85 барои эҷоди дастгоҳи нав мукофотонида шуданд, ки баъдтар таҳлилгари дифференсиалии Рокфеллер номида шуд.
Ин анализатор ҳамчун компютери амалӣ як пешравии бузург набуд. Буш, ки ноиби президенти MIT ва декани муҳандисӣ шуд, наметавонист вақти зиёдро барои роҳнамоии рушд сарф кунад. Дарвоқеъ, ӯ дере нагузашта худро тарк карда, вазифаи раиси Институти Карнеги дар Вашингтонро ба ӯҳда гирифт. Буш ҳис кард, ки ҷанг наздик аст ва ӯ якчанд идеяҳои илмӣ ва саноатӣ дошт, ки метавонанд ба эҳтиёҷоти низомиён хизмат кунанд. Яъне, мехост, ки ба маркази қудрат наздиктар шавад, ки дар он ҷо метавонад ба ҳалли баъзе масъалаҳо муассиртар таъсир расонад.
Дар баробари ин проблемахои техникие, ки лоихаи нав дикта карда буд, аз тарафи коркунони лаборатория хал карда шуда, ба зудй онхо ба кори проблемахои харбй чалб карда шуданд. Мошини Рокфеллер танҳо дар соли 1942 анҷом дода шуд. Ҳарбиён онро барои истеҳсоли мизҳои баллистикӣ барои артиллерия муфид донистанд. Аммо дере нагузашта ин дастгоҳ соф гирифта шуд рақамӣ компютерҳо — рақамҳоро на ҳамчун миқдори физикӣ, балки абстрактӣ бо истифода аз мавқеъҳои коммутатсионӣ ифода мекунанд. Ҳамин тавр рӯй дод, ки худи анализатори Рокфеллер бисёр коммутаторҳои шабеҳро истифода бурд, ки аз схемаҳои реле иборатанд.
Шеннон
Соли 1936 Клод Шеннон ҳамагӣ 20 сол дошт, аммо ӯ аллакай Донишгоҳи Мичиганро бо дараҷаи бакалаврӣ дар соҳаи муҳандисии барқ ва математика хатм карда буд. Ӯро ба MIT флайере, ки дар тахтаи эълонҳо гузошта шуда буд, оварданд. Ванневар Буш барои кор дар анализатори дифференциалй ёрдамчии нав мечуст. Шеннон аризаи худро бидуни дудилагӣ пешниҳод кард ва ба зудӣ пеш аз он ки дастгоҳи нав ташаккул ёбад, бо мушкилоти нав кор мекард.
Шеннон ба Буш монанд набуд. Вай на тоҷир буд, на бунёдкунандаи империяи академӣ ва на маъмур. Дар тамоми ҳаёти худ ӯ бозиҳо, муаммоҳо ва вақтхуширо дӯст медошт: шоҳмот, жонглёрӣ, лабиринтҳо, криптограммаҳо. Мисли бисёре аз мардони даврони худ, дар давоми ҷанг Шеннон худро ба тиҷорати ҷиддӣ бахшид: ӯ дар лабораторияи Bell мувофиқи шартномаи ҳукумат, ки ҷисми заифашро аз даъвати ҳарбӣ муҳофизат мекард, кор мекард. Тадқиқоти ӯ оид ба назорати оташ ва криптография дар ин давра дар навбати худ ба кори асоснок оид ба назарияи иттилоот оварда расонд (ки мо ба он дахл намекунем). Дар солҳои 1950-ум, вақте ки ҷанг ва оқибатҳои он коҳиш ёфт, Шеннон ба таълим дар MIT баргашт ва вақти холии худро дар диверсионҳо сарф кард: як ҳисобкунак, ки танҳо бо рақамҳои румӣ кор мекард; дастгохе, ки хангоми ба кор андохтан аз он бозуи механикй пайдо шуда, дастгохро хомуш кард.
Сохтори мошини Рокфеллер, ки Шеннон бо он дучор шуд, мантиқан бо анализатори соли 1931 якхела буд, аммо он аз ҷузъҳои физикии тамоман дигар сохта шудааст. Буш фахмид, ки чубхо ва фишангхои механикии машинахои кухна самараи истифодабарии онхоро паст мекунанд: барои ичрои хисобу китоб дастгохро ба кор андохтан лозим омад, ки барои механикхои мохир кори бисьёр соатхои мехнатй сарф мешуд.
Анализатори нав ин камбудиро аз даст дод. Тарҳрезии он на ба мизи дорои чӯбҳо, балки ба коммутатори кросс-диск, прототипи зиёдатӣ, ки аз ҷониби Bell Labs ҳадя шудааст, асос ёфтааст. Ба ҷои интиқоли қувваи барқ аз як чоҳи марказӣ, ҳар як модули интегралӣ мустақилона тавассути муҳаррики электрикӣ идора карда мешуд. Барои конфигуратсияи мошин барои ҳалли масъалаи нав танҳо конфигуратсия кардани релеҳо дар матритсаи координатӣ барои пайваст кардани интеграторҳо бо пайдарпаии дилхоҳ кифоя буд. Лентахонандаи штампшуда (аз дигар дастгоҳи телекоммуникатсия, телетайп гирифта шудааст) конфигуратсияи мошинро хонд ва схемаи реле сигналро аз лента ба сигналҳои идоракунандаи матритса табдил дод — ин мисли ташкили як қатор зангҳои телефонӣ байни интеграторҳо буд.
Мошини нав на фадат тезтар ва осонтар кор кардан, балки нисбат ба пешгузаштааш тезтар ва дакиктар буд. Вай метавонист мушкилоти мураккабтарро ҳал кунад. Имрӯз ин компютер метавонад ибтидоӣ, ҳатто исрофкорӣ ҳисобида шавад, аммо он вақт ба назари нозирон як иктишофии бузург ё шояд даҳшатнок дар кор буд:
Асосан, ин роботи математикӣ аст. Автомате, ки бо нерӯи барқ кор мекунад, на танҳо барои раҳо кардани майнаи инсон аз бори гарони ҳисобҳо ва таҳлилҳо, балки барои ҳамла ва ҳалли масъалаҳои риёзие, ки бо ақл ҳал карда намешавад, пешбинӣ шудааст.
Шеннон ба табдил додани маълумот аз лентаи коғазӣ ба дастурҳо барои "мағзи сар" тамаркуз мекард ва барои ин амалиёт схемаи реле масъул буд. Вай мукотибаи байни сохтори схема ва сохторҳои математикии алгебраи булӣ, ки дар аспирантураи Мичиган таҳсил кардааст, мушоҳида кард. Ин алгебра аст, ки операндҳояш буданд РОСТ ва ДУРУГ, ва аз ҷониби операторҳо - ВА, Ё, НЕ ва ғ. Алгебра, ки ба изҳороти мантиқӣ мувофиқ аст.
Пас аз он ки тобистони соли 1937 дар Лабораторияи Белл дар Манҳеттан кор кард (ҷои беҳтарин барои фикр кардан дар бораи схемаҳои реле), Шеннон рисолаи магистрии худро таҳти унвони "Таҳлили симболии схемаҳои реле ва коммутатсионӣ" навишт. Дар баробари кори Алан Тюринг як сол пеш, рисолаи Шеннон асоси илми ҳисоббарорро ташкил дод.
Дар солҳои 1940 ва 1950, Шеннон якчанд мошинҳои ҳисоббарорӣ/мантиқӣ сохтааст: ҳисобкунаки THROBAC Roman, мошини охири бозии шоҳмот ва Тесеус, лабиринт, ки тавассути он муши электромеханикӣ ҳаракат мекард (тасвир)
Шеннон кашф кард, ки системаи муодилаҳои мантиқии пешниҳодиро ба таври механикӣ мустақиман ба схемаи физикии коммутаторҳои реле табдил додан мумкин аст. Ӯ ба хулосае омад: "Аммо ҳама гуна амалиётеро, ки бо истифода аз калимаҳо дар шумораи маҳдуди қадамҳо тавсиф кардан мумкин аст АГАР, ВА, Ё гайраро бо ёрии реле ба таври автоматй ичро кардан мумкин аст». Масалан, ду релеи идорашавандаи коммутатсионӣ, ки дар силсила пайваст шудаанд, мантиқиро ташкил медиҳанд И: Ҷараён аз сими асосӣ танҳо вақте мегузарад, ки ҳарду электромагнит барои пӯшидани коммутаторҳо фаъол карда мешаванд. Дар айни замон ду реле дар шакли параллел пайваст мешаванд Ё: Аз занҷири асосӣ ҷараён мегузарад, ки онро яке аз электромагнитҳо фаъол мекунад. Натиҷаи чунин схемаи мантиқӣ, дар навбати худ, метавонад электромагнитҳои релеҳои дигарро идора кунад, то амалиёти мураккабтари мантиқӣ ба монанди (A) И В) ё (C И Г).
Шеннон рисолаи худро бо замима, ки дорои якчанд мисолҳои схемаҳои бо усули ӯ сохта шудааст, анҷом дод. Азбаски амалҳои алгебраи булӣ ба амалҳои арифметикӣ дар дуӣ (яъне бо истифода аз рақамҳои дуӣ) хеле шабоҳат доранд, ӯ нишон дод, ки чӣ тавр релеро ба “маҷмӯаи барқӣ дар дуӣ” ҷамъ кардан мумкин аст — мо онро ҷамъкунандаи дуӣ меномем. Пас аз чанд моҳ, яке аз олимони Bell Labs дар рӯи мизи ошхонаи худ чунин як дастак сохтааст.
Стибитц
Ҷорҷ Стибитз, муҳаққиқи шӯъбаи математика дар идораи Bell Labs дар Манҳеттан, шоми торикии моҳи ноябри соли 1937 ба хона як маҷмӯи таҷҳизоти аҷибе овард. Ҳуҷайраҳои батареяи хушк, ду чароғҳои хурд барои панелҳои сахтафзор ва якчанд релеи ҳамвор Type U дар қуттии партов ёфт шудаанд. Бо илова кардани чанд сим ва каме партовҳо, ӯ дастгоҳеро ҷамъ кард, ки метавонад ду рақами дуии якрақамаро (бо мавҷудият ё набудани шиддати вуруд ифода карда мешавад) илова кунад ва бо истифода аз лампаҳои барқ рақами дурақамаро барорад: яке барои фурӯзон, сифр барои истироҳат.
Ҷамъоварии дуӣ Стибитц
Стиебитц, ки аз руи ихтисоси физик буд, хохиш карда шуд, ки хосиятхои физикии магнитхои релеиро бахо дихад. Вай таҷрибаи қаблӣ бо релеҳо надошт ва аз ин рӯ, аз омӯзиши истифодаи онҳо дар схемаҳои телефонии Bell оғоз кард. Ҷорҷ ба зудӣ монандии байни баъзе схемаҳо ва амалҳои арифметикии бинариро пай бурд. Вай ба шавқ афтода, лоиҳаи паҳлӯяшро рӯи мизи ошхона ҷамъ кард.
Дар аввал, машғулияти Стибитц бо эстафетаҳо дар байни роҳбарияти Bell Labs таваҷҷӯҳи камро ба вуҷуд овард. Аммо дар соли 1938 роҳбари гурӯҳи тадқиқотӣ аз Ҷорҷ пурсид, ки оё ҳисобкунакҳои ӯро барои амалҳои арифметикӣ бо рақамҳои мураккаб истифода бурдан мумкин аст (масалан. а + бiки дар i решаи квадратии адади манфӣ аст). Маълум шуд, ки якчанд шӯъбаҳои ҳисоббарории Bell Labs аллакай нола мекарданд, зеро онҳо бояд пайваста чунин рақамҳоро зарб ва тақсим мекарданд. Барои зарб задани як адади мураккаб чор амали арифметикӣ дар ҳисобкунаки мизи корӣ лозим буд, тақсим кардан 16 амалро талаб мекард. Стибитз гуфт, ки вай метавонад ин масъаларо ҳал кунад ва схемаи мошинро барои чунин ҳисобҳо тарҳрезӣ кунад.
Тарҳи ниҳоӣ, ки аз ҷониби муҳандиси телефон Сэмюэл Вилямс дар металл таҷассум ёфтааст, Компютери Рақамҳои Комплексӣ ё кӯтоҳ Компютери Компютер номида шуд ва соли 1940 ба кор андохта шуд. Барои ҳисобҳо 450 реле истифода бурда шуд, натиҷаҳои мобайнӣ дар даҳ коммутаторҳои координатӣ нигоҳ дошта шуданд. Маълумот тавассути телетайпи ролл ворид ва қабул карда шуд. Шӯъбаҳои Bell Labs се чунин телетайпро насб карданд, ки аз ниёзи зиёди қувваи ҳисоббарорӣ шаҳодат медиҳанд. Эстафетаҳо, матритсаҳо, телетайпҳо - аз ҳар ҷиҳат он маҳсули системаи Bell буд.
Беҳтарин соати Компютери Компютер 11 сентябри соли 1940 буд. Стибитц дар мачлиси чамъияти математикии Америка дар коллечи Дартмут маърузаи хисоботй оид ба компютер пешниход кард. Вай розй шуд, ки дар он чо телетайп насб карда шавад, ки бо телеграф ба Компютери Компютер дар Манхэттен, 400 километр дуртар пайваст карда мешавад. Хоҳишмандон метавонанд ба телетайп рафта, шартҳои масъаларо дар клавиатура ворид кунанд ва бубинанд, ки чӣ тавр дар муддати камтар аз як дақиқа телетайп натиҷаро ба таври сеҳрнок чоп мекунад. Дар байни онҳое, ки маҳсулоти навро озмоиш карданд, Ҷон Маучли ва Ҷон фон Нейман буданд, ки ҳар яки онҳо дар идомаи ҳикояи мо нақши муҳим мебозанд.
Иштироккунандагони мачлис манзараи мухтасари олами ояндаро диданд. Баъдтар, компютерҳо чунон гарон шуданд, ки маъмурон дигар имкони бекор нишастанро надоштанд, дар ҳоле ки корбар манаҳашро дар назди консолҳои идоракунӣ харошида, дар ҳайрат буд, ки минбаъд чӣ нависед. Дар тӯли 20 соли оянда, олимон дар бораи чӣ гуна сохтани компютерҳои таъиноти умумӣ фикр мекунанд, ки ҳамеша интизоранд, ки шумо ба онҳо маълумот ворид кунед, ҳатто ҳангоми кор дар чизи дигар. Ва он гоҳ 20 соли дигар мегузарад, то ин ки ин режими интерактивии ҳисоббарорӣ ба амри рӯз табдил ёбад.
Стибитц дар паси терминали интерактивии Дартмут дар солҳои 1960. Коллеҷи Дартмут пешрав дар компютерҳои интерактивӣ буд. Стибитц дар соли 1964 профессори коллеҷ шуд
Тааҷҷубовар аст, ки бо вуҷуди мушкилоте, ки он ҳал мекунад, Компютер Компютер аз рӯи стандартҳои муосир, умуман компютер нест. Он метавонад амалҳои арифметикиро дар рӯи ададҳои мураккаб иҷро кунад ва эҳтимолан дигар масъалаҳои шабеҳро ҳал кунад, аммо на масъалаҳои таъиноти умумӣ. Он барномарезишаванда набуд. Вай амалиётро бо тартиби тасодуфӣ ё такроран иҷро карда наметавонист. Ин як ҳисобкунак буд, ки қодир ба анҷом додани ҳисобҳои муайян нисбат ба пешгузаштагони худ хеле беҳтар аст.
Бо саршавии Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ Белл таҳти роҳбарии Стибитц як қатор компютерҳоро бо номи Модели II, Модели III ва Модели IV (Компьютерҳои мураккаб мутаносибан Модел I номида шуд) сохт. Аксари онҳо бо дархости Кумитаи миллии таҳқиқоти дифоъ сохта шудаанд ва ба он ғайр аз Ванневар Буш ҳеҷ кас роҳбарӣ намекард. Стибитц тарҳи мошинҳоро аз нуқтаи назари гуногунҷанбаи бештари функсияҳо ва барномасозӣ такмил дод.
Масалан, Ҳисобкунаки баллистикӣ (баъдтар Модели III) барои эҳтиёҷоти системаҳои назорати оташфишонии зиддиҳавоӣ таҳия шудааст. Он соли 1944 дар Форт-Блисс, Техас ба истифода дода шуд. Дастгох 1400 реле дошт ва программаи амалиёти математикиро ичро карда метавонист, ки аз руи пайдарпаии дастурхо дар лентаи когазии печонидашуда муайян карда шудааст. Навор бо маълумоти воридотӣ алоҳида дода шуд ва маълумоти ҷадвалӣ алоҳида дода шуд. Ин имкон дод, ки арзишҳои, масалан, функсияҳои тригонометрӣ бидуни ҳисобҳои воқеӣ зуд пайдо шаванд. Муҳандисони Bell схемаҳои махсуси ҷустуҷӯиро (схемаҳои шикорӣ) таҳия карданд, ки лентаро ба пеш/қафо скан карда, сарфи назар аз ҳисобҳо, суроғаи арзиши ҷадвали дилхоҳро ҷустуҷӯ мекарданд. Стибитс маълум кард, ки компютери Модели III-и ӯ шабу рӯз реле пахш карда, 25-40 компютерро иваз мекунад.
Занг Модели III Relay Racks
Мошини Model V дигар барои дидани хизмати ҳарбӣ вақт надошт. Вай боз хам серсоха ва тавонотар гардид. Агар мо шумораи компютерҳои ивазшударо баҳо диҳем, пас он аз модели III тақрибан даҳ маротиба зиёдтар буд. Якчанд модулхои хисоббарори дорой 9 хазор реле метавонистанд аз якчанд станция маълумотхои дохилшавиро гиранд, ки истифодабарандагон ба шартхои вазифахои гуногун дохил мешаванд. Хар як чунин станция барои дохил кардани маълумот як магнитофон ва барои дастурхо панч нафар дошт. Ин имкон дод, ки хангоми хисоб кардани супориш аз лентаи асосй зерпрограммахои гуногун даъват карда шаванд. Модули асосии идоракунӣ (аслан аналоги системаи оператсионӣ) дастурҳоро дар байни модулҳои ҳисоббарор вобаста ба мавҷудияти онҳо тақсим мекард ва барномаҳо метавонистанд шохаҳои шартиро иҷро кунанд. Он дигар танҳо як ҳисобкунак набуд.
Соли мӯъҷизаҳо: 1937
Соли 1937-ро дар таърихи техникам хисоббарор давраи гардиш хисоб кардан мумкин аст. Он сол Шеннон ва Стибитз байни схемаҳои реле ва функсияҳои математикӣ шабоҳатро мушоҳида карданд. Ин бозёфтҳо Bell Labs-ро водор карданд, ки як қатор мошинҳои муҳими рақамиро эҷод кунанд. Чунин буд — ё хатто иваз кардан — вакте ки релеи хоксоронаи телефон бе тагйир додани шакли физикии худ тачассуми математика ва мантики абстрактй гардид.
Худи хамон сол дар шумораи январи нашриёт Нашрияҳои Ҷамъияти Математикии Лондон мақолаи математики бритониёӣ Алан Тюринг «Дар бораи рақамҳои ҳисобшаванда дар робита ба "(Дар бораи рақамҳои ҳисобшаванда, Бо ариза ба Entscheidungsproblem). Дар он як мошини универсалии ҳисоббарорӣ тасвир шудааст: муаллиф далел овард, ки он метавонад амалҳоеро иҷро кунад, ки аз ҷиҳати мантиқӣ ба амали компютерҳои инсонӣ баробаранд. Тюринг, ки соли гузашта ба аспирантураи Донишгоҳи Принстон дохил шуда буд, низ бо схемаҳои реле шавқманд буд. Ва мисли Буш аз афзоиши хавфи чанг бо Германия дар ташвиш аст. Ҳамин тавр, ӯ лоиҳаи криптографияи тарафӣ - мултипликатори бинариро, ки метавонад барои рамзгузории иртиботи ҳарбӣ истифода шавад, гирифт. Тюринг онро аз реле, ки дар цехи механикии университет васл карда шудаанд, сохт.
Инчунин дар соли 1937, Ховард Айкен дар бораи мошини ҳисоббарории автоматии пешниҳодшуда фикр мекард. Донишҷӯи аспирантураи муҳандисии электрикии Ҳарвард, Айкен саҳми одилонаи ҳисобҳоро танҳо бо истифода аз ҳисобкунакҳои механикӣ ва китобҳои чопи ҷадвалҳои риёзӣ анҷом дод. Вай тарҳеро пешниҳод кард, ки ин одатро аз байн барад. Бар хилофи дастгоҳҳои ҳисоббарории мавҷуда, он бояд равандҳоро ба таври худкор ва ба таври даврӣ коркард карда, натиҷаҳои ҳисобҳои қаблиро ҳамчун вуруд ба дигараш истифода барад.
Дар ҳамин ҳол, дар ширкати Ниппон Электрик, муҳандиси телекоммуникатсия Акира Накашима аз соли 1935 робитаҳои байни схемаҳои реле ва математикаро таҳқиқ мекард. Ниҳоят, дар соли 1938, ӯ мустақилона баробар будани схемаҳои релеро ба алгебраи булӣ, ки Шеннон як сол пеш кашф карда буд, исбот кард.
Дар Берлин, Конрад Зусе, муҳандиси собиқи ҳавопаймо, ки аз ҳисобҳои беохир дар ҷои кор хаста шуда буд, барои сохтани компютери дуюм маблағ меҷуст. Вай аввалин дастгохи механикии худ — V1-ро ба таври эътимоднок кор карда натавонист, бинобар ин мехост, ки компютери релесозй созад, ки вай бо хам-рохи рафикаш инженери алока Хельмут Шрейер тахия карда буд.
Гуногун будани релеҳои телефонӣ, хулосаҳо дар бораи мантиқи риёзӣ, хоҳиши ақли равшан барои халос шудан аз кори карахткунанда - ҳамаи ин ба ҳам пайвастанд ва боиси пайдоиши идеяи навъи нави мошини мантиқӣ гардиданд.
Насли фаромӯшшуда
Самараи кашфиёт ва кашфиёти соли 1937 лозим омад, ки чанд сол пухта расанд. Ҷанг пуриқтидортарин нуриҳо буд ва бо пайдоиши он, дар ҳама ҷое, ки таҷрибаи зарурии техникӣ мавҷуд буд, компютерҳои реле пайдо шуданд. Мантиқи математикӣ пояи токҳои электротехника гардид. Шаклхои нави мошинхои хисоббарори программашаванда — нахуст эскизи компютерхои хозиразамон пайдо шуданд.
Илова ба мошинҳои Стибитц, то соли 1944 ИМА метавонист бо ҳисобкунаки автоматии пайдарпайии идорашавандаи Гарвард Марк I/IBM (ASCC) фахр кунад, ки натиҷаи пешниҳоди Айкен мебошад. Номи дугона аз сабаби бад шудани муносибатҳои байни академия ва истеҳсолот ба вуҷуд омадааст: ҳама ба дастгоҳ ҳуқуқ доранд. Марк I/ASCC схемаҳои идоракунии релеро истифода мебурд, аммо воҳиди асосии арифметикӣ ба архитектураи ҳисобкунакҳои механикии IBM асос ёфтааст. Мошин барои эҳтиёҷоти Бюрои киштисозии ИМА сохта шудааст. Вориси он Марк II соли 1948 дар майдони озмоишии Флоти Бахрй ба кор шуруъ кард ва тамоми амалиёти он комилан ба реле — 13 реле асос ёфта буд.
Дар давоми ҷанг, Зузе якчанд компютерҳои релеӣ сохт, ки онҳо торафт мураккабтар шуданд. Кульминатсия V4 буд, ки ба монанди Bell Model V, танзимоти занги зерпрограммаҳоро дар бар мегирад ва шохаҳои шартиро иҷро мекард. Бо сабаби нарасидани моддӣ дар Ҷопон, ҳеҷ як тарҳи Накашима ва ҳамватанони ӯ дар филиз сурат нагирифтааст, то ин ки кишвар аз ҷанг халос шавад. Дар солхои 1950-ум Вазорати савдои берунй ва саноати навтаъсис барои сохтани ду мошини реле, ки дуюми он монстри дорой 20 хазор эстафета буд, маблаг чудо кард. Fujitsu, ки дар эҷод ширкат дошт, маҳсулоти тиҷоратии худро таҳия кардааст.
Имруз ин машинахо кариб тамоман фаромуш шудаанд. Танҳо як ном дар хотира боқӣ мемонад - ENIAC. Сабаби фаромӯшӣ ба мураккабӣ, қобилият ё суръати онҳо вобаста нест. Хусусиятҳои ҳисоббарорӣ ва мантиқии реле, ки олимон ва тадқиқотчиён кашф кардаанд, ба ҳама гуна дастгоҳҳое дахл доранд, ки метавонанд ҳамчун коммутатор амал кунанд. Ва ҳамин тавр рӯй дод, ки боз як дастгоҳи шабеҳ дастрас буд - электронӣ коммутаторе, ки метавонад аз реле садхо маротиба тезтар кор кунад.
Аҳамияти Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ дар таърихи ҳисоббарорӣ бояд аллакай равшан бошад. Чанги мудхиштарин такони инкишофи машинахои электронй гардид. Ба кор андохта шудани он захирахоеро, ки барои бартараф намудани камбудихои ошкори коммутаторхои электронй заруранд, озод кард. Ҳукмронии мошинҳои электромеханикӣ кӯтоҳмуддат буд. Мисли титанҳо онҳоро фарзандонашон сарнагун карданд. Мисли реле, коммутатсионӣ электронӣ аз эҳтиёҷоти соҳаи телекоммуникатсия ба вуҷуд омадааст. Ва барои фаҳмидани он, ки он аз куҷо пайдо шудааст, мо бояд таърихи худро ба як лаҳза дар оғози даврони радио бозгардонем.
Манбаъ: will.com