Факты из истории компьютерного оборудования

Компьютер «Марк 1» — первый американский программируемый компьютер: размеры, возможности, год ввода в эксплуатацию

В 1936 году американский физик Говард Эйкен, будущий создатель компьютера «Марк 1», начал строить планы относительно автоматического вычислительного устройства. Сдвиг произошел, когда он занимался исследованиями для своей диссертации. Предметом дипломной работы был космический заряд. Вскоре его диссертационная работа состояла в основном из решения нелинейных (дифференциальных) уравнений. Единственными методами, доступные тогда для численного решения проблем, являлись разработки по созданию электромагнитных настольных калькуляторов. В статье речь пойдет о том, в каком году появился первый компьютер, и кого нужно благодарить за основу нынешней техники.

Вам будет интересно: Эргономическая клавиатура: описание, характеристики, фото и отзывы

Поскольку Эйкен полностью осознавал, что для создания такого компьютера потребуется много денег, он решил обратиться к одному из крупнейших производителей механических и электромеханических калькуляторов в США — компании Monroe Calculating Machine Company. 22 апреля 1937 года он представил главному инженеру Чейзу свои планы по автоматическим вычислениям в следующих областях:

• «четыре правила арифметики»;
• предварительно установленный контроль последовательности;
• хранение и память установленных или вычисленных значений;
• управление последовательностью, которое может автоматически реагировать на вычисленные результаты или символы, вместе с печатной записью всего, что происходит в машине;
• запись всех вычисленных результатов.

Вам будет интересно: Домашний NAS: выбор, установка и настройка

Эйкен был воодушевлен энергичной поддержкой Чейза. Тот отправился к своему руководству в «Монро» и сделал все, что в его силах, чтобы убедить их в правильности своего выбора и идеях Эйкена. Чейз уверял, что проект «выстрелит», хоть и потребует немалых затрат на реализацию идеи. У него была некая прозорливость и дальновидность, чтобы признать, что предлагаемая машина будет иметь неоценимое значение в бизнесе компании в последующие годы. Несмотря на уговоры, в создании машины было отказано.

Первая компьютерная мышь

Первая компьютерная мышь была изобретена в 1963 году Дугласом Энгельбартом в Стэндфордском исследовательском институте. Он также является одним из изобретателей гипертекста. В первой мыши использовались два колеса, расположенных под углом 90 градусов друг к другу, для отслеживания движения по 2-м осям. Однако такая конструкция имела много недостатков, и вскоре 2 колеса были заменены на шарик. Мышь с шаровым приводом была изобретена в 1972 году, а оптическая мышь была изобретена около 1980 года, хотя такая конструкция стала популярной намного позже. Дуглас Энгельбарт не получил никакого гонорара за свое изобретение и его патент истек до того, как компьютерные мыши стали обычным явлением в эпоху персональных компьютеров.

Первая мышь. Справа вы можете увидеть колеса, которые используются для передвижения и позиционирования.

Как выглядел первый компьютер в мире

Американский «Марк 1» был огромен, занимая в длину свыше 17 метров, а в высоту — свыше 2.5 метра. Машина, в оболочке из стекла и нержавеющей стали, весила 4,5 тонны, а общая протяженность ее соединительных проводов чуть-чуть не дотягивала до 800 км. За синхронизацию основных вычислительных модулей отвечал пятнадцатиметровый вал, который приводил в движение электродвигатель мощностью 4 кВт.

Марк 1 в музее IBM

Еще тяжелее, чем «Марк 1», был «ЭНИАК». Он весил 27 тонн, и требовал 174 кВт электроэнергии. Когда его включали, городские огни тускнели. Машина не имела ни клавиатуры ни монитора, занимала площадь в 135 кв.м и была обвита километрами проводов. Чтобы получить представление о внешнем виде «ЭНИАКа» представьте себе длинный ряд металлических шкафов, которые сверху донизу заставлены лампочками. Поскольку качественного охлаждения у компьютера тогда еще не было, в помещении, где он находился, было очень жарко, и «ЭНИАК» давал сбои.

ENIAC

Первые счетные устройства

Современный компьютер – результат деятельности и развития человека. Но люди нуждались в выполнении различных математических задач еще до изобретения информационных технологий. С самого начала развития человечества население училось считать, подсчитывать, умножать и делить. Это помогало в торговле, а также планировании запасов и других сферах жизни.

Самый простой вариант расчетов – использование эквивалентных предметов. Таких, которые не требуют пересчета количества его компонентов. Для этого задействовали балансирные весы. Они помогали определять массу.

Принцип эквивалентности использовался в абаке – первых в мире счетах. Также люди использовали:

• четки;
• антикитерские механизмы (появились с развитием зубчатых колес).

У разных народов рассматриваемые элементарные первые устройства для выполнения математических действий назывались по-разному. У японцев – серобян, у китайцев – суанпан, на Руси – русский шет.

Палочки Непера

В процессе подсчетов требовалось не только сложение и вычитание, но и умножение. Выполнялись такие действия при помощи палочек Непера. Их изобрел шотландский математик – Джон Непер. Он же стал первым автором логарифмов. Информация о подобных «устройствах» возникла в 1617.

Неперский прибор непосредственно выполнял умножения. Деление тоже можно осуществить, но придется постараться. Данный вариант не получил широкого распространения.

Компьютеры первого поколения в СССР

После Второй мировой войны часть немецких разработок в области компьютерных технологий перешли СССР. Ведущие специалисты сразу заинтересовались возможностями ЭВМ, а правительство согласилось, что устройства для быстрых и точных вычислений — это перспективное направление.

МЭСМ и БЭСМ

В 1948 году основоположник советской вычислительной техники С.А. Лебедев направил в Академию наук СССР докладную записку: в ней сообщалось о необходимости создания ЭВМ для практического использования и научного прогресса. Для разработки этой машины под Киевом, в Феофании институту отвели здание, ранее принадлежавшее монастырю. Через 2 года МЭСМ (малая электронная счетная машина) произвела первые вычисление — нахождение корней дифференциального уравнения. В 1951 году инспекция из академии наук приняла работу Лебедева. МЭСМ имела сложную трехадресную систему команд и следующие характеристики:

• Тактовая частота — 5 КГц
• Быстродействие — 3000 операций в минуту
• 6000 вакуумных ламп
• Потребляемая мощность — 25 КВт
• Площадь — 60 кв.м
• Ввод данных: перфокарты или магнитная лента
• Память на триггерных ячейках

В 1950 году Лебедева перевели в Москву. Там он начал работать над БЭСМ-1 и к 1953 году построил опытный образец, отличавшийся отличной производительностью. Характеристики были следующими:

• Быстродействие — до 10000 операций в минуту
• 5000 вакуумных ламп
• Потребляемая мощность — 35 КВт
• Площадь — 1000 кв.м

Серия «М» и «Стрела»

В тоже время в Москве велась работа над М-1. М-1 была намного менее мощной, чем МЭСМ, но при этом занимала намного меньше места и тратила меньше энергии. Характеристики М-1:

• 730 вакуумных ламп
• Быстродействие — 15-20 операций в секунду
• Потребляемая мощность — 8 КВт
• Площадь — 4 кв.м
• Память электронно-лучевых трубках

В 1952 году на свет выпустили М-2. Её мощность увеличилась практически в 100 раз, при этом количество ламп увеличилось только вдвое. Подобный результат получился благодаря использованию управляющих полупроводниковых диодов. Характеристики М-2 были следующие:

• 1676 вакуумных ламп
• Быстродействие — 2000-3000 операций в секунду
• Потребляемая мощность — 29 КВт
• Площадь — 22 кв.м
• Память электронно-лучевых трубках

В «массовое» производство первой попала «Стрела». Всего было произведено 7 штук. Характеристики «Стрелы» были следующие:

• 6200 вакуумных ламп и 60 тыс. диодов.
• Быстродействие — 2000 операций в секунду
• Потребляемая мощность — 150 КВт
• Площадь — 300 кв.м
• Память электронно-лучевых трубках

Во многих смыслах «Стрела» была хуже М-2. Она выполняла всё те же 2 тысячи операций в секунду, но при этом занимала на порядок больше места и тратила в несколько раз больше электричества. М-2 не попала в массовое производство, поскольку её создатели не уложились в срок. М-1 не обладала хорошей производительностью и к моменту, когда М-2 была доведена до ума, «Стрела» была отдана в производство.

Следующий потомок серии «М» — М-3 вышел в 1956 году и был в каком-то смысле урезанным вариантом. Она выполняла порядка 30 операций в секунду, но при этом занимала мало места, благодаря чему пошла в серийное производство. Характеристики М-3 были следующие:

• 774 вакуумных ламп
• Быстродействие — 30 операций в секунду
• Потребляемая мощность — 10 КВт
• Площадь — 3 кв.м

Первый компьютер в мире – какой он?

В 40-х годах прошлого столетия функционировало сразу несколько компьютеров, которые можно назвать первыми. Однако еще в 1822 году изобретатель Чарльз Бэббидж выпустил счетную машину, которую с большой натяжкой можно назвать компьютером. Уже в 1941 году компанией IBM при участии математика Говарда Эйксона была разработана и выпущена усовершенствованная машина «Марк 1» (по чертежам Чарльза Бэббиджа). Это первый в США программируемый аппарат, который применялся для разработки военного оборудования.

• Конрад Цузе – немецкий разработчик, в 1939 году создавший машину, которая имела название Z1. Это первое электромеханическое устройство, предназначенное для вычисления аэродинамических характеристик самолета.
• Алан Тьюринг – разработал знаменитую машину, способную расшифровать коды немецкого аппарата «Энигма». Англичане построили более 200 таких компьютеров, каждый весил 2,5 тонны.
• Джон Атанасов – американскому инженеру удалось изобрести первую полностью электронную установку в 1942 году. Машина была способна решать линейные уравнения, ее даже признала «первым компьютером» судебная власть США в 1973 году.
• Джон Мокли – в 1946 г. разработал мощный электронный компьютер ЭНИАК, предназначенный для расчета баллистических таблиц. Данные операции ранее выполнялись людьми вручную. Машина была способна совершать аналогичные вычисления в 2600 раз быстрее.

Именно ЭНИАК считается первым полноценным компьютером, который является полностью вычислительным устройством. Аналоги были у британцев, однако по приказу Черчилля, информация о них была засекречена, а сами машины уничтожены. Компьютер ЭНИАК был громоздким и неудобным в работе, программирование осуществлялось путем переключения кабелей.

ЭНИАК

ENIAC — самый первый компьютер в мире

Этому устройству хочется уделить немного больше внимания. Именно ему присвоено звание первого в мире ЭВМ, несмотря на то, что до него были разработаны некоторые модели. Это связано с тем, что ЭНИАК стал первой ЭВМ, нашедшей практическое применение. Стоит отметить, что машина была запущена в эксплуатацию в 1945 году и окончательно отключена от питания в октябре 1955 года. Согласитесь, 10 лет непрерывной службы, немалый срок для первой вычислительной машины, нашедшей практическое применение.

Как использовалась ЭВМ

Изначально самый первый компьютер в мире создавался для расчёта таблиц стрельбы, требующихся для артиллерийских войск. Команды вычислителей не справлялись со своей работой, так как на расчёты требовалось время. Тогда в 143 году военной комиссии был представлен проект электронного вычислителя, который был одобрен, и началось активное построение машины. Процесс был завершён только в 1945 году, поэтому применить ЭНИАК в военных целях не удалось и его забрали в университет Пенсильвании для проведения вычислений при разработке термоядерного оружия.

Математическое моделирование стало сложной задачей для первой ЭВМ, поэтому формирование моделей происходило по максимально упрощённым схемам. Тем не менее нужного результата удалось добиться и возможность создания водородной бомбы была доказана именно с помощью ЭНИАКа. В 1947 году машину стали использовать для расчётов методом Монте Карло.

Кроме того, в 1946 году на ENIAC решалась задача аэродинамического характера, физик Д. Хартри разбирал проблему обтекания воздухом крыла самолета при сверхзвуковых скоростях.

В 1949 году, Фон Нейман рассчитывал на компьютере константы Пи и e. ЭНИАК представил данные с точностью до 2 тысяч знаков после запятой.

В 1950 году на ЭВМ произвели численный расчёт прогноза погоды, который оказался довольно точным. Несмотря на то что сами вычисления занимали очень много времени.

Создатели машины

Назвать единственного создателя первой вычислительной машины сложно. Над ЭНИАК-ом трудилась большая команда инженеров и программистов. Изначально создателями проекта стали Джон Мокли и Джон Эккерт. Мокли в то время был преподавателем института Мура, а Эккерт числился в нём как студент. Они занялись разработкой архитектуры компьютера и представили комиссии проект ЭВМ.

Кроме того, в создании машины принимали участие следующие люди:

• разработка аккумуляторов – Джек Деви;
• модуль ввода-вывода данных – Гарри Хаски;
• модуль умножения – Артур Бёркс;
• модуль деления и извлечение корня – Джефри Чуан Чу;
• ведущий программист – Томас Кайт Шарплес;
• функциональные таблицы – Роберт Шоу;
• научный консультант – Джон фон Нейман.

Также над машиной трудился целый штат программистов

Параметры устройства

Как уже было сказано выше, самый первый в мире компьютер был совсем непохож на современные устройства. Это была очень массивная конструкция, состоящая более чем из 17 тысяч ламп 16 типов, более 7 тысяч кремниевых диодов, 1,5 тысячи реле, 70 тысяч резисторов и 10 тысяч конденсаторов. В итоге вес первой действующей ЭВМ составлял 27 тонн.

• объем памяти устройства – 20 число-слов;
• мощность, которую потребляла машина – 174 кВт;
• вычислительная мощность 5000 операций сложения в секунду. Для умножения машина применяла множественное сложения, поэтому тут производительность падала и составляла всего 357 операций.
• тактовая частота – 100 кГц;
• табулятор перфокарт для ввода и вывода информации.

Для проведения вычислений использовалась десятичная система счисления, хотя двоичный код уже был известен учёным.

Стоит отметить, что в процессе вычислений ЭНИАК требовал столько электроэнергии, что ближайший город часто оставался без электроснабжения на многие часы. Для смены алгоритма вычисления требовалось перекоммутирование устройства. Фон Нейман после усовершенствовал ЭВМ и добавил в неё память, содержащую основные вычислительные программы, чем значительно упростил процесс работы программистов.

ЭНИАК стал компьютером нулевого поколения. В его конструкции никак нельзя угадать предпосылки для создания современных устройств. Процессы вычислений также были налажены не настолько продуктивно как, возможно, хотелось учёным. Тем не менее именно эта машина доказала, что создать полностью электронную вычислительную машину можно и дала толчок к дальнейшему развитию.

Сегодня некоторые детали самого первого компьютера в мире хранятся в Национальном музее американской истории. Полная конструкция занимает слишком много места, чтобы была возможность предоставить её к обзору. Несмотря на то что это был один из первых опытов по созданию действующей машины, компьютер оставался в рабочем состоянии целых 10 лет и в момент своего создания сыграл огромную и незаменимую роль в развитии компьютерных технологий.

В дальнейшем машины становились всё меньше, а их возможности все обширнее. В 1976 году вышел первый Apple-1. А первая компьютерная игра увидела свет в недалёком 1962 году. Даже сейчас развитие компьютерных технологий не стоит на месте. А как вы думаете, что нас ждёт в будущем?

Вывод

Первыми компьютерами, которые поступили в массовую продажу, были устройства от Apple – они мало чем напоминали современный компьютер. Но именно благодаря всем разработкам того времени сейчас компьютер может позволить себе практически каждый житель страны.

Уже совсем скоро, с приходом квантовых компьютеров, человечество ещё на один шаг приблизится к ошеломляющим открытиям и созданию идеального компьютера.