Дать однозначный ответ на вопрос «Кто изобрёл компьютер?» на самом деле не так просто. Как и в случае со многими другими изобретениями, свой вклад в появление компьютера внесли многие люди, работавшие в разных странах, да и на вопрос, какое же устройство, собственно, достойно называться первым компьютером, можно дать разные варианты ответов. Итак, в этом посте — про изобретателей компьютера.
Что такое компьютер? С одной стороны, компьютер считается разновидностью вычислительной техники, но важной его особенностью должна быть возможность не просто выполнять вычисления, пусть и сложные, но выполнять некую произвольно заданную программу. Т. е. устройства, предназначенные для решения лишь определённых задач, не подходят под определение компьютера, компьютер — это универсальное устройство для вычислений, которое можно запрограммировать.
История компьютеров начинается в 19 веке. В 1808 г. французский ткач Жозеф Мари Жаккар (или Жаккард) изобретает ткацкий станок, способный не просто производить ткань, а делать ткань с произвольными узорами. Фактически это был программируемый станок. Узор задавался при помощи пластинок с дырочками, просверленными в определённом порядке — перфокарт.
Перфокарты для станка Жаккара
В 1832 г. русский изобретатель Семён Николаевич Корсаков публикует проект специальных машин для обработки информации при помощи перфокарт. Фактически, это были машины для работы с базами данных. Однако изобретение не получило официальной поддержки, комиссия, рассматривавшая проект, высказала мнение, что «Г-н Корсаков потратил слишком много разума на то, чтобы научить других обходиться без разума».
Кто же придумал проект первого программируемого вычислительного устройства, т. е. компьютера? Этим человеком был англичанин Чарльз Бэббидж . Бэббидж был крайне разносторонним человеком, но известен прежде всего проектами вычислительных машин. В 1822 году он построил машину для расчётов логарифмических таблиц, эта машина стала позднее известна как малая разностная. Затем Бэббидж решил построить полномасштабную версию разностной машины, получил от правительства субсидию, но не уложился ни в сроки, ни в размеры финансирования. Вместо первоначальных трёх лет и 1500 фунтов стерлингов Бэббидж потратил 11 лет и 17000 фунтов, но так и не достроил машину. Лишь в 1991 к двухсотлетию Бэббиджа в Лондоне построили-таки работающую версию этой разностной машины.
Разностная машина Бэббиджа
Разностная машина — довольно сложное, но всё же узкоспециализированное вычислительное устройство. Назвать её компьютером нельзя. Однако в процессе работы над разностной машиной Бэббидж разработал проект ещё более сложной и универсальной аналитической машины, которая была, по сути, механическим компьютером. В этой машине был блок для хранения чисел, а сама она могла выполнять вычисления по программе, записанной на перфокартах. Увы, машина была слишком сложной и даже сегодня энтузиасты так и не решились её воспроизвести.
В 19м и начале 20го века развитие вычислительной техники продолжалось, но она всё ещё предназначалась для узкоспециализированных вычислений. В 1936 году английский математик Алан Тьюринг описал абстрактную машину, пригодную для произвольных вычислений. Описанная машина получила название машина Тьюринга. Фактически, Тьюринг определил критерии, по которым можно было определить, является ли вычислительная машина универсальной.
Алан Тьюринг
К концу 30-х существовали две возможности для постройки вычислительных машин. Более привычными были электромеханические машины, сочетающие электрические и механические элементы. Они считали очень медленно — одна операция могла занимать несколько секунд. Но в это время появилась и другая концепция — использовать в качестве элементов вакуумные лампы. Машины на вакуумных лампах — электронные — могли считать намного быстрее, но лампы были дорогими и не очень надёжными и часто перегорали.
Первые компьютеры появились между концом тридцатых и концом сороковых. Вопрос только в том, какое же устройство считать первым настоящим компьютером? Рассмотрим кандидатов.
1) Машины Конрада Цузе
Конрад Цузе был немецким инженером, по своей инициативе занявшимся разработкой вычислительных машин. В 1938 г. он на свои деньги разработал и построил первую электромеханическую машину, названную Z1, реализовал в ней возможность программирования, но она работала ненадёжно. В 1939 г. началась вторая мировая война и Цузе призвали на фронт, откуда ему удалось вернуться и создать вторую версию своей машины — Z2, а в начале 1941 — Z3. Вероятно, эти машины были первыми реально работавшими электромеханическими компьютерами. В 1941 Цузе вновь призвали на фронт. Как он ни доказывал руководству вермахта важность своих компьютеров, его не хотели слушать. Лишь после вмешательства фирмы Хеншель, выпускавшей самолёты, где Цузе ранее работал инженером, ему всё-таки разрешили вернуться к работе над своими вычислительными машинами. Предполагалось, что они будут использоваться для расчётов аэродинамических параметров самолётов. Руководство вермахта, впрочем, без энтузиазма отнеслось к разработкам и не видя в них особой ценности, финансировало очень неохотно. Следующую модель — Z4 Цузе закончил только после войны. В 1950 г. он продал эту модель в Швейцарию.
Z3 (восстановленная копия) в немецком музее
Z3 могла считывать программу с перфоленты и выполнять вычисления в соответствии с ней. Однако эта машина была электромеханической, поэтому работала очень медленно и не могла исполнять в явном виде команд условного перехода, которые считаются важной составляющей компьютерной программы. Можно ли считать Z3 первым в мире компьютером, а Конрада Цузе — его изобретателем? Некоторые считают, что да, некоторые — нет.
2) Компьютер Атанасова-Берри
В 1942 г. американский математик болгарского происхождения Джон Атанасов и помогавший ему инженер Клиффорд Берри построили первую на 100% электронную вычислительную машину без механических частей. Эта машина не была универсальной и предназначалась в основном для решения линейных уравнений, тем не менее, именно её в 1973 г. Федеральный районный суд США признал «первым компьютером». Возможно, из этой машины получилось бы нечто большее, если бы Атанасов не был призван в американскую армию.
Компьютер Атанасова-Берри
3) Британские «Бомбы» и «Колоссы»
Во время второй мировой войны перед англичанами встала задача расшифровки немецких сообщений. Взломать немецкие шифры вручную было невозможно. Тогда англичане прибегли к помощи вычислительных машин.
В 1940 г. в Великобритании по проекту Алана Тьюринга была построена первая электромеханическая вычислительная машина для расшифровки немецкого кода «Энигма». Она получила название «Бомба». Одна такая машина весила 2,5 тонны и для того, чтобы расшифровать как можно больше сообщений, к 1944 году англичане построили 210 таких машин.
«Бомба»
Но для передачи важных сообщений немцы использовали другой, ещё более сложный код «Лоренц». Для его расшифровки был спроектирован и построен (в количестве 10 штук) мощный электронный компьютер под названием «Колосс». Он был программируемой и довольно мощной для своего времени, но всё же не универсальной, а узкоспециализированной машиной. Спроектировал «Колоссы» и руководил их постройкой английский инженер Томми Флауэрс .
4) ЭНИАК
Переносимся в США. В 1943 г. учёные из Пенсильванского университета Джон Мокли и Джон Экерт задумали построить мощный электронный компьютер. Предполагалось, что его будут использовать в основном для расчётов артиллерийских таблиц — нудной и кропотливой работы, которая была поручена университету американской армией. Прежде таблицы рассчитывали люди с арифмометрами, и это отнимало у них много времени. Устройство назвали ЭНИАК (англ. ENIAC), сокращение от «Электронный числовой интегратор и вычислитель», и он мог производить расчёты в 2400 раз быстрее, чем человек с арифмометром.
ЭНИАК
ЭНИАК был построен к осени 1945 г. Он содержал более 10 тыс. электронных ламп, весил около 27 тонн и потреблял 150 кВт электроэнергии. К этому времени острая необходимость в расчётах артиллерийских таблиц отпала, и компьютер стали использовать и для других целей, например, для расчётов взрыва водородной бомбы, аэродинамики сверхзвуковых самолётов, прогноза погоды.
ЭНИАК без особых оговорок можно считать настоящим компьютером. Это была полностью электронная универсальная вычислительная машина, которая в полной мере продемонстрировала потенциал компьютеров. Кроме того ЭНИАК стал первым широко известным компьютером, информация о машинах Цузе и Атанасова всплыла позднее, а британские дешифровальные компьютеры были засекречены (и почти все уничтожены) по приказу Черчилля. Так что звание первого в мире компьютера ЭНИАК, вероятно, заслужил.
Всё же работать с ЭНИАКом было ещё не очень удобно. Программирование компьютера осуществлялось путём изменения положения кабелей и переключателей, и подготовка к расчётам часто занимала значительно больше времени, чем сами расчёты. Ещё до окончания работы американский математик Джон фон Нейман предложил использовать для будущих компьютеров архитектуру, предполагавшую хранения команд и данных в памяти. Эта архитектура стала основой при разработке последующих компьютеров.
Подведём итоги и ответим, наконец, кто изобрёл компьютер. К изобретению и созданию первых компьютеров так или иначе причастны:
- Чарльз Бэббидж — автор первого проекта (механического) компьютера;
- Алан Тьюринг — описал схему универсальной вычислительной машины, конструктор британского дешифровального электромеханического компьютера «Бомба»;
- Конрад Цузе — создатель первого электромеханического программируемого компьютера;
- Джон Атанасов — создатель первого электронного непрограммируемого компьютера;
- Томми Флауэрс — конструктор британского дешифровального электронного компьютера «Колосс»;
- Джон Мокли и Джон Экерт — конструкторы первого универсального электронного компьютера ЭНИАК;
- Джон фон Нейман — один из участников разработки первых американских компьютеров, предложил архитектуру, лежащую в основе устройства всех современных компьютеров.
К портативным вычислительным устройствам, когда они только появились, относились весьма скептически. Самый был создан после Второй мировой войны, 14 февраля 1946 года, американскими разработчиками. Он был крайне массивным и состоял из множества составных частей, а по своим программно-техническим свойствам недалеко уходил от калькулятора.
Создание самого первого компьютера ENIAC
Компания ENIAC вела долгую и скрупулезную работу по созданию портативного устройства. Конечно, их исследовательская деятельность была многогранна. Но и до них были попытки создания компьютера. Так, например, еще до создания многотонного ENIAC были опробованы аналогичные прототипы, но из-за технических недоработок их не смогли создать.
Ученые всего мира были озабочены созданием самого первого компьютера. Год окончания разработки приходится на 1946. Уже 14 февраля в демократических США представили публике компьютер ENIAC. По своим размерам он был похож на небольшой домик больше, чем на Его вес составлял около 30 тонн, а количеством электронных ламп можно было осветить небольшой город - их было 18 тысяч.
Немного о первом компьютере
При столь огромных габаритах вычислительная мощность составила 5000 операций в одну секунду. ENIAC проработал чуть больше 9 лет и отправился на переработку. Эту громадину создала группа из пяти инженеров. Как и технология интернет, создание самого первого компьютера было заказом военных. После его разработки и предварительного тестирования готовое изделие передали американским ВВС.
ЭВМ вытянулась в длину на семнадцать метров, а ее головная часть состояла из 765 тысяч деталей различного рода. Сумма разработки составляла около полумиллиона долларов. Высота машины находилась на отметке 2,5 метра. Находился аппарат в Гарварде. Однако дата создания первого компьютера формально приходилась на 1944 год, когда он впервые был испытан.
Параметры аппарата американского образца
Как и отмечалось ранее, ЭВМ образца 1946 года не доходила до уровня нынешних портативных компьютеров. А вот ее параметры и основные характеристики:
- Компьютер весил больше 4,5 тонны.
- Общая длина проводов в корпусе составляла 800 километров.
- Синхронизирующий модули вычисления вал составлял в длину 15 метров.
- На простейшие (сложение и вычитание) математические действия у ЭВМ уходило 0,33 секунды.
- На деление приходилось 15,3 секунды, а умножал он чуть быстрее, всего за 6 секунд.
Колоссальные ресурсы были потрачены на создание самого первого компьютера. Год этого события - 1946.
Самые первые попытки создать примитивные электронно-вычислительные устройства
Ученый из Российской империи А. Крылов в 1912 смог разработать первую машину для вычисления сложных дифференциальных уравнений. Уже через 15 лет, в 1927, разработчики из Америки провели испытания первого
Даже нацисты занимались разработкой ЭВМ. За год до начала Второй мировой войны, в 1938 году, немецкий ученый Конрад Цузе создал цифровую модель компьютера с программирующей составляющей, ей присвоили название Z1. А в 1941 году "Зет первый" претерпел ряд модернизаций и получил итоговое название Z3. Эта модель куда больше напоминала современный портативный компьютер.
Доработка прототипа ABC
Разработчик Джон Атанасов из США в 1942 году вел разработку ЭВМ модели ABC. Но его призвали в армию, и создание компьютера приостановилось на некоторое время. Его модель начала проверять с целью изучения другая группа разработчиков во главе с Джоном Мокли. В результате он начал вести собственную работу по созданию компьютера ENIAC.
Он первый дал начало жизни двоичной системе исчисления, которая и по сей день используется в наших ПК. Изначальной целью компьютера была помощь военным в решении определенных задач. Они способствовали автоматизации вычислений при бомбометании артиллеристов и военно-воздушных сил.
Создание первого компьютера в СССР
Не отставал от мировых тенденций и Советский Союз. В лаборатории С.А. Лебедева разработали первую модель компьютера на всей территории Евразии. За первым успехом советского электронно-вычислительного строения последовали и другие, менее громкие, но крайне полезные для науки.
Советские ученые разработали и испытали малую электронную счетную машину, сокращенно МЭСМ. Она представляла собой макет более габаритного аппарата по вычислению.
Первая советская электронно-вычислительная машина была сконструирована и введена в эксплуатацию недалеко от города Киева. С появлением первого компьютера в Союзе и на территории континентальной Европы связывают имя Сергея Лебедева (1902-1974 гг.). В 1997 году ученая мировая общественность признала его пионером вычислительной техники, и в том же году Международное компьютерное общество выпустило медаль с надписью: «С.А. Лебедев - разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения». Всего при непосредственном участии академика было создано 18 электронно-вычислительных машин, 15 из которых переросли в серийное производство.
Сергей Алексеевич Лебедев - основоположник вычислительной техники в СССР
В 1944-м, после назначения на должность директора Института энергетики АН УССР, академик с семьей переезжает в Киев. До создания революционной разработки остается еще долгих четыре года. Данный институт специализировался по двум направлениям: электротехническое и теплотехническое. Волевым решением директор разделяет два не совсем совместимых научных направления и возглавляет Институт электроники. Лаборатория института переезжает в предместье Киева (Феофания, бывший монастырь). Именно там и воплощается в жизнь давнишняя мечта профессора Лебедева - создать электронно-цифровую счетную машину.
Первый компьютер СССР
В 1948 году модель первого отечественного компьютера была собрана. Устройство занимало почти все пространство комнаты площадью в 60 м 2 . В конструкции было так много элементов (особенно нагревательных), что при первом запуске машины выделилось столько тепла, что пришлось даже разобрать часть кровли. Первую модель советского компьютера назвали просто - Малая Электронная Счетная Машина (МЭСМ). Она могла производить до трех тысяч счетно-вычислительных операций в минуту, что по меркам того времени было заоблачно много. В МЭСМ был применен принцип электронной ламповой системы, который уже апробирован западными коллегами («Колосс Марк 1» 1943 г., «ЭНИАК» 1946 г.).
Всего в МЭСМ было использовано порядка 6 тысяч различных электронных ламп, устройству требовалась мощность в 25 кВт. Программирование происходило за счет ввода данных с перфолент или в результате набора кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился посредством электромеханического печатающего устройства или путем фотографирования.
Параметры МЭСМ:
- двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом система счета;
- 17 разрядов (16 плюс один на знак);
- емкость ОЗУ: 31 для чисел и 63 для команд;
- емкость функционального устройства: аналогичная ОЗУ;
- трехадресная система команд;
- производимые вычисления: четыре простейших операции (сложение, вычитание, деление, умножение), сравнение с учетом знака, сдвиг, сравнение по абсолютной величине, сложение команд, передача управления, передача чисел с магнитного барабана и пр.;
- вид ПЗУ: триггерные ячейки с вариантом использования магнитного барабана;
- система ввода данных: последовательная с контролем через систему программирования;
- моноблочное универсальное арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках.
Несмотря на максимально возможную автономную работу МЭСМ, определение и устранение неполадок все же происходило вручную или посредством полуавтоматического регулирования. Во время испытаний компьютеру было предложено решить несколько задач, после чего разработчики заключили, что машина способна производить вычисления, неподвластные человеческому разуму. Публичная демонстрация возможностей малой электронной счетной машины произошла в 1951 году. С этого момента устройство считается введенным в эксплуатацию первым советским электронно-вычислительным аппаратом. Над созданием МЭСМ под руководством Лебедева работало всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц.
Несмотря на ряд существенных ограничений, первый компьютер, сделанный в СССР, работал в соответствии с требованиями своего времени. По этой причине машине академика Лебедева было доверено проводить расчеты по решению научно-технических и народно-хозяйственных задач. Опыт, накопленный в процессе разработки машины, был использован при создании БЭСМ, а сама МЭСМ рассматривалась в качестве действующего макета, на котором отрабатывались принципы построения большой ЭВМ. Первый «блин» академика Лебедева на пути развития программирования и разработок широкого круга вопросов вычислительной математики не оказался комом. Машину применяли как для текущих задач, так и рассматривали прототипом более усовершенствованных аппаратов.
Успех Лебедева был высоко оценен в высших эшелонах власти, и в 1952 году академик получил назначение на руководящую должность института в Москве. Малая электронная счетная машина, произведенная в единичном экземпляре, использовалась до 1957 года, после чего устройство демонтировали, разобрали на составляющие и поместили в лабораториях Политехнического института в Киеве, где части МЭСМ служили студентам в лабораторных исследованиях.
ЭВМ серии «М»
Пока академик Лебедев работал над электронно-вычислительным устройством в Киеве, в Москве образовывалась отдельная группа электротехников. Сотрудники Энергетического института имени Кржижановского Исаака Брука (электротехник) и Башира Рамеева (изобретатель) в 1948 году подают в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. В начале 50-х Рамеев становится руководителем отдельной лаборатории, где и предназначалось появиться этому устройству. Буквально за один год разработчики собирают первый прототип машины М-1. По всем техническим параметрам это было устройство, намного уступающее МЭСМ: всего 20 операций в секунду, тогда как машина Лебедева показывала результат в 50 операций. Неотъемлемым преимуществом М-1 были ее габариты и энергопотребление. В конструкции использовано всего 730 электрических ламп, они требовали 8 кВт, а весь аппарат занимал лишь 5 м 2 .
В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп увеличилось лишь вдвое. Этого удалось достичь за счет использования управляющих полупроводниковых диодов. Но инновации требовали больше энергии (М-2 потребляла 29 кВт), да и площадь конструкция заняла в четыре раза больше, чем предшественница (22 м 2). Счетных возможностей данного устройства вполне хватало для реализации ряда вычислительных операций, но серийное производство так и не началось.
«Малютка» ЭВМ М-2
Модель М-3 снова стала «малюткой»: 774 электронные лампы, потребляющие энергию в размере 10 кВт, площадь - 3 м 2 . Соответственно, уменьшились и вычислительные возможности: 30 операций в секунду. Но для решения многих прикладных задач этого вполне было достаточно, поэтому М-3 выпускалась небольшой партией, 16 штук.
В 1960 году разработчики довели производительность машины до 1000 операций в секунду. Данную технологию заимствовали далее для электронно-вычислительных машин «Арагац», «Раздан», «Минск» (произведены в Ереване и в Минске). Эти проекты, реализованные параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, показали серьёзные результаты уже позже, в период перехода ЭВМ на транзисторы.
«Стрела»
Под руководством Юрия Базилевского в Москве создается ЭВМ «Стрела». Первый образец устройства был завершен в 1953 году. «Стрела» (как и М-1) содержала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). Проект данной модели компьютера был настолько удачным, что на Московском заводе счетно-аналитических машин началось серийное производство этого типа продукции. Всего за три года было собрано семь экземпляров устройства: для пользования в лабораториях МГУ, а также в вычислительных центрах Академии наук СССР и ряда министерств.
ЭВМ «Стрела»
«Стрела» выполняла 2 тысячи операций в секунду. Но аппарат был весьма массивным и потреблял 150 кВт энергии. В конструкции использовалось 6,2 тысячи ламп и более 60 тысяч диодов. «Махина» занимала площадь в 300 м 2 .
БЭСМ
После перевода в Москву (в 1952 году), в Институт точной механики и вычислительной техники, академик Лебедев взялся за производство нового электронно-вычислительного устройства - Большой Электронной Счетной Машины, БЭСМ. Заметим, что принцип построения новой ЭВМ во многом был заимствован у ранней разработки Лебедева. Реализация данного проекта послужила началом самой успешной серии советских компьютеров.
БЭСМ осуществляла уже до 10 000 исчислений в секунду. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» - её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения расчетов различной сложности.
Модель БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч. После испытаний ЭЛТ и ртутных трубок, в данной модели оперативная память уже была на ферритовых сердечниках (основной тип ОЗУ на следующие 20 лет). Серийное производство, начавшееся на заводе имени Володарского в 1958 году, показало результаты в 67 единиц техники. БЭСМ-2 положила начало разработок военных компьютеров, руководивших системами ПВО: М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения - 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.
Переход на транзисторы в советской кибернетике прошёл плавно. Особо уникальных разработок в этот период отечественного компьютеростроения не значится. В основном старые компьютерные системы переукомплектовывали под новые технологии.
Большая электронная счетная машина (БЭСМ)
Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров (вычислительного и контроллера периферийных устройств), имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500 тысячам операций в секунду для основного процессора и 37 тысяч – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с компьютерным блоком работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 м 2 .
Уже после 5Э92б разработчики снова возвратились к БЭСМ. Основная задача здесь - производство универсальных компьютеров на транзисторах. Так появились БЭСМ-3 (осталась в качестве макета) и БЭСМ-4. Последняя модель была выпущена в количестве 30 экземпляров. Вычислительная мощность БЭСМ-4 - 40 операций в секунду. Устройство в основном применялось как «лабораторный образец» для создания новых языков программирования, а также как прототип для конструирования более усовершенствованных моделей, таких как БЭСМ-6.
За всю историю советской кибернетики и вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой прогрессивной. В 1965 году это компьютерное устройство было самым передовым по управляемости: развитая система самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами, возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд, поддержка виртуальной памяти, кэш команд, чтение и запись данных. Показатели вычислительных способностей - до 1 млн операций в секунду. Выпуск данной модели продолжался вплоть до 1987 года, а использование - до 1995-го.
«Киев»
После того, как академик Лебедев отбыл в «Златоглавую», его лаборатория вместе с персоналом перешла под руководство академика Б.Г. Гнеденко (директор Института математики АН УССР). В этот период был взят курс на новые разработки. Так, зарождается идея создания компьютера на электронных лампах и с памятью на магнитных сердечниках. Он получил название «Киев». При его разработке впервые был применен принцип упрощенного программирования - адресный язык.
В 1956 году бывшую лебедевскую лабораторию, переименованную в Вычислительный центр, возглавил В.М. Глушков (сегодня данное отделение действует как Институт кибернетики имени академика Глушкова НАН Украины). Именно под началом Глушкова «Киев» удалось завершить и ввести в эксплуатацию. Машина остается на службе в Центре, второй образец компьютера «Киев» был приобретен и собран в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Московская область).
Виктор Михайлович Глушков
Впервые в истории применения компьютерной техники, с помощью «Киева» удалось наладить дистанционное управление технологическим процессами металлургического комбината в Днепродзержинске. Заметим, что объект испытаний был удален от машины почти на 500 километров. «Киев» был вовлечен в ряд экспериментов по искусственному интеллекту, машинному распознаванию простых геометрических фигур, моделированию автоматов для распознавания печатных и письменных букв, автоматическому синтезу функциональных схем. Под руководством Глушкова на машине была апробирована одна из первых систем управления базами данных реляционного типа («Автодиректор»).
Хотя основу устройства составляли те же электронные лампы, у «Киева» уже было феррит-трансформаторное ЗУ с объемом в 512 слов. Также аппарат использовал блок внешней памяти на магнитных барабанах с общим объемом в девять тысяч слов. Вычислительная мощность этой модели компьютера в триста раз превышала возможности МЭСМ. Структура команд - аналогичная (трехадресная на 32 операции).
«Киев» имел собственные архитектурные особенности: в машине был реализован асинхронный принцип передачи управления между функциональными блоками; несколько блоков памяти (ферритовая оперативная память, внешняя память на магнитных барабанах); ввод и вывод чисел в десятичной системе счисления; пассивное запоминающее устройство с набором констант и подпрограмм элементарных функций; развитая система операций. Устройство производило групповые операции с модификацией адреса для повышения эффективности обработки сложных структур данных.
В 1955 году лаборатория Рамеева переехала в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ под названием «Урал-1» - менее затратной, от того и массовой машины. Всего 1000 ламп с энергопотреблением в 10 кВт - это позволило существенно снизить производственные затраты. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было собрано 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру. Например, в центре управления полётами космодрома «Байконур».
«Урал 2-4» также был на электронных лампах, но уже использовал оперативную память на ферритовых сердечниках, выполнял по несколько тысяч операций в секунду.
Московский государственный университет в это время проектирует собственный компьютер - «Сетунь». Он также пошел в массовое производство. Так, на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких компьютеров.
«Сетунь» - электронно-вычислительное устройство на троичной логике. В 1959 году эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4,5 тысячи операций в секунду и потребляла 2,5 кВт энергии. Для этого использовались феррито-диодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954 году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1.
«Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР. При этом создание локальных и глобальных компьютерных сетей требовало максимальную совместимость устройств (т.е. двоичная логика). Будущее компьютеров стояло за транзисторами, тогда как лампы оставались пережитком прошлого (как когда-то механические реле).
«Сетунь»
«Днепр»
В свое время Глушкова называли новатором, он не раз выдвигал смелые теории в области математики, кибернетики и вычислительной техники. Многие из его инноваций были поддержаны и внедрены в жизнь еще при жизни академика. Но всецело оценить тот весомый вклад, который сделал ученый в развитие этих направлений, помогло время. С именем В.М. Глушкова отечественная наука связывает исторические вехи перехода от кибернетики к информатике, а там - к информационным технологиям. Институт кибернетики АН УССР (до 1962 года - Вычислительный центр АН УССР), возглавляемый выдающимся ученым, специализировался на усовершенствовании компьютерной вычислительной техники, разработке прикладного и системного программного обеспечения, систем управления промышленным производством, а также сервисов обработки информации прочих сфер деятельности человека. В Институте были развернуты масштабные исследования по созданию информационных сетей, периферии и компонентов к ним. Можно с уверенностью заключить, что в те годы усилия ученых были направлены на «покорение» всех основных направлений развития информационных технологий. При этом любая научно обоснованная теория тут же воплощалась в жизнь и находила свое подтверждение на практике.
Следующий шаг в отечественном компьютеростроении связан с появлением электронно-вычислительного устройства «Днепр». Этот аппарат стал первым для всего Союза полупроводниковым управляющим компьютером общего назначения. Именно на базе «Днепра» появились попытки серийного производства компьютерно-вычислительной техники в СССР.
Эта машина была разработана и сконструирована всего за три года, что считалось очень незначительным временем для такого проектирования. В 1961 году произошло переоснащение многих советских промышленных предприятий, и управление производством легло на плечи ЭВМ. Глушков позже попытался объяснить, почему удалось так быстро собрать аппараты. Оказывается, еще на стадии разработок и проектирования ВЦ тесно сотрудничал с предприятиями, где предполагалось установить компьютеры. Анализировались особенности производства, этапность, а также выстраивались алгоритмы всего технологического процесса. Это позволило более точно запрограммировать машины, исходя из индивидуальных промышленных особенностей предприятия.
Было проведено несколько экспериментов с участием «Днепра» по удаленному управлению производствами разной специализации: сталелитейным, судостроительным, химическим. Заметим, что в этот же период западные конструкторы спроектировали аналогичный отечественному полупроводниковый компьютер универсального управления RW300. Благодаря проектированию и введению в эксплуатацию ЭВМ «Днепр» удалось не только сократить дистанцию в развитии компьютерной техники между нами и Западом, но и практически ступать «нога в ногу».
Компьютеру «Днепр» принадлежит еще одно достижение: устройство производилось и использовалось как основное производственно-вычислительное оборудование на протяжении десяти лет. Это (по меркам компьютерной техники) достаточно значительный срок, так как для большинства подобных разработок этап модернизации и усовершенствования исчислялся пятью-шестью годами. Эта модель компьютера была настолько надежной, что ей было доверено отслеживать экспериментальный космический полет шатлов «Союз-19» и «Аполлон», состоявшийся в 1972 году.
Впервые отечественное компьютеростроение вышло на экспорт. Также был разработан генеральный план строительства специализированного завода по производству вычислительной компьютерной техники - завод вычислительных и управляющих машин (ВУМ), расположенный в Киеве.
А в 1968 году небольшой серией была выпущена полупроводниковая ЭВМ «Днепр 2». Эти компьютеры имели более массовое назначение и использовались для выполнения различных вычислительных, производственных и планово-экономических задач. Но серийное производство «Днепр 2» было вскоре приостановлено.
«Днепр» отвечал следующим техническим характеристикам:
- двухадресная система команд (88 команд);
- двоичная система счисления;
- 26 двоичных разрядов с фиксированной запятой;
- оперативное запоминающее устройство на 512 слов (от одного до восьми блоков);
- вычислительная мощность: 20 тысяч операций сложения (вычитания) в секунду, 4 тысячи операций умножения (деления) в тех же временных частотах;
- размер аппарата: 35-40 м 2 ;
- энергопотребление: 4 кВт.
«Промінь» и ЭВМ серии «МИР»
1963 год становится переломным для отечественного компьютеростроения. В этот год на заводе по производству вычислительных машин в Северодонецке производится машина «Промінь» (с укр. - луч). В этом аппарате впервые были использованы блоки памяти на металлизированных картах, ступенчатое микропрограммное управление и ряд других инноваций. Основным назначением этой модели компьютера считалось произведение инженерных расчетов различной сложности.
Украинский компьютер «Промінь» («Луч»)
За «Лучом» в серийное производство поступили компьютеры «Промінь-М» и «Промінь-2»:
- объем ОЗУ: 140 слов;
- ввод данных: с металлизированных перфокарт или штекерный ввод;
- количество одномоментно запоминающихся команд: 100 (80 - основные и промежуточные, 20 - константы);
- одноадресная система команд с 32 операциями;
- вычислительная мощность – 1000 простейших задач в минуту, 100 вычислений по умножению в минуту.
Сразу за моделями серии «Промінь» появилось электронно-вычислительное устройство с микропрограммным выполнением простейших вычислительных функций - МИР (1965 г.). Заметим, что в 1967 году на мировой технической выставке в Лондоне машина МИР-1 получила достаточно высокую экспертную оценку. Американская компания IBM (ведущий мировой производитель-экспортер компьютерной техники в то время) даже приобрел несколько экземпляров.
МИР, МИР-1, а за ними вторая и третья модификации были поистине непревзойденным словом техники отечественного и мирового производства. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными компьютерами обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти во много раз. На этой машине впервые в практике отечественного компьютеростроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером. Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины.
С появлением этой серии устройств в работу был внедрен новый «машинный» язык программирования - «Аналитик». Алфавит для ввода состоял из заглавных русских и латинских букв, алгебраических знаков, знаков выделения целой и дробной части числа, цифры, показателей порядка числа, знаков препинания и так далее. При вводе информации в машину можно было пользоваться стандартными обозначениями элементарных функций. Русские слова, например, «заменить», «разрядность», «вычислить», «если», «то», «таблица» и другие использовались для описания вычислительного алгоритма и обозначения формы выходной информации. Любые десятичные значения можно было вводить в произвольной форме. Все необходимые параметры вывода программировались в период постановки задач. «Аналитик» позволял работать с целыми числами и массивами, редактировать введенные или уже запущенные программы, менять разрядность вычислений путем замены операций.
Символическая аббревиатура МИР была ни чем иным, как аббревиатура основного назначения устройства: «машина для инженерных расчетов». Эти устройства принято считать одними из первых персональных компьютеров.
Технические параметры МИР:
- двоично-десятичная система счисления;
- фиксированная и плавающая запятая;
- произвольная разрядность и длина производимых расчетов (единственное ограничение накладывал объем памяти - 4096 символов);
- вычислительная мощность: 1000-2000 операций в секунду.
Ввод данных осуществлялся за счет печатающего клавиатурного устройства (электрической машинки Zoemtron), идущего в комплекте. Соединение комплектующих происходило посредством микропрограммного принципа. В последствии благодаря этому принципу удалось усовершенствовать как сам язык программирования, так и прочие параметры устройства.
Супермашины серии «Эльбрус»
Выдающийся советский разработчик В.С. Бурцев (1927-2005 гг.) в истории отечественной кибернетики считается главным конструктором первых в СССР суперкомпьютеров и вычислительных комплексов для систем управления реального времени. Он разработал принцип селекции и оцифровки сигнала радиолокации. Это позволило произвести первую в мире автоматическую съемку данных с обзорной радиолокационной станции для наведения истребителей на воздушные цели. Успешно проведенные эксперименты по одновременному сопровождению нескольких целей легли в основу создания систем автонаведения на цель. Такие схемы строились на базе вычислительных устройств «Диана-1» и «Диана-2», разработанных под руководством Бурцева.
Далее группа ученых разработала принципы построения вычислительных средств противоракетной обороны (ПРО), что привело к появлению радиолокационных станций точного наведения. Это был отдельный высокоэффективный вычислительный комплекс, позволяющий с максимальной точностью производить автоматическое управление за сложными, разнесенными на большие расстояния объектами в режиме онлайн.
В 1972 году для нужд ввозимых комплексов противовоздушной обороны были созданы первые вычислительные трехпроцессорные машины 5Э261 и 5Э265, построенные по модульному принципу. Каждый модуль (процессор, память, устройство управления внешними связями) был полностью охвачен аппаратным контролем. Это позволило осуществлять автоматическое резервное копирование данных в случае, если происходили сбои или отказ в работе отдельных комплектующих. Вычислительный процесс при этом не прерывался. Производительность данного устройства была для тех времен рекордной - 1 млн операций в секунду при очень малых размерах (менее 2 м 3). Эти комплексы в системе С-300 по сей день используются на боевом дежурстве.
В 1969 году была поставлена задача разработать вычислительную систему с производительностью 100 млн операций в секунду. Так появляется проект многопроцессорного вычислительного комплекса «Эльбрус».
Разработка машин «запредельных» возможностей имела характерные отличия наряду с разработками универсальных электронно-вычислительных систем. Здесь предъявлялись максимальные требования как к архитектуре и элементной базе, так и к конструкции вычислительной системы.
В работе над «Эльбрусом» и рядом предшествующих им разработок ставились вопросы эффективной реализации отказоустойчивости и непрерывного функционирования системы. Поэтому у них появились такие особенности, как многопроцессорность и связанные с ней средства распараллеливания ветвей задачи.
В 1970 году началось плановое строительство комплекса.
В целом «Эльбрус» считается полностью оригинальной советской разработкой. В него были заложены такие архитектурные и конструкторские решения, благодаря которым производительность МВК практически линейно возрастала при увеличении числа процессоров. В 1980 году «Эльбрус-1» с общей производительностью 15 млн операций в секунду успешно прошел государственные испытания.
МВК «Эльбрус-1» стал первой в Советском Союзе ЭВМ, построенной на базе ТТЛ-микросхем. В программном отношении ее главное отличие - ориентация на языки высокого уровня. Для данного типа комплексов были также созданы собственная операционная система, файловая система и система программирования «Эль-76».
«Эльбрус-1» обеспечивала быстродействие от 1,5 до 10 млн операций в секунду, а «Эльбрус-2» - более 100 млн операций в секунду. Вторая ревизия машины (1985 год) представляла собой симметричный многопроцессорный вычислительный комплекс из десяти суперскалярных процессоров на матричных БИС, которые выпускались в Зеленограде.
Серийное производство машин такой сложности потребовало срочного развертывания систем автоматизации проектирования компьютеров, и эта задача была успешно решена под руководством Г.Г. Рябова.
«Эльбрусы» вообще несли в себе ряд революционных новшеств: суперскалярность процессорной обработки, симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных - все эти возможности появились в отечественных машинах раньше, чем на Западе. Созданием единой операционной системы для многопроцессорных комплексов руководил Б.А. Бабаян, в свое время отвечавший за разработку системного программного обеспечения БЭСМ-6.
Работа над последней машиной семейства, «Эльбрус-3» с быстродействием до 1 млрд. операций в секунду и 16 процессорами, была закончена в 1991 году. Но система оказалась слишком громоздкой (за счет элементной базы). Тем более, что на тот момент появились более экономически выгодные решения строительства рабочих компьютерных станций.
Вместо заключения
Советская промышленность была в полной мере компьютеризирована, но большое количество слабо совместимых между собой проектов и серий привело к некоторым проблемам. Основное «но» касалось аппаратной несовместимости, что мешало созданию универсальных систем программирования: у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Да и массовым серийное производство советских компьютеров вряд ли можно назвать (поставки происходили исключительно в вычислительные центры и на производство). В то же время отрыв американских инженеров увеличивался. Так, в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Силиконовая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.
В 1968 году была принята государственная директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически. По его мнению, путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Но другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого стало выполнение программы «Ряд» - разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360.
Результат работы центра - появление в 1971 году компьютеров серии ЕС. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование отечественных машин начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.
Пожалуй, сегодня нельзя представить жизнь без использования компьютеров. Они очень плотно вошли почти во все области человеческой деятельности.
Компьютеры помогают сохранять и обрабатывать огромные объемы данных с большой скоростью, что позволяет значительно оптимизировать рабочий процесс. С каждым годом емкость дискового пространства для хранения данных увеличивается, а размер компьютеров уменьшается: от настольных компьютеров, до тонких моноблоков и мобильных ноутбуков.
Однако, компьютеры не всегда обладали такими качествами. Давайте вместе с вами рассмотрим, как появился самый первый компьютер, кто был его создателем и как мы вообще, докатились до такого:)
Когда появился первый компьютер 1
Принято считать, что первым этапом появления вычислительной техники и прародителем современного компьютера были первые арифметические счеты изобретенные в Древнем Вавилоне. Назывались эти счеты - абак. Механизм абака был достаточно прост и представлял собой доску с линиями. Расчеты производились с помощью расставления камней или иных предметов на этих линиях.
Суаньпань - китайский абак 2
Со временем в Китае появился усовершенствованный вариант абака, который называли суаньпань. Через эти счеты протягивали веревки, на которых нанизывали косточки в виде шариков. Счетная доска позволяла производить четыре основные операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Кроме этого возможно было извлекать кубические и квадратные корни.
Антикитерский механизм для астрономов 3
Спустя какое-то время в Греции сделали устройство позволяющее делать астрономические вычисления. Его назвали - антикитерским механизмом, в честь острова, неподалеку от которого механизм был найден. Устройство состояло из зубчатых шестеренок внутри деревянного корпуса, с размещенными снаружи циферблатами. Затем каталонский мыслитель Раймунд Луллий, создавший логическую машину с бумажных кругов выстроенных в троичной логике и разделенных линиями на специальные отделения.
Механизм Лео да Винчи 4
Следующий шаг сделал всем знакомый Лео да Винчи. В своих дневниках он описал 13-разрядное устройство с десятью кольцами для суммирования. Аналогичный механизм был разработан позднее, лишь в XX-веке по чертежам Лео.
Считающие часы Вильгельма Шиккарда 5
Тюбингенский профессор Вильгельм Шиккард создал вычислительное устройство с зубчатыми шестеренками, названное - считающие часы. Они позволяли делать сложения и вычитание шестирязрадных 10-ных чисел. Еще механизм делал умножение.
Логарифмическая счетная линейка 6
Математики Уильям Отред и Ричард Деламейн разрабатывают логарифмическую счетную линейку, способную производить самые разные вычислительные операции: сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень, вычисление корней квадрата и куба, вычисление логарифма, тригонометрические и гиперболический вычисления. Не правда ли, здорово?
Арифметическая Паскалина 7
Француз Блез Паскаль создает арифметическую машину называемую - Паскалина. Она представляла собой механическое устройство в виде ящика с шестеренками, для вычитания и суммирования пятиразрядных 10-ных чисел.
Арифмометр Лейбница 8
Математик и мыслитель Готфрид Вильгельм Лейбниц создал арифмометр, позволяющий делать четыре основные математические операции. Затем Лейбниц описал двоичную систему счисления, обнаружив что при записи групп чисел друг под другом, нули и единицы в вертикальных столбцах повторяются. Лейбниц произвел вычисления и понял, что двоичный код можно применить в механике, но технические возможности его времени не позволяют создать устройство.
Основа матанализа 9
Математик Исаак Ньютон положил основу математического анализа. На основе работ Лейбница математик Христиан Людвиг Герстен создается арифметическую машину для расчета частного и числа последовательных операций сложений во время умножения. Устройство также позволяло контролировать правильность ввода чисел.
Идея разностной машины 10
Иоганн Мюллер, будучи военным инженером, выдвинул идею «разностной машины» - арифмометра для табулирования логарифмов, во время улучшения механического калькулятора на основе ступенчатых валиков Лейбница.
Ткацкий станок на перфокартах 11
Французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар создает ткацкий станок, управление которого производилось с помощью перфокарт. Еще один француз Тома де Кольмар начал самый первый промышленный выпуск арифмометров.
Разностная машина Бэббиджа 12
Чарльз Бэббидж придумал первую разностную машину - арифмометр для автоматического построения математических таблиц. Однако, собрать механизм Бэббидж не смог, но это сделал его сын, после смерти отца.
На основе работ Чарльза Бэббиджа братья Шутц - Георг и Эдвард, создают первую разностную машину.
Механизм троичного счисления 13
Томасом Фаулером был построен троичный счетный механизм с троичной системой счисления.
Арифмометр Чебышева 14
Русский математик Чебышев создал - арифмометр Чебышева, позволяющий делать суммирование с передачей десятков, а также умножать и делить числа.
Система переписи населения 15
Германом Холлеритом разработана электронная табулирующая система, использующаяся для переписи населения США.
Машина дифференциальных уравнений 16
По работам русского ученого Крылова, была создана машина обыкновенных дифференциальных уравнений.
Аналоговый компьютер Буша 17
Американский ученый Вэнивар Буш разработал в Массачусетском технологическом институте механический аналоговый компьютер.
Первый компьютер Конрада Цузе 18
Немецкий инженер Конрад Цузе, в соавторстве с Гельмутом Шрайером, создал механизм под названием - Z1, который представлял программируемый цифровой механизм. Первая пробная версия нигде не использовалась. Вскоре была создана машина Z2, а затем Z3 - ставшая первой вычислительной машиной с свойствами современного компьютера.
Компьютер Атанасова - Берри 19
Американский математик болгарского происхождения Джон Атанасов, вместе со своим аспирантом Клиффордом Берри, разработали первый электронный цифровой компьютер под названием ABC (Atanasoff-Berry Computer - ABC).
Колосс в борьбе против фашистов 20
В военных целях, для расшифровки секретных кодов фашистской Германии, был разработана британская машина Colossus.
Марк 1 для ВМС США 21
Американская группа инженеров под руководством Говарда Эйкена разработала первую американскую вычислительную машину - Марк 1. Машина стала использоваться для расчетов в Военно-морских силах США.
Первый язык программирования 22
Конрадом Цузе была разработана новая и более быстрая версия компьютера Z4. Кроме этого, был создан первый язык программирования Планкалкюль.
ЭВМ Лебедева 23
Создана первая советская электронная вычислительная машина группой инженеров под руководством советского ученого Лебедева.
Транзисторный усилитель 24
Ученые из компании Bell Labs: Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин создали транзисторный усилитель, который помог уменьшить размеры компьютеров и прекратить использовать электронные лампы.
Первый компьютер на транзисторах 25
Американская компания NCR создала самый первый компьютер на транзисторах.
ENIAC 26
Разработана первая электронная цифровая вычислительная машина ЭНИАК (ENIAC) в компании IBM
Компьютеры System 360 27
Компания IBM создало компьютеры System 360, которые были примером стандарта для производителей компьютерного оборудования и совместимости с оборудованием других компьютеров.
Микропроцессоры Intel 28
Роберт Нойс и Гордон Мур создают компанию Intel и занимаются созданием микрочипов памяти, а впоследствии микропроцессорами.
Базовый комплект компьютера 29
Дуглас Энгельбарт создает систему, в составе которой: цифробуквенная клавиатура, мышка и программа для вывода экран данных.
Создатель компьютерной мыши 30
Изобретатель Дуглас Энгельбарт, который также впоследствии придумал графический интерфейс, гипертекст, текстовый редактор, групповые онлайн-конференци, создал компьютерную мышь.
Отец будущего Интернета 31
Министерство обороны США создает сеть ARPAnet - будущий Internet.
Гибкий магнитный диск 32
Создан накопитель на гибком магнитном диске размером 200 мм, 133 мм, 90 мм.
Первый микропроцессор 33
Появился первый микропроцессор на интегральной схеме - Intel 4004, имеющий разрядность 4 бита. Процессор применялся в калькуляторах и светофорах. Вскоре появились 8-разрядные Intel 8008, Intel 8080, Zilog Z80, MOS 6502, Motorola 6800, а также 16-разрядные Intel 8086 и Intel 8088, которые уже применялись в персональных компьютерах.
Как выглядел первый компьютер 34
Самые первые компьютеры были огромных размеров и низки в производительности. Чтобы разместить один компьютер, требовалась отдельная и большая комната. Компьютеры требовали очень много электричества для своей работы, что было очень дорого. Кроме этого, необходим был целый штат подготовленных специалистов, чтобы обслуживать и работать с компьютером.
Первое применение компьютера 35
Стоимость компьютеров была очень огромной, массовым спросом они изначально не пользовались и купить их могли только крупные компании. Первые компьютеры создавались для математических вычислений. Кроме этого, они хранили и обрабатывали данные, в не очень больших объемах. Изначально компьютеры использовали лишь научно-исследовательские институты, впоследствии начали применять крупные компании и банки.
В заключение
С тех пор, компьютеры завоевали мир, однако даже наше старшее поколение не могли использовать их для своего обучения, не говоря уже о развлечениях. Но стремительный процесс развития компьютерной техники, положенный общими усилиями множества изобретателей, сделал компьютер доступным почти для всех. А каким первым был ваш компьютер?
Под термином самый первый в мире компьютер можно понимать несколько различных моделей. С одной стороны, это гигантские машины, созданные в середине XX века.
С другой стороны – человечество непосредственно познакомилось с компьютерами, и даже получило возможность пользоваться ими в быту, намного позже.
И история первых персональных ЭВМ начинается уже с середины 1970 годов.
В нашем материале мы расскажем вам о создании первых прототипов современных компьютеров и здоровенных вычислительных машинах, которые ученые называют первыми компьютерами.
Первые «гиганты» вычислительных технологий
В самом начале эры компьютеров, в 1940-х годах, было создано сразу несколько независимо разработанных моделей огромных вычислительных устройств.
Все были разработаны и собраны учёными из США и занимали десятки квадратных метров площади.
По современным меркам, такое оборудование трудно назвать компьютером.
Однако на тот момент более мощных машин для проведения вычислений со скоростью, намного превышающей результат среднего человека, не существовало.
Рис. 1 Один из первых компьютеров, UNIVAC, заносят в помещение для монтажа.
Марк-1
Программируемое устройство «Марк-1» по праву считается первым в мире компьютером.
Вычислительная машина, разработанная в 1941 году группой из 5 инженеров (включая Говарда Эйкена), была предназначена для военных целей.
После окончания работ, проверки и наладки компьютера его передали ВВС США. Формальный запуск «Марк-1» в работу состоялся в августе 1944 года.
Основная часть ЭВМ, общая стоимость которой превысила 500 тысяч долларов, находилась внутри металлического корпуса и состояла из более чем 765 тыс. деталей.
Длина оборудования достигала 17 метров
Высота – 2,5 м, в результате чего под неё было выделено огромное помещение Гарвардского университета. Среди других параметров прибора:
- общая масса: более 4,5 тонн;
- длина электрокабелей внутри корпуса: до 800 км;
- длина вала, синхронизирующего вычислительные модули: 15 м;
- мощность электромотора, приводившего в действие компьютер: 5 кВт;
- скорость вычисления: сложение и вычитание – 0,33 с, деление – 15,3 с, умножение – 6 с.
«Марк-1» можно было назвать огромным и мощным арифмометром – именно этой версии придерживаются те, кто считает родоначальником компьютерных технологий модель ENIAC.
Однако, благодаря возможности выполнять заданные пользователем программы в автоматическом режиме (чего не могла делать, например, созданная немного раньше немецкая вычислительная машина Z3), именно «Марк-1» считают первым компьютером.
Работая с помощью перфоленты, машина не требовала вмешательства в работу человека.
Хотя из-за отсутствия поддержки условных переходов каждая программа была записана на длинном и закольцованном ленточном рулоне.
После того как мощности устройства стало недостаточно для выполнения новых задач, которые ставили перед разработчиками заказчики, один из авторов компьютера, Говард Эйкен, продолжил работу над новыми моделями.
Так, в 1947 году была создана вторая версия, «Марк-2», а в 1949 году – «Марк-3».
Последний вариант под названием Mark IV был выпущен в 1952 году и тоже использовался американскими военными.
Рис. 2 Первый компьютер Mark-1.
ENIAC
Вычислительная машина «ЭНИАК» предназначалась для выполнения примерно тех же задач, что и «Марк-1».
Однако результатом разработки стал по-настоящему многозадачный компьютер.
Первый запуск устройства состоялся практически в конце 1945 года, поэтому использовать его для военных целей во Второй мировой войне было уже поздно.
И сложнейшая в то время вычислительная машина, работавшая, по мнению современников, «со скоростью мысли», участвовала в других проектах.
Одним из них было моделирование взрыва водородной бомбы.
Частота работы этих элементов достигала 100 тыс. импульсов каждую секунду.
Для того чтобы повысить надёжность такого количества приборов разработчики применили метод, предназначенный для работы музыкальных электроорганов.
После этого аварийность снизилась в несколько раз, и из 17 тыс. ламп за неделю перегорало не больше двух.
Кроме того, была разработана система контроля безопасности оборудования, включавшая проверку каждой из 100 тыс. мелких деталей.
Параметры компьютера:
- общее время разработки: 200 тысяч человеко-часов;
- цена проекта: $487 тысяч;
- масса: около 27 тонн;
- мощность: 174 кВт;
- память: 20 буквенно-численных комбинаций;
- скорость работы: сложение – 5 тыс. операций в сек, умножение – 357 операций в сек.
Для ввода и вывода данных на ENIAC применялся табулятор со скоростью 125 и 100 карт в минуту, соответственно.
За время проведения испытаний ЭВМ обработало больше 1 млн. перфокарт.
А единственным серьёзным даже для своего времени недостатком машины, в сотни раз ускорившей процесс вычисления по сравнению с предшественником, были размеры – почти в 2 раза больше, чем у «Марк-1».
Рис. 3 Второй в мире компьютер «ЭНИАК».
EDVAC
Усовершенствованная ЭВМ EDVAC (тоже созданная Эккертом и Мосли) могла проводить расчёты уже не только на основе перфокарт, но и с помощью содержащейся в памяти программы.
Такая возможность появилась в результате применения ртутных трубок, запоминающих информацию, и двоичной системы, существенно упростившей вычислении и количество ламп.
Результатом работы группы американских учёных стал компьютер с памятью около 5,5 Кбайт, состоящий из таких элементов:
- устройства для чтения и записи информации с магнитной ленты;
- осциллографа для контроля работы ЭВМ;
- устройства, принимающего сигналы от управляющих элементов и передающего их вычислительным модулям;
- таймера;
- устройств для проведения вычислений и запоминания информации;
- временных регистров (в современной терминологии – «буферов обмена»), хранящих по одному слову.
Компьютер, занимающий площадь в 45,5 кв. м., тратил около 0,000864 секунд на сложение и вычитание и 0,0029 с на умножение и деление.
Его масса достигала всего 7,85 тонны – намного меньше по сравнению с ENIAC. Мощность прибора – всего 50 кВт, а количество диодных ламп составляло всего 3,5 тысячи штук.
Рис. 4 Компьютер «Эдвак».
Вам это может быть интересно:
Отечественные разработки
Отечественная наука в 1940 годах тоже проводила разработки для получения электронных вычислительных машин.
Результатом работы лаборатории имени С. А. Лебедева стала первая на Евразийском континенте модель МЭСМ.
Следом за ней появилось несколько других компьютеров, уже не таких известных, хотя и внёсших весомый вклад в научную деятельность СССР.
МЭСМ
Аббревиатура МЭСМ, компьютера, создаваемого с 1948 по 1950 год, расшифровывалась как «Малая электронная счётная машина».
Такое название ЭВМ получила из-за того что сначала была всего лишь макетом «большого» устройства.
Однако полученные положительные результаты испытаний привели к созданию полноценного компьютера, собранного в двухэтажном здании монастыря.
Первый запуск прошёл в ноябре 1950 года, а первая серьёзная задача решена в январе следующего года.
В течение следующих 6 лет МЭСМ применяли для сложных научных вычислений, потом использовали в качестве учебного пособия, и, наконец, в 1959 году разобрали.
Рабочие параметры устройства были следующими:
- количество ламп: 6 тыс.;
- трёхадресная система команд с 20 двоичными разрядами;
- память: постоянная на 31 число и 63 команды, оперативная такого же размера;
- быстродействие: частота 5 кГц, выполнение 3 тыс. операций в сек;
- площадь: около 60 кв. м.;
- мощность: до 25 кВт.
Рис. 5 Советский компьютер начального уровня МЭСМ,
БЭСМ-1
Работа над ещё одним советским компьютером велась в то же время, что и над МЭСМ.
Устройство называлось Большой электронной счётной машиной и работало с утроенной скоростью – до 10 тыс. операций в секунду – при уменьшении числа ламп до 730 штук.
Количество разрядов для чисел, которыми оперировала ЭВМ, составляло 39 единиц, а точность расчётов достигала 9 знаков.
В результате машина могла работать с числами от 0,000000001 до 1000000000. Так же, как и МЭСМ, большое устройство было выпущено в одном экземпляре.
Машина, конструктором которой тоже был С. А. Лебедев, считалась в 1953 году самой быстрой в Европе. В то время как лучшим компьютером в мире признали американскую IBM 701.
Первый коммерческий компьютер компании «Ай-Би-Эм» производил в секунду до 17 тысяч операций.
Рис. 6 Первая полноценная ЭВМ в СССР БЭСМ-1.
БЭСМ-2
Усовершенствованный вариант, БЭСМ-2, стал не только очередным самым быстрым компьютером в стране, но и одним из первых серийных советских устройств такого типа.
С 1958 до 1962 года советская промышленность выпустила 67 моделей ЭВМ.
На одной из них проводился расчёт ракеты, доставившей на Луну вымпел Советского Союза. Скорость БЭСМ-2 составляла 20 тыс. операций в секунду.
При этом оперативная память достигала, в пересчёте на современные единицы, около 11 Кбайт и работала на ферритовых сердечниках.
Рис. 7 Советский компьютер БЭСМ-2.
Первые модели массового производства
К началу 1970 годов компьютерные технологии развились до такой степени, что можно было позволить купить ЭВМ для личного пользования.
Раньше это могли сделать только крупные организации, так как стоимость техники достигала десятков и сотен тысяч долларов в США и примерно такой же суммы в рублях для СССР.
С уменьшением размеров компьютеры становятся по-настоящему персональными.
И первым среди них можно назвать прототип, не оставивший в истории большого следа, но всё равно выпущенный в количестве нескольких тысяч экземпляров – Xerox Alto.
Дата выхода первой модели – 1973 год.
Среди преимуществ можно было назвать приличную память в 128 Кбайт (и расширением до 512 Кбайт) и запоминающее устройство на 2,5 Мбайт.
Недостатком – огромный «системный блок» размером с современное для формата А3.
Именно габариты помешали сделать производство достаточно массовым, хотя компьютер приобретали организации из-за удобного графического интерфейса.
Рис. 8 Компьютер Xerox Alto – мощный, но дорогой.
На территории СССР в 1968 году тоже пытались создать прототип ПК.
Омский инженер Горохов запатентовал вычислительное устройство, функциональность которого примерно соответствовала первым персональным машинам 1970 годов.
Впрочем, ни одной реально действующей модели создано не было, не говоря уже о серийном производстве.
И первым массовым ПК (хотя и с ограниченной функциональностью) стал Altair 8800, выпускаемый с 1974 года.
Его можно назвать прототипом первых современных компьютеров с – именно интеловский чипсет устанавливался на материнской плате ЭВМ.
Стоимость модели в сборе составляла чуть больше $600, в разобранном состоянии – около $400.
Такая низкая стоимость привела к массовому спросу, и «Альтаир» продавался тысячами.
При этом устройство представляло собой всего лишь системный блок, не имеющий ни монитора, ни клавиатуры, ни звуковой карты.
Все эти периферийные устройства были разработаны позже, а покупатели первых моделей Altair 8800 могли работать с ним только с помощью переключателей и лампочек.
Рис. 9 Модель Altair 8800 с объединённым вместе монитором и клавиатурой.
