История розвитку комп'ютерної техники

БІЛЯ ВИТОКІВ КОМП’ЮТЕРНОЇ РЕВОЛЮЦИИ В про за всіх часів людям потрібно було. У туманному доісторичному минулому вони вважали пальцями чи робили насічки на кістках. Приблизно близько 4000 років тому вони, біля підніжжя людської цивілізації, винайшли вже досить складні системи числення, дозволяли здійснювати торгові угоди, розраховувати астрономічні цикли, проводити інші обчислення. Кілька тисячоліть через з’явилися перші ручні обчислювальні інструменти. На наші дні найскладніші обчислювальні завдання, як і багато інших операцій, начебто, які пов’язані з числами, вирішуються з допомогою «електронного мозга"—компьютера.

Закладання фундаменту комп’ютерної революції відбувалася повільно й далеко ще не гладко. За відправну точку цього процесу вважатимуться винахід рахунків, зроблене більш 1500 років як розв’язано, очевидно, у країнах Середземномор’я. Цим нехитрим пристроєм купці користувалися на свої розрахунків. Рахунки були дуже ефективним інструментом і поширилися усьому світові, а деяких країнах застосовуються і з цей день. Аж по XVII в., ознаменовавшегося небаченим підйомом творчої думки, рахунки як обчислювальний інструмент залишалися практично поза конкуренции.

Помітний слід історії залишило винахід Джоном Непером логарифмів, що повідомляли публікації 1614 р. Його таблиці, розрахунок яких вимагав дуже чимало часу, пізніше були «вмонтовані» у зручний пристрій, надзвичайно ускоряющее процес вычисления,—логарифмическую лінійку; у неї винайдено наприкінці 1620-х років. У 1617 р. Непер придумав і той спосіб перемножения чисел. Інструмент, який отримав назву «кісточки Непера», складалася з набору сегментированных стерженьков, які можна було розташовувати в такий спосіб, що, складаючи вересня прилеглих друг до друга за горизонталлю сегментах, ми мали результати їхньої умножения.

Теорії логарифмів Непера судилося знайти велике застосування. Проте його «кісточки» невдовзі витіснила логарифмічною лінійкою і іншими обчислювальними устройствами—в основному механічного типа,—первым винахідником їхньої афери став геніальний француз Блез Паскаль. Син збирача податків, Паскаль задумав побудувати обчислювальне пристрій, спостерігаючи нескінченні виснажливі розрахунки свого батька. Суммирующая машина Паскаля, «паскалина», являла собою механічне устройство—ящик з численними шестернями. Усього приблизно десятиріччя він побудував приблизно 50 різних варіантів машини. Хоча «паскалина» викликала загальний захоплення, вона принесла винахіднику багатства. Проте він менш винайдений їм принцип пов’язаних коліс з’явився основою, де будувалося більшість обчислювальних машин протягом наступних трьох столетий.

Основна хиба «паскалины» перебував у незручність виконання на ній усіх операцій, крім простого складання. Першу машину, що дозволяло легко виробляти віднімання, множення і розподіл, була винайдено згодом у тому самому XVII в. у Німеччині. Заслуга цього винаходи належить Готфріду Вільгельму Лейбницу.

У 1672 р., перебувають у Парижі, Ляйбніц познайомився з голландським математиком і астраномом Християном Гюйгенсом. Бачачи, як багато обчислень доводиться робити астроному, Ляйбніц вирішив винайти механічне пристрій, яке полегшило ба розрахунки. «Адже це негідно таких чудових людей, подібно рабам, змарнувати часу на обчислювальну роботу, що було доручити будь-кому під час використання машины.».

У 1673 р. він виготовив механічний калькулятор. Але прославився він не цієї машиною, а створенням диференціального і інтегрального обчислення. Він заклав також основи двоичной системи числення, яка пізніше знайшла використання у автоматичних обчислювальних устройствах.

ТКАЦКОЕ НАСЛЕДИЕ.

Наступна щабель розвитку обчислювальних пристроїв начебто не мала нічого спільного з числами, по крайнього заходу спочатку. Протягом усього XVIII в. на французьких фабриках із виробництва шовкових тканин велися експерименти з різними механізмами, управляючими верстатом з допомогою перфорационной стрічки, перфораційних карт чи дерев’яних барабанів. У всіх трьох системах нитку піднімалася чи опускалася в соответсвии з наявністю чи відсутністю отверстий—так створювався бажаний малюнок тканини. У 1804 р. інженер Жозеф Марі побудував повністю автоматизований верстат, здатний відтворювати найскладніші візерунки. Робота верстата програмувалася з допомогою цілої колоди перфокарт, кожна з яких керувала одним ходом човника. Верстат Жаккарда (то й її прийнято називати нашій країні) викликав справжню революцію у ткацькому виробництві, а призначені в основу принципи використовують і по цей день.

З усіх изобретателй минулих століть, які зробили той чи інший внесок у розвиток обчислювальної техніки, найближче створенню комп’ютера в сучасному розумінні підійшов англієць Чарльз Бэббидж.

ГРАНДІОЗНІ ПЛАНИ І РОЗБИТІ НАДЕЖДЫ.

У 1822 р. Бэббидж опублікував наукову статтю з описом машини, здатної розраховувати друкувати великі математичні таблиці. У тому ж року він побудував пробну модель своєї Разностной машини, що складається з шестерень і валиків, вращаемых вручну з допомогою спеціальної важеля. Потім, підтриманої Королівського общества—самой престижної наукову організацію Великобритании,—он звернувся до уряду з проханням фінансувати створення повномасштабної працюючої машины.

Протягом наступної десятиліття Бэббидж невтомно працював над своїм винаходом. Спочатку вона розраховувала завершити за 3 роки, але Разностная машина ставала дедалі важче тоді, як її модифікував, удосконалював і конструював заново.

У 1833 р. Бэббидж вже був складений відмовитися від своїх планів. Проте, продовжуючи розмірковувати ту тему, він дійшов ідеї створення ще більше потужної машини. Аналітична машина на відміну своєї попередниці мала непросто вирішувати математичні завдання одного певного типу, а різного роду обчислювальні операції відповідно до інструкціями, задаваемыми оператором. Насправді це що інше, як універсальний м’який комп’ютер. Але якщо Разностная машина мала сумнівні шанси на успіх, то Аналітична машині й зовсім виглядала нереалістичною. Її просто не можна було спорудити і запустити роботу. У його остаточному вигляді машина повинна бути незгірш від залізничного локомотива. Її внутрішня конструкція являла собою безладне нагромадження сталевих, мідних і дерев’яних деталей, вартових механізмів, наведених у рух паровим двигуном. Найменша нестабільність який-небудь крихітної деталі наводила б до сторазово посиленим порушень за іншими частинах, і тоді вся машина прийшла в бешенство.

Аналітична машина не було побудовано. Усі, що дійшло від нього до відома наших дней,—это купу креслень і малюнків, і навіть невелику частину арифмитического пристрої і принтер, сконструйований сином Бэббиджа.

Лише 19 років по смерті Бэббиджа одне із принципів, лежить у основі Аналітичної машины,—использование перфокарт—нашел втілення у чинному устрої. То справді був статистичний табулятор, побудований американцем Германом Холлеритом з єдиною метою прискорити обробку результатів переписом населення США в 1890 р. Холлерит удостоївся кількох премій, отримав чимало похвал і звання професора в Колумбійському університеті. Він організував фірму із виробництва табуляционных машин «Tabulating Machine Company» і продавав їх залізничним управлінням і урядовим учреждениям.

Підприємству Холлерита відразу ж потрапити супроводжував успіх, й надалі воно ставало дедалі більше процвітаючим. З роками воно зазнало ряд изменений—слияний і перейменувань. Останнє така зміна відбулося 1924 р., за 5 років на смерть Холлерита, що він створив фірму IBM (International Business Machines Corporation). Тепер, через століття з на той час, коли Чарльз Бэббидж героїчно трудився створення Аналітичної машини, IBM є найбільшою у світі промислової фірмою, що втілила у його мрію про «машині самого універсального характера».

МОЖЛИВОСТІ ДВОИЧНОГО КОДА О дним із перших зацікавився двоичной системою геніальний німецький учений Готфрід Вільгельм Ляйбніц, який, проте, підійшов до неї манівцем. У 1666 р., закінчуючи университет—еще набагато раніше винаходи механічного калькулятора,—двадцатилетний Ляйбніц накидав роботу «Мистецтво Складання комбінацій», яку скромно охарактеризував як «твір школяра». У цієї роботи було закладено основи загального методу що дозволяє звести думку человека—любого виду та кожну тему—к цілком точним і формальним висловлювань. Отже, відкривалася можливість перевести логіку з словесного царства, повного невизначеностей, до царства математики, де відносини між об'єктами або висловами визначаються достеменно. На додачу до свого пропозиції докласти всіх зусиль раціональне мислення математично суворим, Ляйбніц закликав до прийняття «спільної мови, нескінченно яка від всіх існували досі, оскільки символи й навіть слова його мають спрямовувати нам розум, а помилки, крім, які закладені в вихідних фактах, будуть просто помилками обчислень. Побудувати чи винайти така «мова чи такі поняття дуже важко, але він буде легко зрозумілий без будь-яких словарей».

РОЗВИТОК ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЫ.

Сучасники вченого залишили роботу поза увагою, та й сам Ляйбніц, очевидно, стане розвивати ідею нової мови. Проте десятиріччя він зайнявся дослідженням законів стосовно нової области—двоичной системі числення. Ляйбніц терпляче досліджував нескінченні комбінації нулів і одиниць, формалізуючи знайдені їм закономірності і закладаючи тим самим засади сучасної двоичной системы.

Проте за усім своїм геніальності Ляйбніц не зміг знайти корисного застосування отриманих результатів. Винайдений ним механічний калькулятор призначався до роботи з десятковими числами, і Ляйбніц не став переробляти його передачі під двоичные числа.

Проте за понад сто по смерті Лейбніца (1716) англійський математик-самоучка Джордж Буль енергійно розпочав пошуки універсального мови. У 1847 р. Буль написав важливу статтю на задану тему «Математичний аналіз логіки», а 1854 р. розвинув свої ідеї на роботі під назвою «Дослідження законів мислення». Ці основні праці Буля внесли революційні зміни у логіку як науку.

Буль винайшов своєрідну алгебру—систему визначень та правил, застосовну до усіляким об'єктах, від чисел і літер до пропозицій. Користуючись цієї системою, Буль міг закодувати высказывания—утверждения, істинність чи неправдивість яких вимагалося доказать,—с допомогою символів своєї мови, та був маніпулювати ними подібно тому, як і математиці маніпулюють звичайними числами.

Більшість логіків на той час або ігнорували, або різко критикували систему Буля, та її можливості виявилися такі великі, що вона могла довго залишатися поза увагою. Американський логік Чарльз Сандерс Пірс познайомив в 1867 р. з булевой алгеброю американську наукову громадськість, коротко виклавши істота цією системою у доповіді для Американської академії і мистецтв. Протягом двох наступних десятиліть Пірс витратив багато часу й снаги, модифікуючи і розширюючи булеву алгебру. Упровадивши булеву алгебру в курси логіки й філософії в американських університетах, Пірс посіяв насіння, які багаті сходи через півстоліття. У 1936 р. випускник американського університету Клод Шеннон, що було тоді лише 21 рік, зумів ліквідувати розрив алгебраїчній теорією і його практичним применением.

ЯК ТЕОРІЮ ЗВ’ЯЗАТИ З ПРАКТИКОЙ.

Тоді Шеннон лише перейшов у Массачусетський технологічний університет. Бажаючи підробити, Шеннон виконував обов’язки оператора на незграбному механічному обчислювальному устрої під назвою «диференціальний аналізатор», який побудував на 1930 р. науковий керівник Шеннона професор У. Буш. Це була перша машина, здатна вирішувати складні диференціальні рівняння, що пророкувати поведінка таких рухомих об'єктів, як літак, чи дію гравітаційного поля. На рішення таких рівнянь вручну йшли іноді цілі місяці. Проте машина мала поруч недоліків. Перш всего—ее велетенські: механічний аналізатор Буша був складну систему валиків, шестерень і дротів, з'єднаних у серію великих блоків, виборюючи цілу кімнату. Щоб поставити машині завдання, оператор змушений був вручну підбирати безліч шестереночных передач, потім йшло 2—3 дня. При будь-якому вимірі параметрів завдання оператору доводилося добряче потрудитися і перепаскудитися в машинному масле.

Як теми дисертації Буш запропонував Шеннону вивчити логічний отганизацию своєї машини. Принаймні того, як Шеннон дедалі глибше вникав у пристрій машини, в нього зростало наполегливе бажання вдосконалити її. Згадавши Булеву алгебру, що він вивчав ще студентом, Шеннон здивувався її подібністю з принципом роботи електричних схем. Поступово в Шеннона стали вимальовуватися контури устрою комп’ютера. Якщо побудувати електричні ланцюзі у відповідності до принципів булевой алгебри, всі вони міг би висловлювати логічні відносини, визначати істинність тверджень, і навіть виконувати складні обчислення. Електричні схеми, очевидно, були б набагато зручніше шестерень і валиків, щедро змазаних машинним олією. Свої ідеї Шеннон викладав у докторську дисертацію в 1938 г.

А час іншому кінці країни Джордж Стибиц, математик з фірми «Белл телефон лабораторис», за звичкою розмірковував у вільний час «у тому, про цьому». Якось, в 1937 р., то голову спало на думку, що булева логика—это природний мову, де повинна грунтуватися робота систем електромеханічних телефонних реле.

ВІД СЛІВ До ДЕЛУ.

Стибиц відразу розпочав справі, вважаючи, що російське керівництво фірми знайде застосування його результатами. Як і любителі поизобретать, він почав із те, що зібрав необхідні деталі приналежності. Працюючи вечорами за кухонним столом, він зібрав апарат із старих реле, пари батарейок, лампочок, дротів і металевих смужок, нарізаних з жестянных банок. Створене їм пристрій, було электромеханической схемою, яка виконувала операцію двоичного сложения.

Ще за кілька років Стибиц разом із іншим співробітником фірми розробив пристрій, здатне виробляти операції вирахування, множення і розподілу, і навіть складання комплексних чисел. Стибиц назвав своє пристрій калькулятором комплексних чисел, й у січні 1940 р. її почали залучити до управлінні фірми на Манхеттені. Встановлений поруч телетайп передавав на машину сигнали і крізь лічені секунди отримував ответ.

Проте ще до його того, як Шеннон закінчив дисертацію, а Стибиц почав збирати модель калькулятора на кухонному столі, як і роботою зайнявся їх побратим за духом Конрад Цузе, котрий у Берлине.

У 1936 р. Цузе звільнилася з технічної фірми, де він працював, і віддав увесь час розробці комп’ютера. Отримавши трішки грошей від друзів, він влаштував «майстерню» на маленькому столі на покутті вітальні у домі батьків. Коли машина стала набувати форму і разростаться у розмірі, йому довелося присунути ще кілька столів, та був переміститися зі своїми дітищем до середини кімнати. Через 2 року завершив будівництво машини, яка займала близько чотирьох м2 і являла собою хитроплетиво реле і проводов.

Машина Z1 мала клавіатуру з якою вправлялись у неї умови завдань. Після закінчення обчислень результат висвічувався на панелі з безліччю маленьких лампочок. Загалом Цузе був задоволений своїм апаратом, сумніви викликала лише клавіатура, яка, з його погляд, була незручною і надто повільно діяла. Перебравши про себе інші виходи, він придумав дуже дотепне дешеві пристрій введення: Цузе став кодувати інструкції для машини, пробиваючи отвори в використаної 35-міліметрової фотоплівці. Машина, працювала з перфорованого стрічкою, отримав назву Z2.

Цузе охоче продовжував роботу у одиночній тюремній камері до 1939 р. Однак почалася друга світова війна. Цузе, Стибиц та інші піонери обчислювальної техніки з обох боків в Атлантичному океані було втягнуто в лихоманкову гонку, метою якої була створення з урахуванням їх розробок принципово нового виду озброєнь. Війна дала потужний імпульс подальшому розвитку теорії та практики обчислювальної техніки. Вона також сприяла з того що було зібрано воєдино розрізнені досягнення вчених і винахідників, які зробили свій внесок у розвиток двоичной математики, починаючи з Лейбніца. Двухсимвольное надання інформації зрештою було прийнято в основі мови ЭВМ.

РОЗРОБКИ ВІЙСЬКОВИХ ЛЕТ В кінці 1941 р., невдовзі після вступу США на другу Першу світову війну, президент фірми IBM направив телеграму в Білий дім. Як і більшість інші рукводители великих компаній, до цього важкий країни, час Томас Дж. Вотсон запропонував американського уряду послуги своєї корпорации.

Здавалося, виробничий потенціал фірми має мало з військової технікою. Здебільшого фірма була виробництва таких виробів, як пишучі машинки, настільні калькляторы і табуляционные машини, на кшталт тієї, яку винайшов Герман Холлерит в 1890 р. Вотсон, якій у 1941 р. вже було 67 років, починав кар'єру, торгуючи касовими апаратами для магазинів, та поступово перетворив свою компанію в єдиний концерн з багатомільйонним оборотом. У ньому поєднувалися інтуїція, що дозволяє вловлювати найперспективніші напрями технічного розвитку, і таланти предпринимателя.

Виконуючи обіцянку, дане Білому Дому, фірма IBM «вступила» під час війни. Тисячі табуляторов, гігантських машин для сортування перфокарт, отримали пізніше назва прцессоров данных,—ускоряли потік паперової роботи породженої загальної мобілізацією. Частина виробничих приміщень Вотсон переобладнав для гвинтівок і прицільних пристроїв для бомбометания.

Однак у рукаві білосніжною сорочки Вотсона був є іще одна «козир». За двох років до нападу Японії на Пірл-Харбор він вклав $ 500 000 із своєї фірми в зухвале підприємство, задумане молодим гарвардським математиком Говардом Эйкеном. Статут від нескінченних обчислень у процесі роботи над докторської дисертацією, Эйкен вирішив створити універсальний тендітний компьютер.

КОМП’ЮТЕР «МАРК-1».

З благословення командування військово-морського флоту, за фінансової й технічної підтримці фірми IBM Эйкен розпочав розробку машини, в в основі якої лягли неперевірені ідеї ХІХ ст. і надійна технологія XX в. Описание Аналітичної машини, залишеного самим Бэббиджем, виявилося дуже багато. Як переключательных пристроїв в машині Эйкена використовувалися прості електромеханічні реле; інструкції було записано на перфоленте. На відміну від Стибица Эйкен не усвідомив переваг двоичной системи числення, і такі вправлялись у машину як десяткових чисел.

Розробка машини «Марк-1» проходила навдивовижу гладко. Успішно пройшовши перші випробування, у початку 1943 р., у неї потім перенесена в Гарвардський унивеситет, де стала яблуком розбрату між її винахідником і його шефом.

Слід зазначити, як і Эйкен, і Вотсон, володіючи чималим упертістю, любили робити всі по-своєму. Спочатку вони розминулися в думках щодо внешнго виду машини. «Марк-1», що сягав завдовжки майже 17 метрів і заввишки більш 2,5 м, мав близько 750 тис. деталей, з'єднаних проводами загальної завдовжки близько 800 км. Для інженера така махина була воістину кошмарним сном. Эйкен хотів залишити нутрощі машини відкритими, щоб фахівці мали змогу бачити її пристрій. Вотсон ж, якого, як відомо, більше турбувала репутація фірми, наполягав, щоб машину уклали до корпусу зі скла та блискучої нержавіючої стали.

Невдовзі Вотсон передав машину у розпорядження ВМФ, і його стали використовуватиме виконання складних балістичних розрахунків, якими керував сам Эйкен. «Марк-1» міг перемелювати числа довгою до 23 розрядів. На складання і віднімання витрачалося 0,3 з, але в множення 3 з. Таке швидкодія було беспрецендентным. За день машина виконувала обчислення, куди раніше йшло полгода.

У Німеччині лідерство захопив Конрад Цузе. У 1941 р., майже два року по того, як «Марк-1» прелопатил перші числа, й невдовзі після створення пробних моделей Z1 і Z2, Цузе побудував діючий компьютер—прграммно керовану пристрій, заснований на двоичной системі числення. Машина Z3 було значно менше машини Эйкена і дешевше в производстве.

У 1942 р. і австрійський інженер-електрик Гельмут Шраєр, який раз у раз співпрацював із Цузе, запропонували створити комп’ютер принципово нових типів. Вони задумали перевести машину Z3 з електромеханічних реле на вакуумні електронні лампи. На відміну від електромеханічних перемикачів електронні лампи немає рухомих частин; вони управляються електричним струмом виключно електричним способом. Машина, задумана Цузе і Шрайером, мала працювати у тисячу раз швидше, ніж з машин, які були тоді в Германии.

Але пропозицію інженерів відхилили. Війна щойно починалася, і Гітлер, упевнений у швидкої перемозі, наклав заборона все довгострокові на наукові розробки. Ведучи мову про потенційних сферах застосування свого быстодействующего комп’ютера, Цузе і Шраєр відзначали можливість його спрямування расшифровывания закодованих повідомлень, переданих британським командуванням по раціям. Тоді ще хто б знав, що англійці розробляли машину до тієї ж цели.

На відміну від напівкустарною роботи Цузе у Берліні англійський проект ставився до розробок найвищого пріоритету; він здійснювався в проекту «Ультра», метою яких було віднайдення засобів розшифровки німецьких кодів. Ідея проекту «Ультра» зародилася після дуже успішної операції, проведеної польської розвідкою. Ще окупації Польщі Німеччиною в 1939 р. поляки примудрилися створити на точну копію німецького шифрувального апарату «Загадка» і переправити їх у Англію разом із описом принципу работы.

Апарат «Загадка» був електромеханічний телепринтер, у якому шифровка повідомлень здійснювалася випадковим поворотом важелів. Відправник налаштовував телепринтер визначений ключ, вставляв набір штырьков в осередки (аналогічно як це робиться на телефонному комутаторі) відповідно до певної схемою і друкував повідомлення. Після цього машина автоматично передовала повідомлення зашифрованому вигляді. Крім цього поляки щось сказати англійцям. Без ключа і схеми комутації (їх німці змінювали тричі на день) навіть використання кронштейна як приймача ще одного устрою «Загадка» було бесполезно.

Сподіваючись розкрити секрет «Загадки» британська розвідка зібрала групу блискучих і кілька ексцентричних вчених і заселила в БлетчлиПарку, великому маєтку вікторіанської епохи, розташованому неподалік Лондона, ізолювавши від решти мира.

Спочатку удалося створити кілька дешифраторів, у яких використовувалися електромеханічні перемикачі такої ж типу, як в Конрада Цузе у Берліні, Джона Стибица в «Бэлл телефон лабораторис» і Говарда Эйкена в Гарвардському університеті. Ці машини працювали сутнісно «методом спроб і помилок», перебираючи нескінченно різноманітні комбінації з символів німецького коду, доки виникав який-небудь осмислений фрагмент. Проте наприкінці 1943 р. затворники Блетчли-Парка зуміли побудувати значно більше потужні машини. Замість електромеханічних реле у яких утримувалося близько 2000 електронних вакуумних ламп. Примітно, що саме такий технологію пропонував Цузе до створення нової машини, визнаної у Німеччині недоцільною. Навіть кількість ламп було ж саме саме. Англійці назвали нову машину «Колосс».

Тисячі перехоплених протягом дня ворожих повідомлень вправлялись у пам’ять «Колоса» як символів, закодованих на перфоленте. Стрічку вводили в фотоэлектрическое считывающее пристрій, яке сканировало її з дивовижною скоростью—5000 символів в секунду, після чого пошуках відповідності машина сопостовляла зашифроване повідомлення з роботи вже відомими кодами «Загадки». Кожна машина мала п’ять считывающих пристроїв, в результаті, протягом секунду оброблялося разюче кількість інформації: близько 25 000 символов.

Хоча використання вакуумних ламп ознаменувало великий крок уперед у розвитку обчислювальної техніки, «Колос» усе було спеціалізованої машиною, застосовуючи яку обмежувалося розшифровуванням секретних кодів. Проте за березі в Атлантичному океані, Філадельфії, потреби війни сприяли створенню устрою, які з принципам праці та застосуванню вже було ближчі один до теоритической універсальної машині Алана Тьюринга (вченого, який зробив найбільший внесок у створення «Колоса»). Машина «Эниак» (ENIAC, абревіатура від Electronic Numerical Integrator and Computer—электронный цифровий інтегратор і обчислювач), подібно «Марку-1» Говарда Эйкена, також призначалася вирішення завдань балістики. Однак у результаті вона була здатної виконувати завдання із різних областей.

ПОЯВА УНІВЕРСАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА.

Війна розросталася, військові розробки вимагали прискорення, Лабораторія балістичних досліджень Міністерства оборони США — не справлялася з роботою та зрештою змушена була звернутися за допомогою. У розташованому наподалеку Вищому технічному училище Пенсільванського університету було влаштовано допоміжний обчислювальний центр. Училище мало диференційним аналізатором, проте двоє співробітників обчислювального центру, Джон У. Мочли і Дж. Преспер Экерт, намірилися придумати щось получше.

9 квітня 1943 г.—в день, коли Экерту виповнилося 24 года,—армия уклала з училищем контракт на $ 400 000, що передбачає створення комп’ютера «Эниак». Група фахівців, працювала з цього проектом, в кінцевому підсумку зросла до 50 людина. Мочли була головною консультантом проекту, Экерт—главным конструктором. Різні за своїм характером і звичкам ці двоє чудово доповнювали друг друга.

Конструкція машини виглядала фантастично сложной—предполагалось, що вона утримувати 17 468 ламп. Так багато ламп почасти пояснювалося тим, що «Эниак» мав працювати з десятковими числами. Мочли вважав за краще десяткову систему числення, бо хотів, щоб «машина була зрозуміла людині». Проте такий дуже багато ламп, які, перегреваясь, з ладу, зумовлювало частим поломки. При 17 000 ламп, одночасно які працюють із частотою 100 000 имп./с, щомиті виникало 1,7 млрд. ситуацій, у яких хоча тільки з ламп могла не спрацювати. Экерт вирішила цю проблему, запозичивши прийом, який широко використовувався при експлуатації великих электроорганов в концертних залах: на лампи почали подавати кілька менше напруга, і кількість аварій знизилося до однієї-двох в неделю.

Наприкінці 1945 р., коли «Эниак» був нарешті зібрано і до проведенню першого офіційного випробування, війна, потреб якої був покликаний служити, закінчилася. Проте сама завдання, обрана для перевірки машины,—расчеты, які мають з відповіддю про принципової можливість створення водневої бомбы,—указывала те що, що роль комп’ютера останніми роками й роки «холодної громадянської війни» не знижувалася, а скоріш возростала.

«Эниак» успішно витримав випробування, обробивши близько мільйона префокарт фірми IBM. Через 2 місяці машину продемонстрували представникам преси. За його розміром (близько 6 метрів за висоту і 26 метрів за довжину) цей комп’ютер більш як удвічі перевершував «Марк-1» Говарда Эйкена. Проте подвійне збільшення у розмірі супроводжувалося тисячократною збільшенням в быстродействии. За словами одного враженого репортера, «Эниак» працював «швидше мысли».

МОЖЛИВОСТІ ПРОГРАМ, ЗБЕРЕЖЕНИХ У ПАМЯТИ.

Не встиг «Эниак» розпочати експлуатацію, як Мочли і Экерт вже працювали на замовлення військових над новим комп’ютером. Головним недоліком комп’ютера «Эниак» були труднощі, виникаючі за зміни вводяться у нього інструкцій, т. е. програми. Обсягу внутрішньої пам’яті машини ледь вистачало для зберігання числових даних які у розрахунках. Це означало, що програми доводилося буквально впаивать в електронні схеми машини. Якщо вимагалося вийти з обчислень балістичних таблиць розрахуватися параметрів аеродинамічній труби, то доводилося бігати кімнатою, подсоединяя і отсоединяя сотні контактів, як у ручному телефонному комутаторі. Залежно від складності програми така займала від кількох годин до двох днів. Це було чимало вагомим аргументом, щоб відмовитися від спроб використовувати «Эниак» як універсального компьютера.

Наступна модель—машина «Эдвак» (EDVAC, від Electronic Discrete Automatic Variable Computer—электронный дискретний перемінний компьютер)—была вже з більш гнучкою. Її більш містка внутрішня пам’ять містила як дані, а й програму. Інструкції тепер «впаивались» до схем апаратури, а записувалися електронним чином у спеціальних пристроях, про які Экерт дізнався працюючи створення радара: це заповнені ртуттю трубки, звані лініями затримки. Кристали, що вміщені у трубку, генерували імпульси, які, розсідаючись на трубці, зберігали інформацію, як ущелині «зберігає» відлуння. Багато важить і, що «Эдвак» кодував дані не в десяткової системі, а двоичной, що дозволило значно зменшити кількість електронних ламп.

ПОЧАТОК КОНКУРЕНЦИИ.

Влітку 1946 р. Мочли і Экерт читали цикл лекцій про електронні комп’ютерах у Вищому технічному училище. Серед слухачів виявився англійський дослідник Моріс Уилкс, якого особливо зацікавив спосіб зберігання програм, у пам’яті, який передбачалося витратити в машині «Эдвак». Після повернення Кембриджський університет, він у 1949 р. (на два року раніше, ніж побудували машину «Эдвак») завершив спорудження першого світі комп’ютера з тими програмами, збереженими у пам’яті. Комп’ютер отримав назва «Эдсак» (EDSAC, від Electronic Delay Storage Automatic Calculator—электронный автоматичний калькулятор з пам’яттю на лініях задержки).

Це по-перше успішне втілення принципу зберігання програми у пам’яті стало завершальним етапом у серії винаходів, розпочатих ще час. Тепер відкрили шлях до поширення дедалі більше швидкодіючих комп’ютерів, здатних миттєво видобувати програмы з пам’яті але тільки виконувати балістичні розрахунки чи розшифровувати коди, а й обробляти найрізноманітнішу информацию.

ЕВОЛЮЦІЯ ІНТЕГРАЛЬНИХ СХЕМ.

1 липня 1948 р., після двох з половиню роки після публічної демонстрації першої світової великого цифрового комп’ютера «Эниак», наприкінці газети «Нью-Йорк Таймс» була надрукована коротка замітка. У ньому повідомлялося про винахід нової устрою, «електронного приладу, транзистора, який може застосовуватися в радіотехніці замість звичайних електронних вакуумних ламп». Хоча пізніше транзистор визнано однією з найважливіших винаходів століття, тоді далеко не всі зміг належно вшанувати його. Замітка в «НьюЙорк Таймс» була надрукована наприкінці малоприметного розділу «Новини радіо» поруч із оголошенням про час трансляції передачі «У ритмі вальса».

У замітці мова йшла стосовно можливої зв’язок між цим винаходом і навіть комп’ютерами типу «Эниак», статті про які поміщалися на шпальтах газет, бо як і викликали великий інтерес, але що завдяки транзистору—германиевому кристалу завбільшки з булавочною голівку, укладеним в металевий циліндр завдовжки близько сантиметра,—электроника вступила на шлях мініатюризації, що дозволяла конструкторам розмістити всю логічний систему «Эниака» на платі величиною в гральну карту.

СТВОРЕННЯ ІНТЕГРАЛЬНОЇ СХЕМЫ.

У 1958 р. співробітник «Тексас инструментс» Джек Кілбі створив першу у світі інтегральну схему (ІВ). Вона являла собою тонку германиевую платівку довжиною 1 див. Це пристрій ще відрізнялося особливим добірністю. П’ять компонентів схеми (транзисторів, резисторів і конденсаторів) було ізольовано друг від друга завдяки їхній формі як літер U, L тощо. п. Крихітні зволікання, що з'єднують компоненти схеми друг з ще й з джерелом харчування, просто припаивались. Уся конструкція скріплювалася воском. Проте схема працювала. Фірма повідомила народження нової структури у грудні 1959 р. Аби продемонструвати потенційні можливості нову технологію, компанія побудувала для ВПС США комп’ютер, що складалася з 587 ІВ, обсяг якої становив близько сорока см3, т. е. в 150 разів менша, ніж в аналогічної машини старого образца.

Проте в нової структури були істотними недоліками. Та незабаром інтегральні схеми Кілбі швидко витиснула інша модель, технологія виготовлення якій опинилася проще.

ІВ Херни Нойса були такі практичнішим схем Кілбі, що й фірма «Тексас инструментс» прийняла на озброєння. У 1962 р. почалося масове виробництво ІВ, невдовзі прозваних «чипами». У 60-ті роки, принаймні зменшення у вигляді окремих компонентів на кристалі кількість їх у одному чіпі зростало з запаморочливою швидкістю, приблизно подвоюючи щороку. Наприклад, в 1964 р. на кристалі розміром 7 см² вміщувалося 10 транзисторів та інших компонентів, а до 1970 р. в кристалі тієї самої розміру утримувалося не менше 100 елементів приблизитеьно за тієї ж вартості ИС.

Інтегральні схеми значно скоротили розміри виробів, усунули необхідність трудомісткого процесу пайки сполук між компонентами, а зменшення кількості сполук сприяло підвищенню надійності приладів. Так само істотно, і те, що почали працювати швидше. Електричним імпульсом, що поширюється від однієї перемикача до іншого зі швидкістю, приблизно однаковою половині швидкості світла, тепер доводилося долати відстані лише соті частки сантиметри. Фахівці, працювали над військовими судами та космічними проектами, з наснагою прийняли ці малесенькі дивовижні пристрої і стали вбудовувати в системи управління дедалі об'ємніших ракет і космічних апаратів. Велика швидкість дії нових ІВ відкрила також шлях до розробці менш громіздких, більш швидкодіючих і потужних комп’ютерів для адміністративно-управлінських і наукових приложений.

Перша ІВ для комп’ютерної пам’яті розробили компанією «Інтел» (Intel, integrated electronics—интегральная електроніка). У 1968 р. фірма організувала підприємство у районі Пало-Альто. Два роки вона виготовила першу ІВ пам’яті, здатну зберігати цілий кілобіт інформації. (Кілобіт, чи скорочено До, дорівнює 1024 бітам, двоичным елементам інформації, що еквівалентно приблизно 25 пятибуквенным словам.).

Однак цей час 34-річний інженер фірми «Інтел» Гофф працював над ще більш чудовим проектом. Випущений наприкінці 1970 р. мікропроцесор отримав назву 4004. Хоча і ні точно відповідав своєму опису, у якому фірма охарактеризувала його як «комп'ютер щодо одного кристалі», але його не далекий від цього. Він виконував всі функції центрального процесорного устрою універсального комп’ютера. І на поєднанні ще з чотирма микросхемами—памяти, блоку управління і інтерфейсу введення і вывода—представлял собою микрокомпютер—машину, не уступавшую за проектною потужністю великим ЕОМ середини 50-х годов.

До 1981 р., через лише десятиліття по винайденні Едварда Хоффа, фірма «Хьюлетт-Паккард» вже змогла випустити мікропроцесор, переважаючий за проектною потужністю центральні процесори багатьох великих ЕОМ на той час. Уся структура поміщалася на кремнієвому кристалі площею порядку 1 см² і займала менше місця, ніж один транзистор часів, попередніх винаходу інтегральних схем.

Проте вже 80-ті роки вчені почали мати справу з проблемами, які свідчать, що мініатюризація не безмежна. Один із проблем—это всевозростающая складність проектування мікросхеми. Попри допомогу комп’ютерів, які можуть моделювати можливі шляхи поширення електричних імпульсів, упорядкування карти мікропроцесора потрібно рік-півтора роботи великий групи фахівців, тоді як у розробку перших мікропроцесорів йшло кілька тижнів. І з того як розміри транзистора, постійно зменшуючись, наближаються хіба що до довжини світловий хвилі, гравіювання поверхні кристалів навіть за современых методах, приміром, із використанням лазерів, наштовхується попри всі великі трудности.

До того ж фізики застерігають: меньше—это необов’язково краще. Найбільш малесенькі транзисторы—иногда за величиною менше бактерий—потребляют такі малі енергії, що стають уразливими для випадкових микроспокических впливів. Наприклад, космічні промені, які становлять потоки елементарних частинок дуже високих енергій, які безупинно бомбардують Землю, можуть порушити роботу транзистора, викликавши його помилкове переключення. До випадковим переключениям можуть призвести навіть ті процеси, як повільна дифузія атомів домішки в кремнії, і навіть мікроскопічні руйнації матеріалу, зумовлені коливаннями температур.

ЗОЛОТИЙ СТОЛІТТЯ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЕЙ В період 1975—1981 рр. комп’ютерна технологія зазнала настільки глибокі зміни, що ці роки ознаменували собою поворотний пункт у історії обчислювальної техніки, а й в усій сучасній культурі. Поява микро-ЭВМ, т. е. персональних комп’ютерів, остаточно знищило «комп'ютерне жречество».

Хоча персонального комп’ютера нас дуже швидко завоював світ, з його створення пішло значна частина времени.

Ще 1966 р. Стефен Б. Грей, редактор журналу Electronics, обьявил про заснування аматорського комп’ютерного суспільства, у якому спочатку вступили 110 ентузіастів. Чимало професійних інженерів, займалися комп’ютерами службовими щаблями, у час невтомно трудилися в гаражах і домашніх майстерень, конструюючи ЕОМ особисто. І все-таки знадобилося ще цілих 8 років, як прогрес, досягнутий в мікроелектронної технології, увінчався створенням комерційного вироби, котрий має великим спросом.

На обкладинці січневого випуски часопису Popular Electronics за 1975 р. красувалася фотографія машини, підпис якої гласила:"Первый у світі мини-компьютерный комплект, котрі можуть змагатися з промисловими зразками". Повідомлялося ціна набору: $ 379. У складеному вигляді комп’ютер продавався за ціною $ 498. «На думку, це саме те, що потрібно нашим читателям,—писал редактор журнала,—современный міні-комп'ютер, котрий за можливостям не поступається існуючим машинам, але досить значно дешевле».

Ця машина, названа «Альтаир-8800», було побудовано на основі мікропроцесора «Intel-8080». З початку машина принесла величезний успіх фірмам, виробляло персональні комп’ютери, віщуючи їм багатомільйонні прибутку. По комп’ютерним мірками «Альтаир» стався «нізвідки»: його побудував на Альбукерку офіцер ВПС США з дипломом інженераэлектронщика.

З того часу, як основний конкурент Popular Electronics, журнал Radio Electronics, помістив на обкладинці липневого випуску за 1974 р. рекламу комп’ютера «Марк-8», головного редактора Popular Electronics Артур Солсберг вирішив підшукати для обкладинки свого журналу щось більш вражаюче. Комп’ютер Робертса був ідеальним цьому плані. Солсберг доручив редактору, провідному технічний розділ, Леслі Соломону описати це пристрій у січневій випуску часопису за 1975 р. Та в останній момент вибухнула катастрофа. Єдиний цілковитий зразок машини «Альтаир» було втрачено компанією з доставки вантажів дорогою з штату НьюМексико в нью-йоркське відділення журналу. Оскільки це число журналу потрібно було відправляти до друку і часу на складання чергового комп’ютера не залишалося, фірма МИТС, у якій працював Робертс, і редакція розпачливо зважилися на подлог.

«Альтаир», сфотографований на обкладинці журналу, насправді був порожнім ящиком, позбавленим електронних схем і, природно, було виробляти ніяких обчислень. Але він виконав своєї місії. Щойно журнал вступив у продаж, справи фірми МИТС різко пішли вгору. За ціни мікропроцесора 8080 $ 360 вартість компьютера—$ 397—выглядела сміховинно низькою, купити його було «однаково, що вкрасти» (насправді Робертс завчасно уклав із фірмою «Інтел» дуже вигідну угоду, домовившись про закупівлю мікропроцесорів оптом, багато, але за ціною всього $ 75 каждый).

Ентузіазм, з яким громадськість зустріла продукцію фірми МИТС, був особливо дивовижним, з урахуванням, що «Альтаир» страждав дуже суттєвими вадами, а можливостей його були досить обмежені. З сображений економії багато покупців набували комп’ютер як набору деталей, та був збирали його самотужки. Щоб зібраний таким чином комп’ютер працював, як треба, з його власника були потрібні чималі пізнання і практичні навички в електроніці. Але, навіть якщо досвідченим любителям вдавалося правильно зібрати комп’ютер та запустити їх у роботу, у ньому малий, що можна було зробити. «Альтаир» мав дуже невелику оперативну память—всего 256 байт. Понад те, машина вони мали ні клавіатури, ні екрана. Користувачі вводили програми розвитку й дані в двоичной формі, клацаючи набором маленьких ключів, які можуть займати два положения—вверх і вниз; результати считывались й у двійкових кодах—по світловим і темним лампочкам.

На щастя Робертса та її компанії, перші покупці задовольнялися тим, які мають власний компьютер—пусть маленькі груди й несовершенный,—и мирилися із його вадами. Ентузіасти писали власні програми для машини та доповнювали її різними периферійними устройствами.

СТВОРЕННЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ОТРАСЛИ.

Інші ентузіасти обчислювальної техніки, натхненні успіхом «Альтаїра», також почали перетворювати свої розробки в комерційний продукт, що у достатку зробив ринок, несподівано відкритий Робертсом. Пол Аллен, молодий програміст з Бостона, в співдружності зі студентом Гарвардського університету Вільямом Гейтсом написали програму, реалізуючу для «Альтаїра» популярний мову Бейсік (BASIC—Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code—символический універсальну мистецьку мову програмування для початківців). Отже, власники комп’ютера отримали дуже проста і зручний мову, значно облегчивший складання програм. Згодом Гейтс і Аллен заснували власну фірму Microsoft, що стала однієї з найбільш процвітаючих компаній із програмному забезпеченню у сфері персональних комп’ютерів. Одночасно суттєві зрушення припадають на апаратної частини комп’ютерів: двоє студентів із Станфорда розробили пристрій, що дозволило виводити графічну інформацію з «Альтаїра» на кольорової телевізійний экран.

«Альтаир» натхненно прийняли тисячі експериментаторів і любителів електронників, мріяли про власну комп’ютері. Але, як говориться, апетит розпалюється під час їжі. Після завершення лише одного року з моменту появи першого «Альтаїра» у виробництві персональних комп’ютерів включилося більше двох десятків компаний.

Але найбільше у цій сфері процвітали «два Стіва», засновники фірми «Эпл» Стівен Джобс і Стівен Возняк. Крім любові до електроніці їх об'єднувало те, що обидві жили, в Лос-Анжелесе і вчилися у одній школі. Обидва учавствовали в підпільному русі «телефонних піратів» заробивши у цьому назвати не одне тисячу доларів. Обидва надійшли працювати в престижні фірми Силіконової долини. У 1975 р., коли Возняк і Джобс вирішили власний персонального комп’ютера, два майбутніх мільйонера, не гнушающиеся часом непорядними вчинками, винесли потрібні їм деталі з підприємств фірм, де работали.

Перша їх машина «Эпл-1» зустріли без особливого ентузіазму. Однак його поява комп’ютера дозволило підключити фахівців із рекламі, готових вкласти капітал. У 1977 р. «Эпл» перетворилася на корпорацию.

За кілька місяців нове виріб корпорації, «Эпл-2», було продемонстровано на комп’ютерної ярмарку в Сан-Франциско. Закладена в гарний пластмасовий корпус машина важила всього 12 фунтів, мала систему кольорової графіки, містила мінімум мікросхем і було виконано, як і конструкторському, і у комерційному відношенні, бездоганно і небаченому досі рівні. Тепер прийнято вважати, що став саме «Эпл-2» разів, і на завжди відкрив дорогу перед нової индустрией—производством персональних комп’ютерів. За рік корпорація продала своєї продукції $ 2,7 млн.

Через війну виходу корпорації у світ великого бізнесу Возняк і Джобс стали володарями капіталу, у сумі складав близько $ 400 млн. Їх стрімке зростання породив численні легенди. Проте пік успіху комп’ютерів «Эпл» припав саме на період, коли завершувалася ціла епоха в індустрії, народженого цим успехом.

Вже наступного року корпорація IBM виготовила свій персональний компьютер—IBM PC, з її появою якого почалася нова епоха. Вихід на арену IBM означав кінець «самодіяльності», неформального аматорського стилю роботи, оживлявшего цю індустрію на перших етапах його розвитку. Персональні комп’ютери, які символізували раніше хэкеров, яким було ненависний великий бізнес, тепер самі перетворилися на бізнес. «Каста жерців» інженерно-технічного персоналу у білих халатах, що обслуговували ЕОМ, була повалена, проте їй змінюють прийшла нова иерархия—администраторов в костюмах-тройках.

Але хоч ці зміни засмутили деяких ентузіастів, безперервне вдосконалення техніки зробило ПК доступне широких кіл користувачів. У стислий період, що минув від дебюту «Альтаїра» до появи IBM PC, до обчислювальної техніки прилучилося більше людей, як все довгі годы—с моменту перших, ще незрозумілих думок Чарльза Бэббиджа про Аналітичної машині до винаходи інтегральних електронних схем. Персональні комп’ютери, зрозуміло, зазнали істотні зміни за час переможної ходи на планеті, але де вони змінили і саме мир.

ІСТОРІЯ РАЗВИТИЯ.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ.

ТЕХНИКИ.

РЕФЕРАТ студента I курсу (11-ин.) філологічного факультета.

УГПУ їм. Драгоманова.

Кравцова Максима Юрьевича.

[pic].