คอมพิวเตอร์รีเลย์รุ่นที่ถูกลืม

ในของเรา บทความก่อนหน้านี้ บรรยายถึงการเพิ่มขึ้นของสวิตช์โทรศัพท์อัตโนมัติซึ่งควบคุมโดยใช้วงจรรีเลย์ ครั้งนี้ เราอยากจะพูดถึงวิธีที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรพัฒนาวงจรรีเลย์ในคอมพิวเตอร์ดิจิทัลยุคแรกซึ่งปัจจุบันลืมไปแล้ว

รีเลย์อยู่ที่จุดสุดยอด

หากคุณจำได้ว่าการทำงานของรีเลย์นั้นใช้หลักการง่ายๆ นั่นคือแม่เหล็กไฟฟ้าจะควบคุมสวิตช์โลหะ แนวคิดเรื่องการถ่ายทอดได้รับการเสนออย่างอิสระโดยนักธรรมชาติวิทยาและผู้ประกอบการหลายคนในธุรกิจโทรเลขในช่วงทศวรรษที่ 1830 จากนั้นในช่วงกลางศตวรรษที่ XNUMX นักประดิษฐ์และช่างกลได้เปลี่ยนรีเลย์ให้เป็นส่วนประกอบที่เชื่อถือได้และขาดไม่ได้ของเครือข่ายโทรเลข ในบริเวณนี้เองที่ชีวิตของการวิ่งผลัดถึงจุดสุดยอด โดยย่อให้เล็กลง และวิศวกรรุ่นต่อรุ่นก็ได้สร้างการออกแบบมากมายมากมายในขณะที่ฝึกอบรมอย่างเป็นทางการในด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 1870 ไม่เพียงแต่ระบบสวิตชิ่งอัตโนมัติเท่านั้น แต่ยังมีอุปกรณ์เครือข่ายโทรศัพท์เกือบทั้งหมดที่มีรีเลย์บางประเภทอยู่ด้วย หนึ่งในการใช้งานแรกสุดในการสื่อสารทางโทรศัพท์มีขึ้นในทศวรรษที่ XNUMX ในแผงสวิตช์แบบแมนนวล เมื่อผู้ใช้บริการหมุนที่จับโทรศัพท์ (ที่จับแมกนีโต) สัญญาณจะถูกส่งไปยังชุมสายโทรศัพท์โดยเปิดเครื่องปั่น เครื่องตัดกระแสไฟฟ้าคือรีเลย์ที่เมื่อถูกกระตุ้น จะทำให้แผ่นโลหะตกลงบนโต๊ะสวิตซ์ของผู้ให้บริการโทรศัพท์ เพื่อบ่งชี้ว่ามีสายเรียกเข้า จากนั้นเจ้าหน้าที่หญิงสาวก็เสียบปลั๊กเข้ากับขั้วต่อรีเลย์ถูกรีเซ็ตหลังจากนั้นสามารถยกแผ่นพับขึ้นอีกครั้งซึ่งแม่เหล็กไฟฟ้ายึดอยู่ในตำแหน่งนี้

ภายในปี 1924 วิศวกรของ Bell สองคนเขียนว่า การแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ด้วยตนเองโดยทั่วไปให้บริการสมาชิกได้ประมาณ 10 ราย อุปกรณ์ของเธอมีรีเลย์ 40-65 ตัว ซึ่งมีแรงแม่เหล็กทั้งหมด "เพียงพอที่จะยกได้ 10 ตัน" ในการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ขนาดใหญ่กับสวิตช์เครื่อง ลักษณะเหล่านี้จะถูกคูณด้วยสอง มีการใช้รีเลย์หลายล้านตัวทั่วทั้งระบบโทรศัพท์ของสหรัฐอเมริกา และจำนวนก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการแลกเปลี่ยนทางโทรศัพท์เป็นไปโดยอัตโนมัติ การเชื่อมต่อโทรศัพท์หนึ่งครั้งสามารถให้บริการได้จากรีเลย์สองสามร้อยตัวไปจนถึงหลายร้อยตัว ขึ้นอยู่กับจำนวนและอุปกรณ์ของการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ที่เกี่ยวข้อง

โรงงานของ Western Electric ซึ่งเป็นบริษัทในเครือด้านการผลิตของ Bell Corporation ได้ผลิตรีเลย์หลากหลายประเภท วิศวกรได้สร้างการดัดแปลงมากมายจนผู้เพาะพันธุ์สุนัขหรือผู้ดูแลนกพิราบที่เชี่ยวชาญที่สุดจะอิจฉาความหลากหลายนี้ ความเร็วในการทำงานและความไวของรีเลย์ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม และลดขนาดลง ในปี 1921 Western Electric ผลิตรีเลย์เกือบ 5 ล้านตัวจากประเภทพื้นฐานหนึ่งร้อยประเภท ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือรีเลย์อเนกประสงค์ Type E ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทรงแบนเกือบเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งมีน้ำหนักหลายสิบกรัม ส่วนใหญ่ทำจากชิ้นส่วนโลหะที่มีการประทับตรานั่นคือมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการผลิต โครงสร้างป้องกันหน้าสัมผัสจากฝุ่นและกระแสเหนี่ยวนำจากอุปกรณ์ข้างเคียง โดยปกติแล้วรีเลย์จะติดตั้งใกล้กันในชั้นวางที่มีรีเลย์นับร้อยนับพันตัว มีการพัฒนารุ่น Type E ทั้งหมด 3 รุ่น แต่ละรุ่นมีรูปแบบการขึ้นลานและหน้าสัมผัสที่แตกต่างกัน

ในไม่ช้ารีเลย์เหล่านี้ก็เริ่มนำไปใช้กับสวิตช์ที่ซับซ้อนที่สุด

ประสานงานสับเปลี่ยน

ในปี 1910 Gotthilf Betulander วิศวกรของ Royal Telegrafverket ซึ่งเป็นองค์กรของรัฐที่ควบคุมตลาดโทรศัพท์ส่วนใหญ่ของสวีเดน (เกือบตลอดทั้งตลาดมานานหลายทศวรรษ) มีแนวคิดขึ้นมา เขาเชื่อว่าเขาสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของการดำเนินงานของ Telegrafverket ได้อย่างมากโดยการสร้างระบบสวิตชิ่งอัตโนมัติโดยใช้รีเลย์ทั้งหมด แม่นยำยิ่งขึ้นในเมทริกซ์รีเลย์: กริดของแท่งเหล็กที่เชื่อมต่อกับสายโทรศัพท์ โดยมีรีเลย์อยู่ที่จุดตัดของแท่ง สวิตช์ดังกล่าวควรเร็วกว่า เชื่อถือได้มากกว่า และบำรุงรักษาง่ายกว่าระบบที่ใช้หน้าสัมผัสแบบเลื่อนหรือหมุน

ยิ่งไปกว่านั้น Betulander ยังมีความคิดที่ว่ามันเป็นไปได้ที่จะแยกส่วนที่เลือกและการเชื่อมต่อของระบบออกเป็นวงจรรีเลย์อิสระ และส่วนที่เหลือของระบบควรใช้เพื่อสร้างช่องเสียงเท่านั้น จากนั้นจึงปล่อยให้มีอิสระในการจัดการสายอื่น นั่นคือ Betulander เกิดแนวคิดที่ต่อมาเรียกว่า "การควบคุมทั่วไป"

เขาเรียกวงจรที่เก็บหมายเลขโทรเข้าว่า “เครื่องบันทึก” (อีกคำหนึ่งคือ ทะเบียน) และวงจรที่ค้นหาและ "ทำเครื่องหมาย" การเชื่อมต่อที่มีอยู่ในตารางเรียกว่า "เครื่องหมาย" ผู้เขียนจดสิทธิบัตรระบบของเขา สถานีดังกล่าวหลายแห่งปรากฏในสตอกโฮล์มและลอนดอน และในปี 1918 Betulander ได้เรียนรู้เกี่ยวกับนวัตกรรมของอเมริกา นั่นคือสวิตช์พิกัดที่สร้างขึ้นโดยวิศวกรของ Bell John Reynolds เมื่อห้าปีก่อน สวิตช์นี้คล้ายกับการออกแบบของ Betulander มาก แต่ใช้งานได้ n + ม รีเลย์บริการ n + ม โหนดเมทริกซ์ซึ่งสะดวกกว่ามากสำหรับการขยายการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์เพิ่มเติม เมื่อทำการเชื่อมต่อ แถบจับจะหนีบสายเปียโน "นิ้ว" และแถบเลือกจะเคลื่อนไปตามเมทริกซ์เพื่อเชื่อมต่อกับสายอื่น ในปีต่อมา Betulander ได้รวมแนวคิดนี้เข้ากับการออกแบบสวิตช์ของเขา

แต่วิศวกรส่วนใหญ่ถือว่าการสร้างสรรค์ของ Betulander นั้นแปลกและซับซ้อนโดยไม่จำเป็น เมื่อถึงเวลาที่ต้องเลือกระบบสวิตชิ่งเพื่อทำให้เครือข่ายของเมืองที่ใหญ่ที่สุดของสวีเดนเป็นไปโดยอัตโนมัติ Telegrafverket เลือกการออกแบบที่พัฒนาโดย Ericsson สวิตช์ Betulander ถูกนำมาใช้เฉพาะในการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ขนาดเล็กในพื้นที่ชนบท: รีเลย์มีความน่าเชื่อถือมากกว่าระบบอัตโนมัติแบบใช้มอเตอร์ของสวิตช์ Ericsson และไม่ต้องการช่างเทคนิคการบำรุงรักษาในการแลกเปลี่ยนแต่ละครั้ง

อย่างไรก็ตาม วิศวกรโทรศัพท์ชาวอเมริกันมีความเห็นแตกต่างในเรื่องนี้ ในปี 1930 ผู้เชี่ยวชาญของ Bell Labs มาที่สวีเดนและ "ประทับใจมากกับพารามิเตอร์ของโมดูลสวิตช์พิกัด" เมื่อชาวอเมริกันกลับมา พวกเขาก็เริ่มทำงานทันทีกับสิ่งที่เรียกว่าระบบพิกัดหมายเลข 1 โดยแทนที่สวิตช์แผงในเมืองใหญ่ ภายในปี 1938 มีการติดตั้งระบบดังกล่าวสองระบบในนิวยอร์ก ในไม่ช้าพวกเขาก็กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ในเมือง จนกระทั่งสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เข้ามาแทนที่ในกว่า 30 ปีต่อมา

ส่วนประกอบที่น่าสนใจที่สุดของ X-Switch No. 1 คือมาร์กเกอร์ตัวใหม่ที่ซับซ้อนมากขึ้นที่พัฒนาขึ้นที่ Bell มีวัตถุประสงค์เพื่อค้นหาเส้นทางฟรีจากผู้โทรไปยังผู้ถูกเรียกผ่านโมดูลพิกัดหลายโมดูลที่เชื่อมต่อถึงกัน จึงเป็นการสร้างการเชื่อมต่อโทรศัพท์ เครื่องหมายยังต้องทดสอบการเชื่อมต่อแต่ละรายการสำหรับสถานะว่าง/ไม่ว่าง สิ่งนี้จำเป็นต้องมีการประยุกต์ใช้ตรรกะเชิงเงื่อนไข ดังที่นักประวัติศาสตร์ Robert Chapuis เขียนว่า:

ตัวเลือกนี้มีเงื่อนไขเนื่องจากการเชื่อมต่อแบบฟรีจะถูกระงับเฉพาะในกรณีที่ให้การเข้าถึงกริดที่มีการเชื่อมต่อแบบฟรีไปยังระดับถัดไปเป็นเอาต์พุต หากการเชื่อมต่อหลายชุดตรงตามเงื่อนไขที่ต้องการ "ตรรกะพิเศษ" จะเลือกหนึ่งในการเชื่อมต่อที่น้อยที่สุด...

สวิตช์พิกัดเป็นตัวอย่างที่ดีของการผสมผสานแนวคิดทางเทคโนโลยีเข้าด้วยกัน Betulander สร้างสวิตช์รีเลย์ทั้งหมดของเขา จากนั้นปรับปรุงด้วยเมทริกซ์สวิตช์ของ Reynolds และพิสูจน์ประสิทธิภาพของการออกแบบที่ได้ ต่อมาวิศวกรของ AT&T ได้ออกแบบสวิตช์ไฮบริดนี้ใหม่ ปรับปรุง และสร้างระบบพิกัดหมายเลข 1 จากนั้นระบบนี้จึงกลายเป็นส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ยุคแรกๆ สองเครื่อง ซึ่งหนึ่งในนั้นเป็นที่รู้จักในฐานะเหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ของการประมวลผล

แรงงานทางคณิตศาสตร์

เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมและทำไมรีเลย์และลูกพี่ลูกน้องทางอิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขาจึงช่วยปฏิวัติการคำนวณเราจำเป็นต้องจู่โจมเข้าสู่โลกแห่งแคลคูลัสสั้น ๆ หลังจากนั้นจะชัดเจนว่าทำไมจึงมีความต้องการที่ซ่อนอยู่ในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการคำนวณ

เมื่อถึงต้นศตวรรษที่ XNUMX ระบบวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมสมัยใหม่ทั้งหมดมีพื้นฐานมาจากงานของคนหลายพันคนที่ทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ พวกเขาถูกเรียกว่า คอมพิวเตอร์ (คอมพิวเตอร์) [เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน เราจะใช้คำนี้ตลอดทั้งข้อความ เครื่องคิดเลข. - บันทึก. เลน] ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1820 Charles Babbage ได้สร้างมันขึ้นมา เครื่องแตกต่าง (แม้ว่าเครื่องมือของเขาจะมีบรรพบุรุษทางอุดมการณ์ก็ตาม) ภารกิจหลักคือสร้างตารางทางคณิตศาสตร์โดยอัตโนมัติ เช่น สำหรับการนำทาง (การคำนวณฟังก์ชันตรีโกณมิติโดยการประมาณพหุนามที่ 0 องศา, 0,01 องศา, 0,02 องศา ฯลฯ) นอกจากนี้ยังมีความต้องการการคำนวณทางคณิตศาสตร์อย่างมากในดาราศาสตร์: จำเป็นต้องประมวลผลผลลัพธ์ดิบของการสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์ในพื้นที่คงที่ของทรงกลมท้องฟ้า (ขึ้นอยู่กับเวลาและวันที่ของการสังเกต) หรือกำหนดวงโคจรของวัตถุใหม่ (เช่น ดาวหางฮัลเลย์)

ตั้งแต่สมัย Babbage ความต้องการเครื่องคอมพิวเตอร์ก็เพิ่มขึ้นหลายเท่าตัว บริษัทพลังงานไฟฟ้าจำเป็นต้องเข้าใจพฤติกรรมของระบบส่งกำลังหลักที่มีคุณสมบัติไดนามิกที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง ปืนเหล็ก Bessemer ที่สามารถขว้างกระสุนข้ามขอบฟ้าได้ (และด้วยเหตุนี้ด้วยการสังเกตเป้าหมายโดยตรง พวกมันจึงไม่ถูกเล็งอีกต่อไป) จึงจำเป็นต้องมีตารางขีปนาวุธที่แม่นยำยิ่งขึ้น เครื่องมือทางสถิติใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์จำนวนมาก (เช่น วิธีการกำลังสองน้อยที่สุด) ถูกนำมาใช้มากขึ้นทั้งในทางวิทยาศาสตร์และในกลไกของรัฐบาลที่กำลังเติบโต แผนกคอมพิวเตอร์เกิดขึ้นในมหาวิทยาลัย หน่วยงานรัฐบาล และบริษัทอุตสาหกรรม ซึ่งโดยทั่วไปจะรับสมัครผู้หญิง

เครื่องคิดเลขแบบเครื่องกลทำให้ปัญหาการคำนวณง่ายขึ้น แต่ก็ไม่ได้แก้ปัญหา เครื่องคิดเลขเร่งความเร็วการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ แต่ปัญหาทางวิทยาศาสตร์หรือวิศวกรรมที่ซับซ้อนใดๆ จำเป็นต้องมีการดำเนินการนับร้อยหรือนับพันครั้ง ซึ่งเครื่องคิดเลข (มนุษย์) แต่ละเครื่องต้องทำด้วยตนเอง และบันทึกผลลัพธ์ระดับกลางทั้งหมดอย่างระมัดระวัง

มีหลายปัจจัยที่ทำให้เกิดแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาการคำนวณทางคณิตศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรรุ่นเยาว์ที่คำนวณงานอย่างเจ็บปวดในตอนกลางคืนต้องการให้มือและตาได้พักผ่อน ผู้จัดการโครงการถูกบังคับให้ต้องจ่ายเงินมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับเงินเดือนของคอมพิวเตอร์จำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง ในที่สุด ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมขั้นสูงหลายอย่างก็ยากต่อการคำนวณด้วยมือ ปัจจัยทั้งหมดนี้นำไปสู่การสร้างชุดคอมพิวเตอร์ ซึ่งดำเนินการภายใต้การนำของ Vannevar Bush วิศวกรไฟฟ้าที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT)

เครื่องวิเคราะห์ส่วนต่าง

จนถึงจุดนี้ ประวัติศาสตร์มักไม่มีตัวตน แต่ตอนนี้เราจะเริ่มพูดถึงบุคคลที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น ชื่อเสียงส่งผ่านไปยังผู้สร้างสวิตช์แผง รีเลย์ Type E และวงจรฟิดูเชียลมาร์กเกอร์ แม้แต่เกร็ดเล็กเกร็ดน้อยเกี่ยวกับชีวประวัติก็รอดชีวิตมาได้ หลักฐานเดียวที่เปิดเผยต่อสาธารณะเกี่ยวกับชีวิตของพวกเขาคือซากฟอสซิลของเครื่องจักรที่พวกเขาสร้างขึ้น

ตอนนี้เราสามารถเข้าใจผู้คนและอดีตของพวกเขาได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น แต่เราจะไม่พบกับคนที่ทำงานหนักในห้องใต้หลังคาและเวิร์คช็อปที่บ้านอีกต่อไป - มอร์สและเวล, เบลล์และวัตสัน เมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ XNUMX ยุคของนักประดิษฐ์ผู้กล้าหาญก็เกือบจะสิ้นสุดลงแล้ว โทมัส เอดิสันถือได้ว่าเป็นบุคคลหัวต่อหัวเลี้ยว ในช่วงเริ่มต้นอาชีพของเขา เขาเป็นนักประดิษฐ์ที่ได้รับการว่าจ้าง และเมื่อสิ้นสุดอาชีพของเขา เขาได้กลายเป็นเจ้าของ "โรงงานประดิษฐ์" เมื่อถึงเวลานั้น การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่โดดเด่นที่สุดได้กลายเป็นโดเมนขององค์กรต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นมหาวิทยาลัย แผนกวิจัยขององค์กร ห้องปฏิบัติการของรัฐบาล คนที่เราจะพูดถึงในส่วนนี้เป็นขององค์กรดังกล่าว

เช่น แวนเนวาร์ บุช เขามาถึง MIT ในปี 1919 เมื่ออายุ 29 ปี กว่า 20 ปีต่อมาเขาเป็นหนึ่งในผู้ที่มีอิทธิพลต่อการมีส่วนร่วมของสหรัฐอเมริกาในสงครามโลกครั้งที่สอง และช่วยเพิ่มเงินทุนของรัฐบาล ซึ่งเปลี่ยนความสัมพันธ์ระหว่างรัฐบาล นักวิชาการ และการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไปตลอดกาล แต่สำหรับวัตถุประสงค์ของบทความนี้ เรามีความสนใจในเครื่องจักรหลายชุดที่พัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการของ Bush ตั้งแต่กลางทศวรรษปี ค.ศ. 1920 และมีวัตถุประสงค์เพื่อแก้ปัญหาการคำนวณทางคณิตศาสตร์

MIT ซึ่งเพิ่งย้ายจากใจกลางเมืองบอสตันไปยังริมน้ำชาร์ลส์ริเวอร์ในเคมบริดจ์ สอดคล้องกับความต้องการของภาคอุตสาหกรรมอย่างใกล้ชิด นอกเหนือจากตำแหน่งศาสตราจารย์แล้ว บุชยังมีผลประโยชน์ทางการเงินในองค์กรหลายแห่งในสาขาอิเล็กทรอนิกส์อีกด้วย ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจเลยที่ปัญหาที่ทำให้ Busch และนักเรียนของเขาทำงานเกี่ยวกับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ตัวใหม่นั้นมีต้นกำเนิดมาจากอุตสาหกรรมพลังงาน: การจำลองพฤติกรรมของสายส่งภายใต้สภาวะโหลดสูงสุด แน่นอนว่านี่เป็นเพียงหนึ่งในแอปพลิเคชั่นคอมพิวเตอร์ที่เป็นไปได้: มีการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่น่าเบื่อทุกที่

Busch และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้างเครื่องจักรสองเครื่องขึ้นเป็นครั้งแรกที่เรียกว่า product integraphs แต่เครื่อง MIT ที่มีชื่อเสียงและประสบความสำเร็จมากที่สุดก็เป็นอีกเครื่องหนึ่ง - เครื่องวิเคราะห์ความแตกต่างสร้างเสร็จเมื่อปี พ.ศ. 1931 เขาแก้ไขปัญหาการส่งกระแสไฟฟ้า คำนวณวงโคจรของอิเล็กตรอน วิถีการแผ่รังสีคอสมิกในสนามแม่เหล็กโลก และอื่นๆ อีกมากมาย นักวิจัยทั่วโลกที่ต้องการพลังในการประมวลผล ได้สร้างสำเนาและรูปแบบต่างๆ ของเครื่องวิเคราะห์ส่วนต่างมากมายในช่วงทศวรรษที่ 1930 บางส่วนมาจาก Meccano (อะนาล็อกภาษาอังกฤษของชุดก่อสร้างเด็กอเมริกันของแบรนด์) ชุดนักสร้าง).

เครื่องวิเคราะห์ส่วนต่างคือคอมพิวเตอร์แอนะล็อก ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์คำนวณโดยใช้แท่งโลหะที่กำลังหมุน ซึ่งความเร็วในการหมุนของแต่ละแท่งสะท้อนถึงค่าเชิงปริมาณบางส่วน มอเตอร์ขับเคลื่อนแกนอิสระ - ตัวแปร (โดยปกติจะแสดงเวลา) ซึ่งในทางกลับกันจะหมุนแกนอื่น ๆ (ตัวแปรที่แตกต่างกัน) ผ่านการเชื่อมต่อทางกล และฟังก์ชันถูกคำนวณตามความเร็วในการหมุนของอินพุต ผลลัพธ์ของการคำนวณถูกวาดลงบนกระดาษในรูปแบบของเส้นโค้ง ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดคือผู้ประกอบ - ล้อที่หมุนเป็นดิสก์ ผู้ประกอบสามารถคำนวณอินทิกรัลของเส้นโค้งได้โดยไม่ต้องคำนวณด้วยตนเองที่น่าเบื่อ

เครื่องวิเคราะห์ส่วนต่าง โมดูลอินทิกรัล - พร้อมฝายกขึ้นที่ด้านข้างของหน้าต่างมีตารางพร้อมผลการคำนวณและตรงกลาง - ชุดแท่งคำนวณ

ไม่มีส่วนประกอบเครื่องวิเคราะห์ใดที่มีรีเลย์สวิตชิ่งแยกหรือสวิตช์ดิจิตอลใดๆ แล้วทำไมเราถึงพูดถึงอุปกรณ์นี้? คำตอบคือ ที่สี่ รถครอบครัว.

ในช่วงต้นทศวรรษ 1930 บุชเริ่มติดต่อมูลนิธิร็อคกี้เฟลเลอร์เพื่อขอเงินทุนสำหรับการพัฒนาเครื่องวิเคราะห์เพิ่มเติม ในตอนแรก วอร์เรน วีเวอร์ หัวหน้าฝ่ายวิทยาศาสตร์ธรรมชาติของมูลนิธิไม่มั่นใจ วิศวกรรมไม่ใช่ความเชี่ยวชาญของเขา แต่ Busch กล่าวถึงศักยภาพอันไร้ขีดจำกัดของเครื่องใหม่ของเขาสำหรับการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชีววิทยาทางคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นโครงการสัตว์เลี้ยงของ Weaver บุชยังให้คำมั่นสัญญาว่าจะปรับปรุงเครื่องวิเคราะห์หลายประการ ซึ่งรวมถึง "ความสามารถในการสลับเครื่องวิเคราะห์จากปัญหาหนึ่งไปยังอีกปัญหาหนึ่งได้อย่างรวดเร็ว เช่น แผงสวิตช์โทรศัพท์" ในปี 1936 ความพยายามของเขาได้รับรางวัลเป็นเงิน 85 ดอลลาร์สหรัฐฯ สำหรับการสร้างอุปกรณ์ใหม่ ซึ่งต่อมาถูกเรียกว่า Rockefeller Differential Analyzer

เนื่องจากเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานได้จริง เครื่องวิเคราะห์นี้จึงไม่ใช่ความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ Bush ซึ่งดำรงตำแหน่งรองประธานและคณบดีฝ่ายวิศวกรรมของ MIT ไม่สามารถอุทิศเวลามากนักในการกำกับการพัฒนาได้ ในความเป็นจริง ในไม่ช้าเขาก็ถอนตัวออก โดยเข้ารับหน้าที่เป็นประธานสถาบันคาร์เนกีในวอชิงตัน บุชสัมผัสได้ว่าสงครามกำลังใกล้เข้ามา และเขามีแนวคิดทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมหลายประการที่สามารถตอบสนองความต้องการของกองทัพได้ นั่นคือเขาต้องการที่จะใกล้ชิดกับศูนย์กลางอำนาจมากขึ้นซึ่งเขาสามารถมีอิทธิพลต่อการแก้ไขปัญหาบางอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในเวลาเดียวกัน ปัญหาทางเทคนิคที่กำหนดโดยการออกแบบใหม่ได้รับการแก้ไขโดยเจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการ และในไม่ช้า พวกเขาก็เริ่มถูกเบี่ยงเบนไปทำงานเกี่ยวกับปัญหาทางการทหาร เครื่องจักร Rockefeller สร้างเสร็จในปี 1942 เท่านั้น กองทัพพบว่ามีประโยชน์สำหรับการผลิตโต๊ะขีปนาวุธสำหรับปืนใหญ่ในสายการผลิต แต่ในไม่ช้าอุปกรณ์นี้ก็ถูกบดบังอย่างหมดจด цифровые คอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นตัวแทนของตัวเลขไม่ใช่ปริมาณทางกายภาพ แต่เป็นเชิงนามธรรม โดยใช้ตำแหน่งสวิตช์ มันเพิ่งเกิดขึ้นที่ตัววิเคราะห์ Rockefeller เองก็ใช้สวิตช์ที่คล้ายกันค่อนข้างมากซึ่งประกอบด้วยวงจรรีเลย์

แชนนอน

ในปี 1936 Claude Shannon มีอายุเพียง 20 ปี แต่เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและคณิตศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกนแล้ว เขาถูกนำตัวไปที่ MIT โดยใบปลิวที่ติดไว้บนกระดานข่าว Vannevar Bush กำลังมองหาผู้ช่วยใหม่เพื่อทำงานกับเครื่องวิเคราะห์ส่วนต่าง Shannon ส่งใบสมัครของเขาโดยไม่ลังเล และในไม่ช้าก็กำลังแก้ไขปัญหาใหม่ก่อนที่อุปกรณ์ใหม่จะเริ่มเป็นรูปเป็นร่าง

แชนนอนไม่เหมือนบุชเลย เขาไม่ใช่ทั้งนักธุรกิจ หรือผู้สร้างอาณาจักรทางวิชาการ หรือผู้บริหาร ตลอดชีวิตของเขาเขาชอบเกม ปริศนา และความบันเทิง เช่น หมากรุก การเล่นกล เขาวงกต การเข้ารหัส เช่นเดียวกับผู้ชายหลายๆ คนในยุคของเขา ในช่วงสงคราม Shannon อุทิศตนให้กับธุรกิจที่จริงจัง เขาดำรงตำแหน่งที่ Bell Labs ภายใต้สัญญาของรัฐบาล ซึ่งปกป้องร่างกายที่อ่อนแอของเขาจากการเกณฑ์ทหาร การวิจัยของเขาเกี่ยวกับการควบคุมอัคคีภัยและวิทยาการเข้ารหัสในช่วงเวลานี้นำไปสู่งานสำคัญเกี่ยวกับทฤษฎีสารสนเทศ (ซึ่งเราจะไม่กล่าวถึง) ในช่วงทศวรรษที่ 1950 ขณะที่สงครามและผลที่ตามมาบรรเทาลง แชนนอนกลับไปสอนที่ MIT โดยใช้เวลาว่างไปกับการเบี่ยงเบนความสนใจ: เครื่องคิดเลขที่ทำงานเฉพาะกับเลขโรมัน เมื่อเปิดเครื่องแล้วก็มีแขนกลปรากฏขึ้นมาและปิดเครื่อง

โครงสร้างของเครื่องร็อคกี้เฟลเลอร์ที่แชนนอนพบนั้นมีเหตุผลเหมือนกับเครื่องวิเคราะห์ในปี 1931 แต่ถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบทางกายภาพที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง Busch ตระหนักว่าแกนและเฟืองกลในเครื่องจักรรุ่นเก่าลดประสิทธิภาพการใช้งานลง กล่าวคือ จะต้องตั้งค่าเครื่องจักรในการคำนวณ ซึ่งต้องใช้เวลาทำงานหลายชั่วโมงโดยช่างกลผู้ชำนาญ

เครื่องวิเคราะห์ใหม่ได้สูญเสียข้อเสียเปรียบนี้ไปแล้ว การออกแบบไม่ได้ขึ้นอยู่กับโต๊ะที่มีแท่ง แต่ใช้ตัวสับเปลี่ยนแบบ cross-disc ซึ่งเป็นต้นแบบส่วนเกินที่ได้รับบริจาคจาก Bell Labs แทนที่จะส่งกำลังจากเพลากลาง โมดูลประกอบแต่ละโมดูลจะถูกขับเคลื่อนอย่างอิสระด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ในการกำหนดค่าเครื่องจักรให้แก้ไขปัญหาใหม่ เพียงกำหนดค่ารีเลย์ในพิกัดเมทริกซ์เพื่อเชื่อมต่อผู้ประกอบในลำดับที่ต้องการก็เพียงพอแล้ว เครื่องอ่านเทปแบบเจาะ (ยืมจากอุปกรณ์โทรคมนาคมอื่น โทรพิมพ์แบบม้วน) อ่านการกำหนดค่าของเครื่อง และวงจรรีเลย์แปลงสัญญาณจากเทปเป็นสัญญาณควบคุมสำหรับเมทริกซ์ ซึ่งเหมือนกับการตั้งค่าการโทรต่อเนื่องระหว่างผู้ประกอบระบบ

เครื่องจักรใหม่ไม่เพียงแต่ติดตั้งได้เร็วและง่ายกว่ามาก แต่ยังเร็วและแม่นยำมากกว่ารุ่นก่อนอีกด้วย เธอสามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนกว่านี้ได้ ทุกวันนี้ คอมพิวเตอร์เครื่องนี้อาจถือได้ว่าเป็นเพียงยุคดึกดำบรรพ์หรือฟุ่มเฟือย แต่ในเวลานั้นผู้สังเกตการณ์ดูเหมือนจะมีสติปัญญาที่ยอดเยี่ยมหรือแย่ในที่ทำงาน:

โดยพื้นฐานแล้ว มันเป็นหุ่นยนต์คณิตศาสตร์ หุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าได้รับการออกแบบไม่เพียงเพื่อบรรเทาสมองของมนุษย์จากภาระในการคำนวณและการวิเคราะห์อันหนักหน่วง แต่ยังเพื่อโจมตีและแก้ไขปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่จิตใจไม่สามารถแก้ไขได้

แชนนอนมุ่งความสนใจไปที่การแปลงข้อมูลจากเทปกระดาษให้เป็นคำสั่งสำหรับ "สมอง" และวงจรรีเลย์มีหน้าที่รับผิดชอบในการดำเนินการนี้ เขาสังเกตเห็นความสอดคล้องระหว่างโครงสร้างของวงจรกับโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ของพีชคณิตแบบบูลซึ่งเขาศึกษาในระดับบัณฑิตศึกษาที่มิชิแกน นี่คือพีชคณิตที่มีตัวถูกดำเนินการ จริงและเท็จและโดยผู้ดำเนินการ - และหรือไม่ใช่ เป็นต้น พีชคณิตที่สอดคล้องกับคำสั่งเชิงตรรกะ

หลังจากใช้เวลาช่วงฤดูร้อนปี 1937 ทำงานที่ Bell Labs ในแมนฮัตตัน (สถานที่ที่เหมาะสำหรับการคิดเกี่ยวกับวงจรรีเลย์) Shannon ได้เขียนวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาโทของเขาเรื่อง "การวิเคราะห์เชิงสัญลักษณ์ของวงจรรีเลย์และวงจรสวิตช์" วิทยานิพนธ์ของแชนนอนได้วางรากฐานวิทยาการคอมพิวเตอร์ควบคู่ไปกับงานของอลัน ทัวริงเมื่อปีที่แล้ว

ในช่วงทศวรรษที่ 1940 และ 1950 Shannon ได้สร้างเครื่องคำนวณ/ลอจิคัลขึ้นหลายเครื่อง ได้แก่ เครื่องคิดเลขแคลคูลัส THROBAC เครื่องเล่นเกมหมากรุก และเธเซอุส ซึ่งเป็นเขาวงกตที่เมาส์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่าน (ในภาพ)

แชนนอนค้นพบว่าระบบสมการลอจิกเชิงประพจน์สามารถแปลงเชิงกลไกได้โดยตรงเป็นวงจรทางกายภาพของสวิตช์รีเลย์ เขาสรุปว่า: "การดำเนินการใดๆ ก็ตามที่สามารถอธิบายได้ด้วยขั้นตอนจำนวนจำกัดโดยใช้คำพูด ถ้า และ หรือ ฯลฯ สามารถทำได้โดยอัตโนมัติโดยใช้รีเลย์” ตัวอย่างเช่น รีเลย์สวิตช์ควบคุมสองตัวที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมจะสร้างตรรกะ И: กระแสจะไหลผ่านสายไฟหลักก็ต่อเมื่อมีการกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งสองตัวเพื่อปิดสวิตช์ ในเวลาเดียวกัน รีเลย์สองตัวเชื่อมต่อกันแบบขนาน หรือ: กระแสไหลผ่านวงจรหลัก กระตุ้นโดยแม่เหล็กไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่ง เอาต์พุตของวงจรลอจิกดังกล่าวสามารถควบคุมแม่เหล็กไฟฟ้าของรีเลย์อื่น ๆ เพื่อสร้างการดำเนินการลอจิกที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่น (A И B) หรือ (ค И ช)

แชนนอนสรุปวิทยานิพนธ์ของเขาด้วยภาคผนวกที่มีตัวอย่างวงจรหลายตัวอย่างที่สร้างขึ้นโดยใช้วิธีการของเขา เนื่องจากการดำเนินการของพีชคณิตแบบบูลนั้นคล้ายคลึงกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ในรูปแบบไบนารี่มาก (เช่น การใช้เลขฐานสอง) เขาจึงแสดงให้เห็นว่ารีเลย์สามารถประกอบเป็น "ตัวบวกไฟฟ้าในไบนารี่" ได้อย่างไร เราเรียกมันว่าตัวบวกแบบไบนารี ไม่กี่เดือนต่อมา นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งของ Bell Labs ได้สร้าง Adder ดังกล่าวขึ้นบนโต๊ะในครัวของเขา

สติบิตซ์

George Stibitz นักวิจัยในภาควิชาคณิตศาสตร์ที่สำนักงานใหญ่ Bell Labs ในแมนฮัตตัน ได้นำอุปกรณ์แปลกๆ กลับบ้านในตอนเย็นอันมืดมิดของเดือนพฤศจิกายนปี 1937 เซลล์แบตเตอรี่แห้ง ไฟเล็กๆ สองดวงสำหรับแผงฮาร์ดแวร์ และรีเลย์ Type U แบบแบนสองสามตัวที่พบในถังขยะ โดยการเพิ่มสายไฟสองสามเส้นและขยะบางส่วน เขาประกอบอุปกรณ์ที่สามารถเพิ่มเลขฐานสองหลักหนึ่งสองตัว (แสดงโดยการมีหรือไม่มีแรงดันไฟฟ้าขาเข้า) และส่งออกตัวเลขสองหลักโดยใช้หลอดไฟ: หนึ่งสำหรับเปิด, ศูนย์ เพื่อปิด

ตัวบวกไบนารี Stiebitz

Stiebitz นักฟิสิกส์จากการฝึกอบรมถูกขอให้ประเมินคุณสมบัติทางกายภาพของแม่เหล็กรีเลย์ เขาไม่มีประสบการณ์เกี่ยวกับรีเลย์มาก่อนเลย จึงเริ่มต้นจากการศึกษาการใช้งานรีเลย์ในวงจรโทรศัพท์ของ Bell ในไม่ช้าจอร์จก็สังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างวงจรบางวงจรกับการดำเนินการทางคณิตศาสตร์แบบไบนารี ด้วยความสนใจ เขาจึงรวบรวมโปรเจ็กต์ด้านข้างไว้บนโต๊ะในครัว

ในตอนแรก การที่ Stiebitz เล่นกับรีเลย์ได้กระตุ้นความสนใจเพียงเล็กน้อยในหมู่ผู้บริหารของ Bell Labs แต่ในปี 1938 หัวหน้ากลุ่มวิจัยถามจอร์จว่าเครื่องคิดเลขของเขาสามารถใช้คำนวณเลขคณิตที่มีจำนวนเชิงซ้อนได้หรือไม่ (เช่น a+biที่ไหน i คือรากที่สองของจำนวนลบ) ปรากฎว่าแผนกคอมพิวเตอร์หลายแห่งที่ Bell Labs ส่งเสียงครวญครางอยู่แล้ว เพราะพวกเขาต้องคูณและหารตัวเลขอยู่ตลอดเวลา การคูณจำนวนเชิงซ้อนหนึ่งจำนวนต้องใช้การดำเนินการทางคณิตศาสตร์สี่ครั้งบนเครื่องคิดเลขเดสก์ท็อป การหารต้องใช้การดำเนินการ 16 ครั้ง Stibitz กล่าวว่าเขาสามารถแก้ปัญหาได้และออกแบบวงจรเครื่องจักรสำหรับการคำนวณดังกล่าว

การออกแบบขั้นสุดท้าย ซึ่งประกอบขึ้นด้วยโลหะโดยวิศวกรโทรศัพท์ ซามูเอล วิลเลียมส์ ถูกเรียกว่า คอมพิวเตอร์เชิงซ้อน หรือเรียกสั้น ๆ ว่า คอมพิวเตอร์เชิงซ้อน และเปิดตัวในปี พ.ศ. 1940 ใช้รีเลย์ 450 ตัวในการคำนวณ ผลลัพธ์ระดับกลางถูกจัดเก็บไว้ในสวิตช์พิกัด XNUMX ตัว ข้อมูลถูกป้อนและรับโดยใช้โทรพิมพ์แบบม้วน แผนกของ Bell Labs ได้ติดตั้งเทเลไทป์ดังกล่าวสามเครื่อง ซึ่งบ่งชี้ถึงความต้องการพลังการประมวลผลอย่างมาก รีเลย์, เมทริกซ์, เทเลไทป์ - ในทุก ๆ ด้านมันเป็นผลิตภัณฑ์ของระบบเบลล์

ชั่วโมงที่ดีที่สุดของ Complex Computer เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 11 กันยายน พ.ศ. 1940 Stiebitz นำเสนอรายงานเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ในการประชุมของ American Mathematical Society ที่วิทยาลัย Dartmouth เขาตกลงว่าจะติดตั้งเครื่องโทรพิมพ์ที่นั่นโดยเชื่อมต่อโทรเลขกับคอมเพล็กซ์คอมพิวเตอร์ในแมนฮัตตัน ซึ่งอยู่ห่างออกไป 400 กิโลเมตร ผู้ที่สนใจสามารถไปที่เครื่องโทรพิมพ์ ป้อนเงื่อนไขของปัญหาบนคีย์บอร์ด และดูว่าเครื่องโทรพิมพ์จะพิมพ์ผลลัพธ์อย่างน่าอัศจรรย์ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งนาทีได้อย่างไร ในบรรดาผู้ที่ทดสอบผลิตภัณฑ์ใหม่ ได้แก่ John Mauchly และ John von Neumann ซึ่งแต่ละคนจะมีบทบาทสำคัญในการสานต่อเรื่องราวของเรา

ผู้เข้าร่วมประชุมได้มองเห็นโลกอนาคตโดยย่อ ต่อมา คอมพิวเตอร์มีราคาแพงมากจนผู้ดูแลระบบไม่สามารถปล่อยให้พวกเขานั่งเฉยๆ อีกต่อไปในขณะที่ผู้ใช้เกาคางที่หน้าคอนโซลการจัดการ โดยสงสัยว่าจะพิมพ์อะไรต่อไป ในอีก 20 ปีข้างหน้า นักวิทยาศาสตร์จะคิดเกี่ยวกับวิธีการสร้างคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์ที่จะรอให้คุณป้อนข้อมูลลงไปเสมอ แม้ว่าในขณะที่ทำงานอย่างอื่นอยู่ก็ตาม จากนั้นอีก 20 ปีก็จะผ่านไป จนกระทั่งโหมดคอมพิวเตอร์เชิงโต้ตอบนี้กลายมาเป็นลำดับของวัน

Stiebitz ซึ่งอยู่เบื้องหลัง Dartmouth Interactive Terminal ในทศวรรษ 1960 Dartmouth College เป็นผู้บุกเบิกด้านคอมพิวเตอร์เชิงโต้ตอบ Stiebitz กลายเป็นอาจารย์วิทยาลัยในปี 1964

น่าแปลกใจที่แม้จะแก้ปัญหาได้ แต่ Complex Computer ตามมาตรฐานสมัยใหม่ก็ไม่ใช่คอมพิวเตอร์เลย สามารถดำเนินการทางคณิตศาสตร์กับจำนวนเชิงซ้อนและอาจแก้ปัญหาอื่นๆ ที่คล้ายกัน แต่ไม่ใช่ปัญหาทั่วไป มันไม่สามารถตั้งโปรแกรมได้ เขาไม่สามารถดำเนินการแบบสุ่มหรือทำซ้ำได้ มันเป็นเครื่องคิดเลขที่สามารถคำนวณบางอย่างได้ดีกว่ารุ่นก่อนมาก

ด้วยการระบาดของสงครามโลกครั้งที่สอง เบลล์ภายใต้การนำของ Stiebitz ได้สร้างคอมพิวเตอร์ชุดหนึ่งชื่อ Model II, Model III และ Model IV (คอมพิวเตอร์เชิงซ้อนจึงได้ชื่อว่า Model I) ส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นตามคำร้องขอของคณะกรรมการวิจัยการป้องกันประเทศ และอยู่ภายใต้การนำของใครอื่นนอกจากแวนเนวาร์ บุช Stibitz ปรับปรุงการออกแบบเครื่องจักรในแง่ของความอเนกประสงค์ของฟังก์ชันและความสามารถในการตั้งโปรแกรมที่มากขึ้น

ตัวอย่างเช่น เครื่องคำนวณ Ballistic (รุ่น III ต่อมา) ได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับความต้องการของระบบควบคุมการยิงต่อต้านอากาศยาน เริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 1944 ที่เมืองฟอร์ตบลิส รัฐเท็กซัส อุปกรณ์ดังกล่าวมีรีเลย์ 1400 ตัวและสามารถรันโปรแกรมการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดโดยลำดับคำสั่งบนเทปกระดาษแบบวนซ้ำ เทปที่มีข้อมูลอินพุตถูกจัดเตรียมแยกกัน และข้อมูลแบบตารางถูกจัดเตรียมแยกกัน ทำให้สามารถค้นหาค่าของฟังก์ชันตรีโกณมิติได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องคำนวณจริง วิศวกรของ Bell ได้พัฒนาวงจรการค้นหาพิเศษ (วงจรการล่าสัตว์) ซึ่งจะสแกนเทปไปข้างหน้า/ข้างหลัง และค้นหาที่อยู่ของค่าตารางที่ต้องการ โดยไม่คำนึงถึงการคำนวณ Stibitz พบว่าคอมพิวเตอร์ Model III ของเขาซึ่งคลิกรีเลย์ทั้งกลางวันและกลางคืนได้เข้ามาแทนที่คอมพิวเตอร์ 25-40 เครื่อง

ชั้นวางรีเลย์ Bell รุ่น III

รถ Model V ไม่มีเวลาดูการรับราชการทหารอีกต่อไป มันมีความหลากหลายและทรงพลังมากยิ่งขึ้น หากเราประเมินจำนวนคอมพิวเตอร์ที่ถูกเปลี่ยน จะมีขนาดใหญ่กว่ารุ่น III ประมาณสิบเท่า โมดูลคอมพิวเตอร์หลายโมดูลที่มีรีเลย์ 9 ตัวสามารถรับข้อมูลอินพุตจากหลายสถานี โดยที่ผู้ใช้เข้าสู่เงื่อนไขของงานที่แตกต่างกัน แต่ละสถานีดังกล่าวมีเครื่องอ่านเทปหนึ่งเครื่องสำหรับการป้อนข้อมูล และอีกห้าเครื่องสำหรับคำแนะนำ ทำให้สามารถเรียกรูทีนย่อยต่างๆ จากเทปหลักเมื่อคำนวณงานได้ โมดูลควบคุมหลัก (โดยพื้นฐานแล้วคืออะนาล็อกของระบบปฏิบัติการ) กระจายคำสั่งไปยังโมดูลคอมพิวเตอร์โดยขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งาน และโปรแกรมสามารถดำเนินการแยกย่อยตามเงื่อนไขได้ มันไม่ใช่แค่เครื่องคิดเลขอีกต่อไป

ปีแห่งปาฏิหาริย์: 1937

ปี 1937 ถือเป็นจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์ของคอมพิวเตอร์ ในปีนั้น แชนนอนและสติบิตซ์สังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างวงจรรีเลย์และฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ การค้นพบนี้ทำให้ Bell Labs สร้างซีรีส์เครื่องจักรดิจิทัลที่สำคัญ มันเป็นชนิดของ การขยายความ - หรือแม้แต่การทดแทน - เมื่อรีเลย์โทรศัพท์ที่เรียบง่ายโดยไม่เปลี่ยนรูปแบบทางกายภาพกลายเป็นศูนย์รวมของคณิตศาสตร์และตรรกะเชิงนามธรรม

ในปีเดียวกันนั้นในการตีพิมพ์ฉบับเดือนมกราคม การดำเนินการของสมาคมคณิตศาสตร์ลอนดอน ตีพิมพ์บทความโดยนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ อลัน ทัวริง เรื่อง “เกี่ยวกับตัวเลขที่คำนวณได้สัมพันธ์กับ ปัญหาการแก้ปัญหา"(เกี่ยวกับตัวเลขที่คำนวณได้ พร้อมการประยุกต์ใช้กับปัญหา Entscheidungs) มันอธิบายถึงเครื่องคอมพิวเตอร์สากล: ผู้เขียนแย้งว่ามันสามารถดำเนินการที่เทียบเท่ากับการกระทำของคอมพิวเตอร์ของมนุษย์ในเชิงตรรกะ ทัวริงซึ่งเข้าเรียนในระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันเมื่อปีที่แล้ว รู้สึกทึ่งกับวงจรรีเลย์เช่นกัน และเช่นเดียวกับบุช เขากังวลเกี่ยวกับภัยคุกคามในการทำสงครามกับเยอรมนีที่เพิ่มมากขึ้น ดังนั้นเขาจึงทำโปรเจ็กต์การเข้ารหัสด้านข้าง ซึ่งเป็นตัวคูณไบนารีที่สามารถใช้เพื่อเข้ารหัสการสื่อสารทางทหาร ทัวริงสร้างขึ้นจากรีเลย์ที่ประกอบในร้านขายเครื่องจักรของมหาวิทยาลัย

นอกจากนี้ในปี 1937 Howard Aiken ยังคิดถึงเครื่องคอมพิวเตอร์อัตโนมัติที่นำเสนออีกด้วย ไอเคนเป็นนักศึกษาปริญญาโทสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด เขาแบ่งปันการคำนวณอย่างยุติธรรมโดยใช้เพียงเครื่องคิดเลขเชิงกลและหนังสือตารางคณิตศาสตร์ที่พิมพ์ออกมา เขาเสนอการออกแบบที่จะขจัดกิจวัตรนี้ แตกต่างจากอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ ควรประมวลผลกระบวนการต่างๆ โดยอัตโนมัติและเป็นวงจร โดยใช้ผลลัพธ์ของการคำนวณครั้งก่อนเป็นข้อมูลป้อนเข้าในครั้งถัดไป

ในขณะเดียวกัน ที่ Nippon Electric Company วิศวกรโทรคมนาคม Akira Nakashima ได้สำรวจความเชื่อมโยงระหว่างวงจรรีเลย์และคณิตศาสตร์มาตั้งแต่ปี 1935 ในที่สุด ในปี 1938 เขาได้พิสูจน์ความเท่าเทียมกันของวงจรรีเลย์กับพีชคณิตแบบบูลีนอย่างอิสระ ซึ่งแชนนอนได้ค้นพบเมื่อปีที่แล้ว

ในกรุงเบอร์ลิน Konrad Zuse อดีตวิศวกรเครื่องบินที่เบื่อหน่ายกับการคำนวณอันไม่มีที่สิ้นสุดที่จำเป็นในที่ทำงาน กำลังมองหาเงินทุนสำหรับสร้างคอมพิวเตอร์เครื่องที่สอง เขาไม่สามารถทำให้อุปกรณ์กลไกเครื่องแรกของเขา นั่นคือ V1 ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ดังนั้นเขาจึงต้องการสร้างรีเลย์คอมพิวเตอร์ ซึ่งเขาพัฒนาร่วมกับเพื่อนของเขา ซึ่งเป็นวิศวกรโทรคมนาคม เฮลมุท ชไรเยอร์

Универсальность телефонных реле, выводы о математической логике, желание ярких умов избавиться от отупляющей работы — всё это переплелось и привело к возникновению представления о логической машине нового типа.

รุ่นที่ถูกลืม

ผลของการค้นพบและการพัฒนาในปี 1937 ต้องสุกงอมเป็นเวลาหลายปี สงครามได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นปุ๋ยที่ทรงพลังที่สุด และด้วยการถือกำเนิดขึ้น คอมพิวเตอร์รีเลย์ก็เริ่มปรากฏขึ้นทุกที่ที่มีความเชี่ยวชาญทางเทคนิคที่จำเป็น ตรรกะทางคณิตศาสตร์กลายเป็นโครงสร้างบังตาที่เป็นช่องสำหรับวิศวกรรมไฟฟ้า เครื่องคอมพิวเตอร์แบบตั้งโปรแกรมได้รูปแบบใหม่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นภาพร่างแรกของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่

นอกจากเครื่องจักรของ Stiebitz แล้ว ภายในปี 1944 สหรัฐฯ อาจมีเครื่องคิดเลขควบคุมลำดับอัตโนมัติของ Harvard Mark I/IBM (ASCC) ซึ่งเป็นผลมาจากข้อเสนอของ Aiken ชื่อซ้ำเกิดขึ้นเนื่องจากการเสื่อมถอยของความสัมพันธ์ระหว่างสถาบันการศึกษาและอุตสาหกรรม: ทุกคนอ้างสิทธิ์ในอุปกรณ์ Mark I/ASCC ใช้วงจรควบคุมรีเลย์ แต่หน่วยเลขคณิตหลักนั้นใช้สถาปัตยกรรมของเครื่องคิดเลขเชิงกลของ IBM ยานพาหนะถูกสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของสำนักงานการต่อเรือแห่งสหรัฐอเมริกา ผู้สืบทอดตำแหน่ง Mark II เริ่มปฏิบัติการในปี 1948 ที่สถานที่ทดสอบของกองทัพเรือ และการดำเนินงานทั้งหมดใช้รีเลย์ 13 ตัว

ในช่วงสงคราม Zuse ได้สร้างคอมพิวเตอร์รีเลย์หลายเครื่องซึ่งมีความซับซ้อนมากขึ้น จุดสุดยอดคือ V4 ซึ่งเหมือนกับ Bell Model V รวมการตั้งค่าสำหรับการเรียกรูทีนย่อยและดำเนินการแยกย่อยแบบมีเงื่อนไข เนื่องจากการขาดแคลนวัสดุในญี่ปุ่น การออกแบบของ Nakashima และเพื่อนร่วมชาติของเขาจึงไม่ได้ทำด้วยโลหะเลยจนกว่าประเทศจะฟื้นตัวจากสงคราม ในช่วงทศวรรษ 1950 กระทรวงการค้าต่างประเทศและอุตสาหกรรมที่จัดตั้งขึ้นใหม่ได้ให้ทุนสนับสนุนการสร้างเครื่องถ่ายทอดสัญญาณ 20 เครื่อง เครื่องที่สองเป็นสัตว์ประหลาดที่มีรีเลย์ XNUMX เครื่อง ฟูจิตสึซึ่งมีส่วนร่วมในการสร้างสรรค์ได้พัฒนาผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ของตนเอง

ทุกวันนี้เครื่องจักรเหล่านี้แทบจะลืมไปหมดแล้ว มีเพียงชื่อเดียวเท่านั้นที่ยังคงอยู่ในความทรงจำ - ENIAC สาเหตุของการลืมเลือนไม่เกี่ยวข้องกับความซับซ้อน ความสามารถ หรือความเร็ว คุณสมบัติทางการคำนวณและตรรกะของรีเลย์ที่ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัย สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ทุกชนิดที่สามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์ได้ จึงมีอุปกรณ์ที่คล้ายกันอีกเครื่องหนึ่งวางจำหน่าย - อิเล็กทรอนิกส์ สวิตช์ที่สามารถทำงานได้เร็วกว่ารีเลย์หลายร้อยเท่า

ความสำคัญของสงครามโลกครั้งที่สองในประวัติศาสตร์ของคอมพิวเตอร์ควรจะชัดเจนอยู่แล้ว สงครามที่เลวร้ายที่สุดกลายเป็นแรงผลักดันในการพัฒนาเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์ การเปิดตัวดังกล่าวทำให้มีทรัพยากรที่จำเป็นมากขึ้นในการเอาชนะข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัดของสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ รัชสมัยของคอมพิวเตอร์ระบบเครื่องกลไฟฟ้ามีอายุสั้น เช่นเดียวกับไททันส์ พวกเขาถูกโค่นล้มโดยลูก ๆ ของพวกเขา เช่นเดียวกับรีเลย์ สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เกิดขึ้นจากความต้องการของอุตสาหกรรมโทรคมนาคม และเพื่อค้นหาว่ามันมาจากไหน เราต้องย้อนประวัติศาสตร์ของเราย้อนกลับไปในช่วงเวลารุ่งอรุณแห่งยุควิทยุ

ที่มา: will.com