Механические компьютеры (1642-1945)

Первый человек, создавший полноценную счетную машину – Блез Паскаль из Франции. Позднее в честь него назвали один из популярных языков программирования. На момент создания устройства ученому было всего 19 лет, для расчетов использовались шестеренки, привод был ручным.

Устройство Паскаля могло выполнять только две математические операции – вычитание и сложение. Только спустя тридцать лет была создана более сложная счетная машина, которая могла также осуществлять автоматические операции деления и умножения. Данное изобретение принадлежит немецкому математику Готфриду Вильгельму фон Лейбницу.

Через 150 лет Чарльз Беббидж (Кембриджский университет) создал разностную машину. Устройство поддерживало только вычитание и сложение и использовалось для расчета специальных таблиц, используемых в морской навигации. Изначально был заложен только один алгоритм вычисления – метод конечных разностей с применением полиномов. Интересной особенностью машины был способ вывода результата – набор цифр выдавливался на небольшой медной пластине при помощи стального штампа.

В то время счетная машина считалась хорошим устройством, однако Бэббидж решил, что поддержка только одного алгоритма – это мало. Он начал работу над полноценной аналитической машиной, потратив на работу огромное количество личного времени, значительную часть собственного состояния, а также еще 17 тысяч фунтов, выделенных правительством. По задумке устройство должно было состоять из 4 блоков: устройство ввода (работает с перфокартами), запоминающее устройство (память), устройство вывода и вычислительный блок. Максимально память могла хранить до 1000 слов (50 разрядов каждое), такие ячейки можно было использовать для хранения переменных и результата вычислений. В процессе работы из памяти загружались нужные переменные, над которыми выполнялись математические операции, полученный результат сохранялся в памяти. Все компоненты также состояли из механических узлов.

Основное преимущество аналитической машины перед разностной заключалось в возможности управления процессом вычисления при помощи команд с внешнего носителя. Кроме математических вычислений поддерживались логические операции. К примеру, можно было проверить, является ли определенное число положительным, после чего выполнить операцию перехода, учитывая полученный результат.

Поскольку для создания программ для аналитической машины использовался элементарный ассемблер, возникла необходимость в программном обеспечении. Для решения данной задачи была нанята Ада Августа Лавлейс, которая стала первым полноценным программистом. За данные заслуги в ее честь назвали язык программирования (Ada), который используется и сегодня.

В силу особенностей реализации аналитической машины, до полноценной реализации дело не дошло. Устройство требовало многих тысяч шестеренок, к тому же необходима была очень высокая точность всех частей, что в то время было очень сложно реализовать. Однако основные принципы работы опередили эпоху и были использованы при создании классических ПК.

В конце 30-х годов начались первые попытки создать счетные машины на основе электромагнитных реле. Первые удачные реализации принадлежали Конраду Зусу, немецкому студенту. Однако из-за начала войны, работы в данном направлении были прекращены из-за прекращения финансирования.

Через несколько лет уже в Америке независимую работу над современными счетными машинами начали Джордж Стиббиц (в то время работал в Bell Labs) и Джон Атанасов (Колледж штата Айова). Принцип реализации данного устройства также опережал технический прогресс того времени. Использовались основные преимущества двоичной арифметики, применялась производительная память на основе конденсаторов, состояние которых периодически обновлялось для предотвращения потери данных. Аналогичный принцип используется и в современных платах ОЗУ. К сожалению, разработка так и не была реализована в полной мере в силу несовершенства используемых технологий.

Больше повезло Джорджу Стибицу. Компьютер был примитивнее, но его удалось реализовать в виде рабочего устройства – машина была представлена в 1940 году на конференции (Дартмутский колледж).

Пока разные специалисты пытались реализовать собственные варианты автоматических счетных машин, Говард Айкен в Гарварде работал над докторской диссертацией, в рамках которой ему пришлось выполнить огромное количество ручных вычислений. После завершения диссертации он осознал, насколько важна разработка машин, способных эффективно выполнять автоматические вычисления. Он изучил труды Бэббиджа и твердо решил реализовать при помощи современных электромагнитных реле, компьютер, который в то время пытались реализовать в виде механических узлов.

Айкен закончил работу над своим первым компьютером «Mark I» в 1944 году. Компьютеру была доступна память в 72 слова, каждая ячейка имела 23 десятичных разряда. Время выполнения одной операции составляло порядка 6 секунд. Для ввода и вывода данных использовались классические перфоленты. В момент завершения работы над версией «Mark II», реализация вычислений при помощи реле морально устарела – активно осваивалась электроника.





Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: