Bizning o'rni sxemalari yordamida boshqariladigan avtomatik telefon kalitlarining ko'tarilishi tasvirlangan. Bu safar biz olimlar va muhandislar raqamli kompyuterlarning birinchi - hozir unutilgan - avlodida rele sxemalarini qanday ishlab chiqqani haqida gapirmoqchimiz.
Estafeta zenitda
Esingizda bo'lsa, o'rni ishlashi oddiy printsipga asoslanadi: elektromagnit metall kalitni boshqaradi. Estafeta g'oyasi 1830-yillarda telegraf biznesidagi bir nechta tabiatshunoslar va tadbirkorlar tomonidan mustaqil ravishda taklif qilingan. Keyinchalik, XNUMX-asrning o'rtalarida ixtirochilar va mexaniklar releni telegraf tarmoqlarining ishonchli va ajralmas qismiga aylantirdilar. Aynan shu sohada estafeta hayoti o'zining eng yuqori cho'qqisiga chiqdi: u miniatyura qilindi va muhandislar avlodlari matematika va fizika bo'yicha rasmiy mashg'ulotlar o'tkazgan holda son-sanoqsiz dizaynlarni yaratdilar.
1870-asrning boshlarida nafaqat avtomatik kommutatsiya tizimlari, balki deyarli barcha telefon tarmog'i uskunalari o'rni qandaydir turini o'z ichiga olgan. Telefon aloqasidagi eng birinchi qo'llanishlardan biri XNUMX-yillarga borib taqaladi, qo'lda kommutatorlarda. Abonent telefon tutqichini (magnito tutqichini) aylantirganda, telefon stansiyasiga signal yuborilib, blender yoqildi. Blanker - bu o'rni bo'lib, u ishga tushirilganda, telefon operatorining kommutatsiya stoliga metall qopqoq tushishiga olib keladi, bu esa kiruvchi qo'ng'iroqni ko'rsatadi. Keyin yosh operator vilkasini ulagichga kiritdi, o'rni qayta tiklandi, shundan so'ng elektromagnit tomonidan bu holatda ushlab turilgan qopqoqni yana ko'tarish mumkin edi.
1924 yilga kelib, ikki Bell muhandisi yozganlaridek, odatiy qo'lda telefon stantsiyasi 10 40 ga yaqin abonentga xizmat ko'rsatdi. Uning uskunasida 65-10 ming o'rni bor edi, ularning umumiy magnit kuchi "XNUMX tonnani ko'tarish uchun etarli" edi. Mashina kalitlari bo'lgan yirik telefon stantsiyalarida bu xususiyatlar ikkiga ko'paytirildi. AQSh telefon tizimida millionlab relelar ishlatilgan va telefon stansiyalari avtomatlashtirilganligi sababli ularning soni doimiy ravishda oshib borardi. Bitta telefon aloqasiga telefon stansiyalarining soni va jihozlariga qarab bir necha yuzdan bir necha yuzgacha rele orqali xizmat ko'rsatish mumkin.
Bell korporatsiyasining sho''ba korxonasi bo'lgan Western Electric zavodlari juda ko'p turdagi relelarni ishlab chiqardi. Muhandislar shu qadar ko'p modifikatsiyani yaratdilarki, eng murakkab it yetishtiruvchilar yoki kaptar boquvchilar bu xilma-xillikka hasad qilishadi. O'rnimizni ishlash tezligi va sezgirligi optimallashtirildi va o'lchamlari qisqartirildi. 1921 yilda Western Electric yuzta asosiy turdagi deyarli 5 million rele ishlab chiqardi. Eng mashhuri E tipidagi universal o'rni, og'irligi bir necha o'nlab gramm bo'lgan tekis, deyarli to'rtburchaklar qurilma edi. Ko'pincha, u shtamplangan metall qismlardan tayyorlangan, ya'ni ishlab chiqarishda texnologik jihatdan rivojlangan. Korpus kontaktlarni changdan va qo'shni qurilmalarning induktsiyali oqimlaridan himoya qildi: odatda o'rni bir-biriga yaqin, yuzlab va minglab o'rni bo'lgan raflarda o'rnatildi. Hammasi bo'lib 3 turdagi E varianti ishlab chiqilgan bo'lib, ularning har biri turli xil o'rash va kontakt konfiguratsiyasiga ega.
Tez orada bu o'rni eng murakkab kalitlarda qo'llanila boshlandi.
Koordinatali kommutator
1910-yilda Shvetsiya telefon bozorining katta qismini (o‘nlab yillar davomida, deyarli barchasini) nazorat qilgan davlat korporatsiyasi Royal Telegrafverket muhandisi Gotthilf Betulanderning fikri bor edi. U butunlay rele asosidagi avtomatik kommutatsiya tizimlarini qurish orqali Telegrafverket faoliyati samaradorligini sezilarli darajada oshirishi mumkinligiga ishondi. Aniqrog'i, o'rni matritsalari bo'yicha: telefon liniyalariga ulangan po'lat rodlar panjaralari, rodlarning kesishgan joylarida o'rni bilan. Bunday kalit toymasin yoki aylanadigan kontaktlarga asoslangan tizimlarga qaraganda tezroq, ishonchliroq va texnik xizmat ko'rsatish osonroq bo'lishi kerak.
Bundan tashqari, Betulander tizimning tanlash va ulanish qismlarini mustaqil o'rni sxemalariga ajratish mumkin degan fikrni ilgari surdi. Tizimning qolgan qismi faqat ovozli kanal yaratish uchun ishlatilishi kerak, keyin esa boshqa qo'ng'iroqni boshqarish uchun bo'sh bo'lishi kerak. Ya'ni, Betulander keyinchalik "umumiy nazorat" deb nomlangan g'oyani o'ylab topdi.
U kiruvchi qo'ng'iroq raqamini saqlaydigan sxemani "magnitafon" deb atadi (boshqa atama - registr). Va tarmoqdagi mavjud ulanishni topadigan va "belgilaydigan" sxema "marker" deb ataladi. Muallif o'z tizimini patentladi. Bir nechta shunday stantsiyalar Stokgolm va Londonda paydo bo'lgan. Va 1918 yilda Betulander Amerika innovatsiyasi haqida bilib oldi: besh yil oldin Bell muhandisi Jon Reynolds tomonidan yaratilgan koordinatali kalit. Ushbu kalit Betulanderning dizayniga juda o'xshash edi, lekin u ishlatilgan n+m xizmat rölesi n+m matritsa tugunlari, bu telefon stansiyalarini yanada kengaytirish uchun ancha qulay edi. Ulanish vaqtida ushlab turish paneli pianino torini "barmoqlar" bilan qisadi va tanlash paneli boshqa qo'ng'iroqqa ulanish uchun matritsa bo'ylab harakatlanadi. Keyingi yili Betulander bu g'oyani o'zining kalit dizayniga kiritdi.
Ammo ko'pchilik muhandislar Betulanderning yaratilishini g'alati va keraksiz murakkab deb hisoblashdi. Shvetsiyaning yirik shaharlari tarmoqlarini avtomatlashtirish uchun kommutatsiya tizimini tanlash vaqti kelganida, Telegrafverket Ericsson tomonidan ishlab chiqilgan dizaynni tanladi. Betulander kalitlari faqat qishloq joylaridagi kichik telefon stantsiyalarida ishlatilgan: o'rni Ericsson kalitlarining motorli avtomatizatsiyasidan ko'ra ishonchliroq edi va har bir almashinuvda texnik xizmat ko'rsatish bo'yicha mutaxassislarni talab qilmadi.
Biroq, amerikalik telefon muhandislari bu borada boshqacha fikrda edi. 1930 yilda Bell Labs mutaxassislari Shvetsiyaga kelishdi va "koordinata almashtirish modulining parametrlaridan juda hayratda qolishdi". Amerikaliklar qaytib kelgach, ular darhol yirik shaharlardagi panel kalitlarini almashtirib, 1-sonli koordinatalar tizimi deb nomlanuvchi tizim ustida ishlay boshladilar. 1938 yilga kelib, Nyu-Yorkda ikkita shunday tizim o'rnatildi. Tez orada ular shahar telefon stantsiyalari uchun standart uskunaga aylandi, to 30 yildan ko'proq vaqt o'tgach, elektron kalitlar ularni almashtirdi.
X-Switch №1 ning eng qiziqarli komponenti Bellda ishlab chiqilgan yangi, murakkabroq marker edi. U bir-biriga ulangan bir nechta koordinata modullari orqali qo'ng'iroq qiluvchidan qo'ng'iroq qiluvchiga bepul marshrutni izlash va shu bilan telefon aloqasini yaratish uchun mo'ljallangan edi. Marker, shuningdek, har bir ulanishni bepul/band holati uchun sinab ko'rishi kerak edi. Bu shartli mantiqni qo'llashni talab qildi. Tarixchi Robert Chapuis yozganidek:
Tanlov shartli, chunki bepul ulanish faqat uning chiqishi sifatida keyingi darajaga bepul ulanishga ega bo'lgan tarmoqqa kirishni ta'minlasagina amalga oshiriladi. Agar bir nechta ulanishlar to'plami kerakli shartlarni qondirsa, u holda "imtiyozli mantiq" eng kam ulanishlardan birini tanlaydi ...
Koordinatali kalit texnologik g'oyalarni o'zaro urug'lantirishning ajoyib namunasidir. Betulander o'zining to'liq o'tkazgichli kalitini yaratdi, so'ngra uni Reynolds kommutatsiya matritsasi bilan takomillashtirdi va natijada olingan dizaynning ishlashini isbotladi. Keyinchalik AT&T muhandislari ushbu gibrid kalitni qayta loyihalashtirdilar, uni takomillashtirdilar va №1 Koordinatalar tizimini yaratdilar. Keyinchalik bu tizim ikkita dastlabki kompyuterning tarkibiy qismiga aylandi, ulardan biri hozirda hisoblash tarixidagi muhim bosqich sifatida tanilgan.
Matematik mehnat
O'rni va ularning elektron qarindoshlari hisoblashda inqilob qilishga qanday va nima uchun yordam berganini tushunish uchun bizga hisob dunyosiga qisqacha kirish kerak. Undan so'ng, nima uchun hisoblash jarayonlarini optimallashtirish uchun yashirin talab borligi aniq bo'ladi.
XNUMX-asr boshlariga kelib, zamonaviy fan va texnikaning butun tizimi matematik hisob-kitoblarni amalga oshiruvchi minglab odamlarning mehnatiga asoslangan edi. Ular chaqirildi kompyuterlar (kompyuterlar) [Chalkashmaslik uchun ushbu atama butun matnda qo'llaniladi kompyuterlar. - Eslatma. qator]. 1820-yillarda Charlz Bebbij yaratgan (garchi uning apparatida mafkuraviy salaflar bo'lsa ham). Uning asosiy vazifasi matematik jadvallarni qurishni avtomatlashtirish edi, masalan, navigatsiya uchun (trigonometrik funktsiyalarni 0 daraja, 0,01 daraja, 0,02 daraja va boshqalarda polinom yaqinlashish orqali hisoblash). Astronomiyada matematik hisob-kitoblarga ham katta talab bor edi: teleskopik kuzatuvlarning xom ashyo natijalarini osmon sferasining qat'iy belgilangan hududlarida (kuzatishlar vaqti va sanasiga qarab) qayta ishlash yoki yangi ob'ektlarning orbitalarini aniqlash kerak edi (masalan, Halley kometasi).
Bebbij davridan boshlab hisoblash mashinalariga bo'lgan ehtiyoj ko'p marta oshdi. Elektr energetika kompaniyalari o'ta murakkab dinamik xususiyatlarga ega magistral elektr uzatish tizimlarining xatti-harakatlarini tushunishlari kerak edi. Bessemer po'lat qurollari, ufq bo'ylab chig'anoqlarni uloqtirishga qodir (va shuning uchun nishonni to'g'ridan-to'g'ri kuzatish tufayli ular endi nishonga olinmadi) tobora aniqroq ballistik jadvallarni talab qildi. Katta hajmdagi matematik hisob-kitoblarni o'z ichiga olgan yangi statistik vositalar (masalan, eng kichik kvadratlar usuli) fanda ham, o'sib borayotgan davlat apparatida ham tobora ko'proq foydalanilmoqda. Universitetlarda, davlat idoralarida va sanoat korporatsiyalarida hisoblash bo'limlari paydo bo'ldi, ular odatda ayollarni jalb qildilar.
Mexanik kalkulyatorlar faqat hisob-kitoblar muammosini osonlashtirdi, lekin uni hal qilmadi. Kalkulyatorlar arifmetik operatsiyalarni tezlashtirdi, ammo har qanday murakkab ilmiy yoki muhandislik muammosi yuzlab yoki minglab operatsiyalarni talab qildi, ularning har birini (inson) kalkulyator qo'lda bajarishi, barcha oraliq natijalarni diqqat bilan qayd etishi kerak edi.
Matematik hisoblar muammosiga yangi yondashuvlarning paydo bo'lishiga bir qancha omillar yordam berdi. Kechasi o'z vazifalarini alam bilan hisoblab chiqqan yosh olim va muhandislar qo'l-ko'zlariga dam berishni xohladilar. Loyiha menejerlari, ayniqsa Birinchi Jahon urushidan keyin ko'plab kompyuterlarning maoshlari uchun ko'proq pul ajratishga majbur bo'lishdi. Nihoyat, ko'plab ilg'or ilmiy va muhandislik muammolarini qo'lda hisoblash qiyin edi. Bu omillarning barchasi bir qator kompyuterlarning yaratilishiga olib keldi, ular ustida ish Massachusets Texnologiya Instituti (MIT) elektrotexnika muhandisi Vannevar Bush boshchiligida olib borildi.
Differensial analizator
Shu paytgacha tarix ko'pincha shaxsiy bo'lmagan, ammo endi biz aniq odamlar haqida ko'proq gapirishni boshlaymiz. Shuhrat panelli kalit, E tipidagi reley va ishonchli marker sxemasini yaratuvchilarga o'tdi. Ular haqida hatto biografik latifalar ham saqlanib qolmagan. Ularning hayotlari haqida ommaga ochiq bo'lgan yagona dalil bu ular yaratgan mashinalarning fotoalbom qoldiqlari.
Endi biz odamlar va ularning o'tmishini chuqurroq tushunishimiz mumkin. Ammo biz uydagi chodirlarda va ustaxonalarda qattiq ishlaganlarni - Morze va Veyl, Bell va Uotsonni endi uchratmaymiz. Birinchi jahon urushining oxiriga kelib, qahramon kashfiyotchilar davri deyarli tugadi. Tomas Edisonni o'tish davri figurasi deb hisoblash mumkin: karerasining boshida u yollangan ixtirochi edi va oxiriga kelib u "ixtiro fabrikasi" egasiga aylandi. O'sha paytga kelib, eng ko'zga ko'ringan yangi texnologiyalarni ishlab chiqish tashkilotlar - universitetlar, korporativ tadqiqot bo'limlari, hukumat laboratoriyalari sohasiga aylandi. Ushbu bo'limda biz gaplashadigan odamlar shunday tashkilotlarga tegishli edi.
Masalan, Vannevar Bush. U MITga 1919 yilda, 29 yoshida kelgan. 20 yildan bir oz ko'proq vaqt o'tgach, u Qo'shma Shtatlarning Ikkinchi Jahon urushidagi ishtirokiga ta'sir ko'rsatgan va hukumat mablag'larini ko'paytirishga yordam bergan odamlardan biri bo'lib, hukumat, akademiya va fan va texnologiya rivoji o'rtasidagi munosabatlarni abadiy o'zgartirdi. Ammo ushbu maqolaning maqsadlari uchun biz 1920-yillarning o'rtalarida Bush laboratoriyasida ishlab chiqilgan va matematik hisoblar muammosini hal qilish uchun mo'ljallangan bir qator mashinalar bilan qiziqamiz.
Yaqinda Boston markazidan Kembrijdagi Charlz daryosi qirg'og'iga ko'chib o'tgan MIT sanoat ehtiyojlari bilan chambarchas bog'liq edi. Bushning o'zi, professorlikdan tashqari, elektronika sohasidagi bir nechta korxonalarda moliyaviy manfaatlarga ega edi. Shuning uchun Busch va uning shogirdlarini yangi hisoblash qurilmasi ustida ishlashga undagan muammo energiya sanoatida paydo bo'lganligi ajablanarli emas: eng yuqori yuk sharoitida elektr uzatish liniyalarining xatti-harakatlarini simulyatsiya qilish. Shubhasiz, bu kompyuterlarning ko'plab mumkin bo'lgan ilovalaridan biri edi: hamma joyda zerikarli matematik hisoblar olib borildi.
Busch va uning hamkasblari dastlab mahsulot integraflari deb nomlangan ikkita mashinani qurdilar. Ammo eng mashhur va muvaffaqiyatli MIT mashinasi boshqasi edi - differensial analizator, 1931 yilda yakunlangan. U elektr energiyasini uzatish bilan bog'liq muammolarni hal qildi, elektronlar orbitalarini, Yer magnit maydonidagi kosmik nurlanish traektoriyalarini hisobladi va boshqa ko'p narsalarni qildi. Hisoblash kuchiga muhtoj bo'lgan butun dunyo tadqiqotchilari 1930-yillarda differensial analizatorning o'nlab nusxalari va variatsiyalarini yaratdilar. Ba'zilari hatto Mekkanodan (brendning amerikalik bolalar qurilish to'plamlarining inglizcha analogi). ).
Differensial analizator - bu analog kompyuter. Matematik funktsiyalar aylanadigan metall rodlar yordamida hisoblab chiqilgan, ularning har birining aylanish tezligi ba'zi miqdoriy qiymatlarni aks ettirgan. Dvigatel mustaqil novda - o'zgaruvchini (odatda u vaqtni ifodalagan) haydab yubordi, bu esa o'z navbatida mexanik ulanishlar orqali boshqa rodlarni (turli xil differentsial o'zgaruvchilar) aylantirdi va kirish aylanish tezligiga qarab funktsiya hisoblab chiqildi. Hisoblash natijalari qog'ozga egri chiziq shaklida chizilgan. Eng muhim komponentlar integratorlar - disklar sifatida aylanadigan g'ildiraklar edi. Integratorlar zerikarli qo'lda hisoblarsiz egri chiziqning integralini hisoblashlari mumkin edi.
Differensial analizator. Integral modul - ko'tarilgan qopqoqli, derazaning yon tomonida hisob-kitoblar natijalari bilan jadvallar va o'rtada - hisoblash novdalari to'plami.
Analizator komponentlarining hech birida diskret kommutatsiya rölesi yoki raqamli kalitlar mavjud emas edi. Xo'sh, nima uchun biz ushbu qurilma haqida gapirayapmiz? Javob shunday to'rtinchi oilaviy mashina.
1930-yillarning boshlarida Bush analizatorni yanada rivojlantirish uchun mablag' olish uchun Rokfeller jamg'armasiga murojaat qila boshladi. Jamg‘armaning tabiiy fanlar bo‘limi boshlig‘i Uorren Uiver avvaliga ishonchsiz edi. Muhandislik uning mutaxassislik sohasi emas edi. Ammo Busch o'zining yangi mashinasining ilmiy qo'llanmalar uchun cheksiz imkoniyatlarini ta'kidladi, ayniqsa matematik biologiyada, Weaverning uy hayvonlari loyihasi. Bush, shuningdek, analizatorda ko'plab yaxshilanishlarni va'da qildi, jumladan, "telefon kommutatori kabi analizatorni bir muammodan ikkinchisiga tezda almashtirish qobiliyati". 1936 yilda uning sa'y-harakatlari yangi qurilma yaratish uchun 85 XNUMX AQSh dollari miqdorida grant bilan taqdirlandi, keyinchalik u Rokfellerning differentsial analizatori deb nomlandi.
Amaliy kompyuter sifatida bu analizator katta yutuq emas edi. MIT vitse-prezidenti va muhandislik dekani bo'lgan Bush rivojlanishni boshqarishga ko'p vaqt ajrata olmadi. Darhaqiqat, u tez orada o'z lavozimini tark etdi va Vashingtondagi Karnegi instituti raisi lavozimini egalladi. Bush urush yaqinlashayotganini sezdi va u harbiylarning ehtiyojlariga xizmat qiladigan bir qancha ilmiy va sanoat g'oyalariga ega edi. Ya'ni, u hokimiyat markaziga yaqinroq bo'lishni, u erda muayyan masalalarni hal qilishda samaraliroq ta'sir ko'rsatishni xohlardi.
Shu bilan birga, yangi dizayn bilan bog'liq bo'lgan texnik muammolar laboratoriya xodimlari tomonidan hal qilindi va ular tez orada harbiy muammolar ustida ishlashga yo'naltirila boshlandi. Rokfeller mashinasi faqat 1942 yilda qurib bitkazildi. Harbiylar buni artilleriya uchun ballistik stollarni ishlab chiqarish uchun foydali deb topdilar. Ammo tez orada bu qurilma sof tutildi raqamli kompyuterlar - raqamlarni fizik miqdorlar sifatida emas, balki mavhum ravishda, o'tish joylaridan foydalangan holda ifodalaydi. Shunday bo'ldiki, Rokfeller analizatorining o'zi o'rni zanjirlaridan iborat juda ko'p shunga o'xshash kalitlardan foydalangan.
Shannon
1936 yilda Klod Shennon atigi 20 yoshda edi, lekin u allaqachon Michigan universitetini elektrotexnika va matematika bo'yicha bakalavr darajasi bilan tugatgan edi. Uni MITga e'lonlar taxtasiga mahkamlangan varaq olib keldi. Vannevar Bush differensial analizator ustida ishlash uchun yangi yordamchi qidirayotgan edi. Shennon o'z arizasini ikkilanmasdan topshirdi va tez orada yangi qurilma shakllana boshlashdan oldin yangi muammolar ustida ishlamoqda.
Shennon Bushga o'xshamasdi. U na tadbirkor, na akademik imperiya quruvchi, na ma'mur edi. U butun umri davomida o'yinlarni, boshqotirmalarni va o'yin-kulgilarni yaxshi ko'rardi: shaxmat, jongler, labirintlar, kriptogrammalar. O'z davrining ko'plab erkaklari singari, urush paytida Shennon o'zini jiddiy biznesga bag'ishladi: u Bell laboratoriyasida hukumat shartnomasi bo'yicha lavozimni egallagan, bu uning zaif tanasini harbiy xizmatdan himoya qilgan. Bu davrda uning yong'in nazorati va kriptografiya bo'yicha olib borgan tadqiqotlari o'z navbatida axborot nazariyasi bo'yicha muhim ishlarga olib keldi (biz bu haqda gapirmaymiz). 1950-yillarda, urush va uning oqibatlari to'xtagach, Shennon MITda dars berishga qaytdi va bo'sh vaqtini o'yin-kulgilarga sarfladi: faqat Rim raqamlari bilan ishlaydigan kalkulyator; mashina, yoqilganda, undan mexanik qo'l paydo bo'ldi va mashinani o'chirib qo'ydi.
Shennon duch kelgan Rokfeller mashinasining tuzilishi mantiqan 1931 yildagi analizator bilan bir xil edi, lekin u butunlay boshqa jismoniy komponentlardan qurilgan. Busch eski mashinalardagi novdalar va mexanik uzatmalar ulardan foydalanish samaradorligini pasaytirishini tushundi: hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun mashinani sozlash kerak edi, bu esa malakali mexaniklarning ko'p odam-soatini talab qiladi.
Yangi analizator bu kamchilikni yo'qotdi. Uning dizayni novdalar bilan stolga emas, balki Bell Labs tomonidan hadya qilingan ortiqcha prototip bo'lgan o'zaro faoliyat diskli kommutatorga asoslangan edi. Quvvatni markaziy mildan uzatish o'rniga, har bir integral modul mustaqil ravishda elektr motori tomonidan boshqarildi. Mashinani yangi muammoni hal qilish uchun sozlash uchun integratorlarni kerakli ketma-ketlikda ulash uchun koordinata matritsasidagi relelarni sozlash kifoya edi. Teshikli lentani o'qish moslamasi (boshqa telekommunikatsiya qurilmasidan, rulonli teletaypdan olingan) mashinaning konfiguratsiyasini o'qiydi va rele sxemasi lentadagi signalni matritsa uchun boshqaruv signallariga aylantirdi - bu integratorlar o'rtasida bir qator telefon qo'ng'iroqlarini o'rnatishga o'xshaydi.
Yangi mashina nafaqat ancha tez va oson sozlangan, balki avvalgisiga qaraganda tezroq va aniqroq edi. U yanada murakkab muammolarni hal qila olardi. Bugungi kunda ushbu kompyuterni ibtidoiy, hatto ekstravagant deb hisoblash mumkin, ammo o'sha paytda kuzatuvchilarga u ishda qandaydir ajoyib yoki ehtimol dahshatli aql bo'lib tuyulardi:
Asosan, bu matematik robot. Elektr bilan ishlaydigan avtomat inson miyasini og'ir hisob-kitoblar va tahlillar yukidan xalos qilish uchungina emas, balki aql bilan hal qilib bo'lmaydigan matematik muammolarga hujum qilish va hal qilish uchun mo'ljallangan.
Shennon qog'oz lentadagi ma'lumotlarni "miya" uchun ko'rsatmalarga aylantirishga e'tibor qaratdi va bu operatsiya uchun rele davri javobgar edi. U Michigandagi aspiranturada o'qigan mantiqiy algebraning matematik tuzilmalari bilan sxema tuzilishi o'rtasidagi muvofiqlikni payqadi. Bu operandlari bo'lgan algebra TRUE va FALSE, va operatorlar tomonidan - VA, YOKI, EMAS va hokazo. Mantiqiy gaplarga mos keladigan algebra.
1937 yilning yozini Manxettendagi Bell laboratoriyasida (rele sxemalari haqida fikr yuritish uchun ideal joy) ishlagandan so'ng, Shennon "Rele va kommutatsiya sxemalarining ramziy tahlili" nomli magistrlik dissertatsiyasini yozdi. Alan Turingning bir yil oldingi ishi bilan bir qatorda, Shennonning tezislari hisoblash fanining asosini tashkil etdi.
1940 va 1950-yillarda Shennon bir nechta hisoblash/mantiqiy mashinalarni qurdi: THROBAC Roman hisob-kitob kalkulyatori, shaxmat o'yinining oxiri mashinasi va Teseus, elektromexanik sichqonchani harakatlantirgan labirint (rasmda)
Shennon taklifli mantiqiy tenglamalar tizimini mexanik ravishda to'g'ridan-to'g'ri rele kalitlarining fizik sxemasiga aylantirish mumkinligini aniqladi. U shunday xulosaga keldi: "So'zlar yordamida cheklangan miqdordagi qadamlarda tasvirlanishi mumkin bo'lgan deyarli har qanday operatsiya AGAR, VA, OR va hokazolarni o'rni yordamida avtomatik ravishda bajarish mumkin. Masalan, ketma-ket ulangan ikkita boshqariladigan kalit o'rni mantiqiy hosil qiladi И: Kalitlarni yopish uchun ikkala elektromagnit yoqilganda, oqim asosiy sim orqali oqadi. Shu bilan birga, parallel shaklda ulangan ikkita o'rni YoKI: Elektromagnitlardan biri tomonidan faollashtirilgan asosiy sxema bo'ylab oqim oqadi. Bunday mantiqiy sxemaning chiqishi, o'z navbatida, (A) kabi murakkabroq mantiqiy operatsiyalarni ishlab chiqarish uchun boshqa o'rni elektromagnitlarini boshqarishi mumkin. И B) yoki (C И G).
Shennon dissertatsiyasini uning usuli yordamida yaratilgan sxemalarning bir nechta misollarini o'z ichiga olgan ilova bilan yakunladi. Boolean algebrasi operatsiyalari ikkilik arifmetik operatsiyalarga juda o'xshash bo'lganligi sababli (ya'ni, ikkilik raqamlardan foydalangan holda), u releni qanday qilib "ikkilikdagi elektr qo'shimchasiga" yig'ish mumkinligini ko'rsatdi - biz uni ikkilik qo'shimcha deb ataymiz. Bir necha oy o'tgach, Bell Labs olimlaridan biri o'zining oshxona stoliga shunday qo'shimchani yasadi.
Stibitz
Manxettendagi Bell Labs shtab-kvartirasining matematika bo'limi tadqiqotchisi Jorj Stibitz 1937 yil qorong'u noyabr oqshomida uyiga g'alati jihozlar to'plamini olib keldi. Quruq batareya xujayralari, apparat panellari uchun ikkita kichik chiroq va axlat qutisida joylashgan bir nechta tekis U tipidagi o'rni. Bir nechta simlar va ba'zi keraksiz narsalarni qo'shib, u ikkita bir xonali ikkilik raqamlarni (kirish kuchlanishining mavjudligi yoki yo'qligi bilan ifodalanadi) qo'shishi va lampochkalar yordamida ikki xonali sonni chiqarishi mumkin bo'lgan qurilmani yig'di: biri yoqilgan, nol. o'chirish uchun.
Ikkilik Stiebitz qo'shgich
Ma'lumoti bo'yicha fizik bo'lgan Stiebitzdan o'rni magnitlarining fizik xususiyatlarini baholash so'ralgan. U rele bilan hech qanday tajribaga ega emas edi va shuning uchun ularni Bell telefon sxemalarida foydalanishni o'rganishdan boshladi. Tez orada Jorj ba'zi sxemalar va ikkilik arifmetik operatsiyalar o'rtasidagi o'xshashlikni payqadi. Qiziq, u yon loyihasini oshxona stoliga yig'di.
Dastlab, Stiebitzning estafeta bilan shug'ullanishi Bell Labs rahbariyatida unchalik qiziqish uyg'otmadi. Ammo 1938 yilda tadqiqot guruhi rahbari Jorjdan uning kalkulyatorlarini murakkab raqamlar bilan arifmetik operatsiyalarda ishlatish mumkinmi, deb so'radi. a+biqayerda i manfiy sonning kvadrat ildizi). Ma'lum bo'lishicha, Bell Labs'dagi bir nechta hisoblash bo'limlari allaqachon ingrab turishgan, chunki ular doimiy ravishda bunday raqamlarni ko'paytirish va bo'lishlari kerak edi. Bitta murakkab sonni ko‘paytirish ish stoli kalkulyatorida to‘rtta arifmetik amalni bajarishni, bo‘lish uchun esa 16 ta amalni bajarishni talab qildi. Stibitz muammoni hal qila olishini aytdi va bunday hisob-kitoblar uchun mashina sxemasini ishlab chiqdi.
Telefon muhandisi Samuel Uilyams tomonidan metallga ishlangan yakuniy dizayn "Kompleks raqamli kompyuter" yoki qisqacha "Kompleks kompyuter" deb nomlangan va 1940 yilda ishga tushirilgan. Hisoblash uchun 450 ta o'rni ishlatilgan, oraliq natijalar o'nta koordinatali kalitda saqlangan. Ma'lumotlar rulonli teletayp yordamida kiritildi va qabul qilindi. Bell Labs bo'limlari uchta shunday teletaypni o'rnatdi, bu esa hisoblash quvvatiga katta ehtiyoj borligini ko'rsatadi. Relelar, matritsalar, teletayplar - har jihatdan bu Bell tizimining mahsuloti edi.
Kompleks kompyuterning eng yaxshi soati 11 yil 1940 sentyabrda sodir bo'ldi. Stiebitz Dartmut kollejidagi Amerika matematika jamiyatining yig'ilishida kompyuter haqida hisobot taqdim etdi. U 400 kilometr uzoqlikdagi Manxettendagi Kompleks kompyuterga telegraf ulanadigan teletayp o'rnatilishiga rozi bo'ldi. Qiziqqanlar teletaypga borib, klaviaturada muammoning shartlarini kiritib, teletayp bir daqiqadan kamroq vaqt ichida qanday qilib sehrli tarzda natijani chop etishini ko'rishlari mumkin edi. Yangi mahsulotni sinovdan o'tkazganlar orasida Jon Mauchli va Jon fon Neyman ham bor edi, ularning har biri bizning hikoyamizni davom ettirishda muhim rol o'ynaydi.
Uchrashuv ishtirokchilari kelajak dunyosining qisqacha ko'rinishini ko'rdilar. Keyinchalik, kompyuterlar shunchalik qimmatga tushdiki, foydalanuvchi boshqaruv konsoli oldida iyagini tirnab, keyin nima yozishni o'ylab, ma'murlar ularni bo'sh o'tirishga qodir emas edi. Kelgusi 20 yil ichida olimlar umumiy maqsadli kompyuterlarni qanday qurish haqida o'ylashadi, ular sizdan har doim ma'lumotlarni kiritishingizni kutadi, hatto siz boshqa narsa ustida ishlayotganingizda ham. Va keyin bu interaktiv hisoblash rejimi kun tartibiga aylanmaguncha yana 20 yil o'tadi.
1960-yillarda Dartmut interaktiv terminalining orqasida Stiebitz. Dartmut kolleji interaktiv hisoblash sohasida kashshof bo'lgan. Stiebitz 1964 yilda kollej professori bo'ldi
Ajablanarlisi shundaki, u hal qiladigan muammolarga qaramay, Complex Computer, zamonaviy standartlarga ko'ra, umuman kompyuter emas. U murakkab sonlar ustida arifmetik amallarni bajarishi va, ehtimol, boshqa shunga o'xshash muammolarni hal qilishi mumkin, ammo umumiy maqsadli muammolarni emas. Bu dasturlashtirilmagan. U tasodifiy tartibda yoki takroriy operatsiyalarni bajara olmadi. Bu o'zidan oldingilariga qaraganda ma'lum hisoblarni ancha yaxshi bajarishga qodir kalkulyator edi.
Ikkinchi jahon urushi boshlanishi bilan Bell Shtibits boshchiligida Model II, Model III va Model IV (Murakkab kompyuter, shunga mos ravishda I Model nomini oldi) nomli kompyuterlar seriyasini yaratdi. Ularning aksariyati Milliy mudofaa tadqiqotlari qo'mitasining talabiga binoan qurilgan va uni Vannevar Bushdan boshqa hech kim boshqarmagan. Stibitz funktsiyalarning ko'p qirraliligi va dasturlash qobiliyati nuqtai nazaridan mashinalarning dizaynini yaxshiladi.
Masalan, ballistik kalkulyator (keyinchalik Model III) zenit-olovni boshqarish tizimlari ehtiyojlari uchun ishlab chiqilgan. U 1944 yilda Texas shtatidagi Fort Blissda foydalanishga topshirilgan. Qurilma 1400 ta releni o'z ichiga olgan va ilmoqli qog'oz lentadagi ko'rsatmalar ketma-ketligi bilan aniqlangan matematik operatsiyalar dasturini bajarishi mumkin edi. Kirish ma'lumotlari bo'lgan lenta alohida, jadvalli ma'lumotlar esa alohida ta'minlangan. Bu, masalan, trigonometrik funktsiyalarning qiymatlarini haqiqiy hisob-kitoblarsiz tezda topish imkonini berdi. Bell muhandislari hisob-kitoblardan qat'i nazar, lentani oldinga / orqaga skanerdan o'tkazadigan va kerakli jadval qiymatining manzilini qidiradigan maxsus qidiruv sxemalarini (ov sxemalarini) ishlab chiqdilar. Stibitz uning III Model kompyuteri kechayu kunduz releni bosish orqali 25-40 ta kompyuterni almashtirganini aniqladi.
Bell Model III o'rni tokchalari
Model V mashinasi endi harbiy xizmatni ko'rishga ulgurmadi. U yanada ko'p qirrali va kuchliroq bo'ldi. Agar u almashtirilgan kompyuterlar sonini baholasak, u Model III dan taxminan o'n baravar ko'p edi. 9 ming o'rni bo'lgan bir nechta hisoblash modullari bir nechta stantsiyalardan kirish ma'lumotlarini olishlari mumkin edi, bu erda foydalanuvchilar turli vazifalar shartlarini kiritdilar. Har bir bunday stantsiyada ma'lumotlarni kiritish uchun bittadan magnitafonli o'quvchi va ko'rsatmalar uchun beshtasi bor edi. Bu vazifani hisoblashda asosiy lentadan turli xil pastki dasturlarni chaqirish imkonini berdi. Asosiy boshqaruv moduli (aslida operatsion tizimning analogi) mavjudligiga qarab hisoblash modullari o'rtasida ko'rsatmalarni taqsimlaydi va dasturlar shartli tarmoqlarni bajarishi mumkin edi. Bu endi oddiy kalkulyator emas edi.
Mo''jizalar yili: 1937 yil
1937 yilni hisoblash texnikasi tarixida burilish davri deb hisoblash mumkin. O'sha yili Shennon va Stibitz o'rni sxemalari va matematik funktsiyalar o'rtasidagi o'xshashlikni payqashdi. Ushbu topilmalar Bell Labsni bir qator muhim raqamli mashinalarni yaratishga olib keldi. Bu qandaydir edi - yoki hatto almashtirish - kamtarona telefon relesi jismoniy shaklini o'zgartirmasdan, mavhum matematika va mantiqning timsoliga aylanganda.
Xuddi shu yili nashrning yanvar sonida London matematika jamiyati ma'lumotlari Britaniya matematigi Alan Turingning “Hisoblanuvchi raqamlar haqida "(Hisoblash mumkin bo'lgan raqamlar to'g'risida, Entscheidungsproblemga ariza bilan). Unda universal hisoblash mashinasi tasvirlangan: muallif u mantiqiy jihatdan inson kompyuterlari harakatlariga teng bo‘lgan amallarni bajarishi mumkinligini ta’kidlagan. O'tgan yili Prinston universitetida aspiranturaga o'qishga kirgan Turing ham rele sxemalari bilan qiziqdi. Va xuddi Bush singari u ham Germaniya bilan urush xavfi kuchayib borayotganidan xavotirda. Shunday qilib, u yon kriptografiya loyihasini oldi - harbiy aloqalarni shifrlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan ikkilik multiplikator. Tyuring uni universitet dastgohida yig'ilgan relelardan qurdi.
Shuningdek, 1937 yilda Xovard Aiken taklif qilingan avtomatik hisoblash mashinasi haqida o'ylardi. Garvard elektrotexnika fakultetining magistratura talabasi Aiken faqat mexanik kalkulyator va chop etilgan matematik jadvallar kitoblaridan foydalangan holda hisob-kitoblarni o'zining munosib ulushini bajardi. U ushbu tartibni yo'q qiladigan dizaynni taklif qildi. Mavjud hisoblash qurilmalaridan farqli o'laroq, u oldingi hisob-kitoblar natijalarini keyingisiga kirish sifatida ishlatib, jarayonlarni avtomatik va tsiklik ravishda qayta ishlashi kerak edi.
Shu bilan birga, Nippon Electric kompaniyasida telekommunikatsiya muhandisi Akira Nakashima 1935 yildan beri o'rni sxemalari va matematika o'rtasidagi aloqalarni o'rganib chiqdi. Nihoyat, 1938 yilda u Shennon bir yil avval kashf etgan mantiqiy algebraga rele sxemalarining ekvivalentligini mustaqil ravishda isbotladi.
Berlinda ishda talab qilinadigan cheksiz hisob-kitoblardan charchagan sobiq samolyot muhandisi Konrad Zuse ikkinchi kompyuterni qurish uchun mablag' qidirdi. U o'zining birinchi mexanik qurilmasi V1 ni ishonchli ishlashiga erisha olmadi, shuning uchun u o'zining do'sti, telekommunikatsiya muhandisi Helmut Shreyer bilan hamkorlikda ishlab chiqqan rele kompyuterini yaratmoqchi edi.
Telefon relesining ko'p qirraliligi, matematik mantiqqa oid xulosalar, yorqin onglarning aqlni chalg'ituvchi ishdan xalos bo'lish istagi - bularning barchasi bir-biriga bog'langan va yangi turdagi mantiqiy mashina g'oyasining paydo bo'lishiga olib keldi.
Unutilgan avlod
1937 yilgi kashfiyotlar va ishlanmalarning mevalari bir necha yil pishishiga to'g'ri keldi. Urush eng kuchli o'g'it ekanligini isbotladi va uning paydo bo'lishi bilan relay kompyuterlari zarur texnik tajriba mavjud bo'lgan joyda paydo bo'la boshladi. Matematik mantiq elektrotexnika uzumlari uchun panjara bo'ldi. Dasturlashtiriladigan hisoblash mashinalarining yangi shakllari paydo bo'ldi - zamonaviy kompyuterlarning birinchi eskizi.
1944 yilga kelib, Stiebitz mashinalariga qo'shimcha ravishda, AQSh Aikenning taklifi natijasi bo'lgan Garvard Mark I/IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) bilan maqtanishi mumkin edi. Ikkilamchi nom akademiya va sanoat o'rtasidagi munosabatlarning yomonlashishi tufayli paydo bo'ldi: hamma qurilmaga bo'lgan huquqlarni da'vo qildi. Mark I/ASCC rele boshqaruv sxemalaridan foydalangan, ammo asosiy arifmetik birlik IBM mexanik kalkulyatorlari arxitekturasiga asoslangan edi. Avtomobil AQSh kemasozlik byurosi ehtiyojlari uchun yaratilgan. Uning vorisi Mark II 1948 yilda Harbiy-dengiz floti poligonida ishlay boshladi va uning barcha operatsiyalari butunlay relega asoslangan edi - 13 ta rele.
Urush paytida Zuse bir nechta rele kompyuterlarini qurdi, ular tobora murakkablashdi. Kulminatsiya V4 bo'ldi, u Bell Model V kabi, pastki dasturlarni chaqirish uchun sozlamalarni o'z ichiga olgan va shartli shoxchalarni bajargan. Yaponiyadagi moddiy taqchillik tufayli Nakashima va uning vatandoshlarining hech bir dizayni mamlakat urushdan qutulmaguncha metallda amalga oshirilmadi. 1950-yillarda yangi tashkil etilgan Tashqi savdo va sanoat vazirligi ikkita rele mashinasini yaratishni moliyalashtirdi, ulardan ikkinchisi 20 ming releyli yirtqich hayvon edi. Yaratishda ishtirok etgan Fujitsu o'zining tijorat mahsulotlarini ishlab chiqdi.
Bugungi kunda bu mashinalar deyarli butunlay unutilgan. Xotirada faqat bitta nom qoladi - ENIAC. Unutilishning sababi ularning murakkabligi, qobiliyatlari yoki tezligi bilan bog'liq emas. Olimlar va tadqiqotchilar tomonidan kashf etilgan relelarning hisoblash va mantiqiy xususiyatlari kalit vazifasini bajaradigan har qanday turdagi qurilmalarga tegishli. Shunday qilib, yana bir shunga o'xshash qurilma mavjud bo'ldi - elektron o'rnidan yuzlab marta tezroq ishlashi mumkin bo'lgan kalit.
Hisoblash tarixida Ikkinchi jahon urushining ahamiyati allaqachon aniq bo'lishi kerak. Eng dahshatli urush elektron mashinalarning rivojlanishiga turtki bo'ldi. Uning ishga tushirilishi elektron kalitlarning aniq kamchiliklarini bartaraf etish uchun zarur bo'lgan resurslarni bo'shatdi. Elektromexanik kompyuterlar hukmronligi qisqa muddatli edi. Titanlar singari, ular ham farzandlari tomonidan ag'darildi. O'rni kabi, elektron kommutatsiya telekommunikatsiya sanoati ehtiyojlaridan kelib chiqqan. Va bu qaerdan kelganini bilish uchun biz tariximizni radio davrining boshlanishidagi bir lahzaga qaytarishimiz kerak.
Manba: www.habr.com