Кто первым создал компьютер
Самым дальним предшественником современного компьютера принято считать абак (счеты). Это древнее изобретение появилось более 3 тысяч лет назад. С того времени прошли тысячелетия, прежде чем немец Вильгельм Шиккард в 1623 году сконструировал первый калькулятор. Устройство под названием “Считающие часы” умело складывать и вычитывать шестизначные числа. Установленный на корпус машины набор палочек Непера позволял выполнять более сложные операции.
Год 1642. Изобретатель Блез Паскаль конструирует механизм в виде ящика с набором шестеренок. “Паскалина” – так назвал свое изобретение ученый. Машина была способна вычитать, выполнять сложение, а также проделывать более сложные операции, но особым удобством в работе не отличалась.
К сожалению, устройство, созданное Шиккардом в 1623 году, было утеряно в результате пожара. Лишь в 1960-том на основе сохранившихся чертежей ученым удалось сконструировать его копию, а также доказать работоспособность аппарата.
Кто придумал Персональный компьютер — Когда Изобрели?
В истории было немало случаев, когда за тем или иным изобретением происходил мощный качественный скачок в развитии общества. Такие открытия, как выплавка металлов, паровой двигатель, электричество, атомная энергия, являются примерами важнейших достижений человечества, хотя они относятся в большей мере к технологическим успехам. Однако изобретение компьютера стало совершенно неординарным явлением. Ни одно техническое нововведение еще не развивалось такими темпами и не захватывало практически все сферы человеческого существования. Более того, стремительное развитие компьютерных технологий, которое мы наблюдаем сейчас, это только начало той информационной революции, которая ждет нас в ближайшие годы и десятилетия.
А начало этому явлению положил момент, когда древний человек впервые начал использовать для счета подручные предметы: может быть, палочки, или камешки, или собственные пальцы. ВIII тысячелетии до н. э. в Вавилоне было придумано счетное устройство, которое позднее получило греческое название «абак». Оно представляло собой доску с углублениями, по которым передвигались камешки.
Потомок абака простые счеты, еще не так давно использовавшиеся в магазинах: деревянная рама со спицами внутри, на каждую спицу нанизаны костяшки. Сейчас в это трудно поверить, но еще не так давно на счетах учили считать в школе, а кое-где в нашей стране они до сих пор применяются для арифметических вычислений.
Около 87 г. до н. э. в Греции был создан механизм на базе зубчатых передач, при помощи которого можно было производить несложные астрономические вычисления. По сути, это был первый в истории механический вычислитель. Следующей попыткой создать подобное устройство стал так и не осуществленный проект Леонардо да Винчи. В XVII в. появилось сразу несколько механических счетных машин: «считающие часы» Вильгельма Шиккарда, круговая логарифмическая линейка Ричарда Дела-мейна, «паскалина» Блеза Паскаля устройство, производившее сложение и вычитание восьмиразрядных чисел, и механический калькулятор Готфрида Лейбница, который при помощи двоичной системы счисления производил четыре арифметических действия.
В 1786 г. немецкий инженер Иоганн Мюллер предложил идею «разностной машины». При сравнительно небольших размерах это устройство вполне справлялось с операциями над 14-разрядными числами. Спустя несколько десятилетий более совершенную «разностную машину» спроектировал англичанин Чарлз Бэббидж.
В 1801 г. французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар создал ткацкий станок для узорчатых тканей, в котором впервые использовался внешний носитель информации перфокарта. Это был лист тонкого картона с пробитыми в нем отверстиями; наличие или отсутствие отверстия в определенном месте листа и несло информацию, сообщение для станка какую команду он должен выполнить. В дальнейшем эта система широко использовалась для хранения данных.
Вплоть до начала XIX в. арифметические машины, неуклюжие и громоздкие, были скорее занимательными диковинками, нежели приносили пользу. Но в 1820 г. французский изобретатель Тома де Кольмар смог наладить массовый выпуск арифмометров портативных вычислителей, которые надолго стали лучшими помощниками счетоводов и бухгалтеров. В 1880-х годах американец Герман Холлерит представил несколько моделей электрического устройства, использующего перфокарты, это устройство было названо табулятором. Табулятор наилучшим образом зарекомендовал себя при проведении переписи населения в США и России. В последующие десятилетия механические вычислители совершенствовались, усложнялись и осваивали новые функции, вплоть до решения дифференциальных уравнений.
В 1938 г. немецкий инженер Конрад Цузе создал экспериментальную модель программируемой счетной машины, названной им Z1. Это был двоичный механический вычислитель с электрическим приводом и возможностью несложного программирования при помощи клавиатуры. Результат вычислений в десятичной системе отображался на ламповой панели. Агрегат работал нестабильно, но изобретатель продолжал работу над ним и в течение нескольких лет создал еще три модели, а также разработал первый язык программирования Планкалкюль.
Во время Второй мировой войны счетные устройства разрабатывались в основном для военных целей, в том числе и «Марк I» созданное компанией ЮМ устройство для выполнения баллистических расчетов, которое считается первым американским компьютером.
Арифмометр производства советской фабрики «Госремпром».
По заказу армии США в 1946 г. был создан и ЭНИАК (сокращение от Electronical Numerical Integrator and Computer «электронный числовой интегратор и вычислитель»), первый электронный цифровой компьютер, который можно было перепрограммировать для решения широкого диапазона задач. Это устройство, работавшее на вакуумных лампах, весило 27 т и занимало несколько комнат. Оно использовало десятичную систему счисления и производило до 5000 операций сложения в секунду.
Для работы компьютеров первого поколения требовались огромное количество электроэнергии и многочисленный обслуживающий персонал. К тому же они были очень дороги, приобрести их могли только правительства и крупные исследовательские организации. В 1940-х годах предполагалось, что для насыщения рынка понадобится совсем небольшое число компьютеров, которые вполне смогут удовлетворить потребность в сложных расчетах. Однако появление компьютеров второго поколения более мощных, компактных и быстродействующих, работающих на полупроводниковых транзисторах, значительно расширило сферу их использования.
В частности, компьютерами начали оснащать корабли и самолеты.
В 1961 г. был создан экспериментальный компьютер на интегральных микросхемах, а через три года компания IBM наладила выпуск вычислительных машин IBM-360 первой массовой серии компьютеров на интегральных элементах. Появилась возможность связывать машины в комплексы и переносить программы, написанные для одной ЭВМ, на любую другую из этой серии. В 1976 г. появились первые компьютеры четвертого поколения на больших интегральных схемах американские Сгау-1 и Сгау-2 с быстродействием 100 млн операций в секунду. Они содержали около 300 тыс. чипов (микросхем).
Возможность бытового использования компьютеров в те годы даже не рассматривалась это было равносильно постройке электростанции для освещения частного дома. Самый миниатюрный компьютер к началу 1970-х был размером с холодильник и стоил около 20 тыс. долларов. И вдруг в 1976 г. Стив Возняк и Стив Джобе, два молодых американских техника, не имевших специального образования, в устроенной в гараже мастерской создали небольшое устройство для видеоигр с возможностью программирования. Свое изобретение они назвали Apple («яблоко»). Джобе основал фирму Apple Computer и наладил массовое производство персональных компьютеров. Спрос на них превысил все ожидания. За короткое время фирма Джобса превратилась в крупное процветающее предприятие. Это заставило и другие фирмы обратить внимание на рынок персональных компьютеров.
Программист Т. К. Шарплесс у компьютера ЭНИАК. 1946 г.
В 1981 г. свой первый персональный компьютер IBM PC выпустила фирма IBM. Успех его во всем мире был оглушительным, чему в немалой степени способствовали 16-разрядный микропроцессор Intel-8088 и удачное программное обеспечение фирмы Microsoft. Следующая модель PCXT, выпущенная в 1983 г., имела оперативную память 640 Кб, жесткий диск и высокое быстродействие. В 1986 г. появилась еще более совершенная модель PCAT на базе микропроцессора Intel-80286, а также первый коммерчески успешный ноутбук IBM PC Convertible. К концу десятилетия компьютеры фирмы IBM стали самыми массовыми и популярными, соперничая лишь с Apple Macintosh.
В 1990-х годах новинки как в области программного продукта, так и компьютерного «железа» появляются одна за другой. В 1990 г. специалистами компании Microsoft была разработана операционная система Windows 3-0, ставшая основой для следующих более совершенных версий; в 1993 г. фирма Intel разработала 64-разрядный микропроцессор Pentium, который состоял из 3,1 млн транзисторов и выполнял 112 млн операций в секунду. К середине 1990-х общедоступная сеть Интернет связала воедино большинство локальных компьютерных сетей по всему миру.
Стив Возняк и Стив Джобе держат печатную плату компьютера Apple I. 1976 г.
В конце 1990-х появились нетбуки компактные ноутбуки с диагональю экрана до 12 дюймов, предназначенные для выхода в Интернет и работы с офисными приложениями, а также планшетные компьютеры, оборудованные сенсорным экраном для работы при помощи стилуса или пальцев без использования клавиатуры и мыши. Однако большой интерес к планшетникам возник только в 2010 г., после презентации и выпуска Apple iPad. Карманные персональные компьютеры (КПК), разработанные как электронные органайзеры, в настоящее время почти вытеснили такие устройства, как коммуникатор или смартфон, совмещающие функциональность КПК и мобильного телефона.
Изначально компьютеры были предназначены только для вычислений, затем у них появились и другие функции, в том числе создание баз данных и управление различными внешними устройствами. В первую очередь компьютер это информационное устройство, поскольку он может осуществлять любую работу с информацией, от получения новостей до неких творческих и научных разработок. Современный ПК является коммуникационным и обучающим устройством, а также средством развлечения, позволяющим слушать музыку, смотреть видео, играть во всевозможные игры.
Трудно сказать со всей определенностью, к чему может привести бурное и постоянно ускоряющееся развитие компьютерных технологий, но некоторые футурологи утверждают, что уже к 2030 г. человечество может подойти к так называемой технологической сингулярности гипотетическому пороговому пределу ускорения научно-технического прогресса, после чего произойдет качественный скачок создание искусственного интеллекта и самовоспроизводящихся машин, а также интеграция человека и компьютера.
Эра электроники
Наступил XX век, эпоха масштабных войн и технического прогресса. В это время в Америке появляется Марк I – устройство для автоматизации баллистических артиллерийских расчётов и взлома радиошифров. Только представьте: оно было размером с половину футбольного поля и состояло из 800 километров проводов!
Осознавая стратегическую необходимость вычислительной техники в ведении войны, в 1946 году американский учёный Джон Мокли сконструировал первый в мире цифровой компьютер, работающий на вакуумных лампах. Он потреблял 150 кВт электроэнергии и за секунду мог совершать 357 операций умножения или 5 тысяч сложения. Но на программирование задачи требовалось целых 2 дня: сначала вручную надо было перевести в нужное положение 6 тысяч переключателей, а затем подсоединить кабели. Изобретение стали применять для расчётов взрыва водородной бомбы, аэродинамики сверхзвуковых самолётов и прогноза погоды. Однако до использования широкими массами технология всё ещё не дошла.
А вы знали, что. ·
- Первые компьютеры весили целых 30 тонн и занимали трехкомнатную квартиру.
- Первая компьютерная мышь была создана из дерева.
- Первый компьютерный баг обнаружен в 1947 году. Оказалось, что это всего-навсего мотылёк, который застрял в устройстве.
- Компьютер мощностью с человеческий мозг будет проводить 38 квадриллионов операций в секунду и иметь около 4 петабайт памяти.
- Обычно человек моргает 20 раз в минуту, а сидя за компьютером – лишь 7 раз.
Массовое использование компьютеров
В 1974 году Эдвард Робердс на базе 8-битного процессора создает микрокомпьютер «Altair 8800», который стал находкой для конструкторов и испытателей. Он имел вид коробки с набором деталей, пользователи сами должны были паять писать программу и тестировать. Именно на «Altair 8800» Бил Гейтс и Пол Аллен испытывали свою программу «Basic».
В 1976 году выпускается прототип Альтаира, но уже в собранном варианте «Apple I» его конструкторами являются Стив Возняк и Стив Джобс.
А в 1981 году был выпущен компьютер, который получил массовое распространение IBM PC с процессором от Intel 8088, с частотой в 4, 77 Мгц, оперативной памятью в 640 КБ с системой управления IBM BASIC или PC-DOS. Для хранения данных использовались специальные дискеты.
Концепция IBM дала толчок к выпуску персональных компьютеров: десктопов, моноблоков и ноутбуков. Только после 80-х годов компьютеры получили действительно массовое распространения, а после 2000 года наличие персонального компьютера присутствовало у каждого 10 жителя планеты.
Первый электронный компьютер
К 100-летию его создателя — Мориса Уилкса
6 мая 1949 г. профессор Кембриджского университета Морис Уилкс (1913—2010) вычислил квадраты чисел от 0 до 99 на своей “первой в мире полностью электронной” ЭВМ EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) с “фон-Ноймановской архитектурой”, управлявшейся хранимой в памяти программой, что можно считать “днем рождения электронных компьютеров”.
Строго говоря, “самый первый компьютер” с управляющей программой и памятью — это Z-3 Конрада Цузе (Берлин, 1941 г.), но его основными элементами были телефонные реле.
В 1934 г. Уилкс окончил Кембриджский колледж Св. Джона (основан в 1511 г.), где учились поэт-романтик Вильям Вордсфорт (William Wordsworth, 1770—1850), математик Брук Тейлор (1685—1731, ряд Тейлора), физик Поль Дирак (1902—1984) и еще девять Нобелевских лауреатов.
Потом он поступил в легендарную Кавендишскую лабораторию (физфак Кембриджа), где в 1937-м защитил диссертацию о распространении радиоволн в ионосфере и остался ассистентом в лаборатории математики, а потом в новой лаборатории вычислительной техники. В 1939—1945 гг. служил в армии инженером по радиолокации и вернулся уже на должность заведующего.
В мае 1946 г. знакомый Уилкса астроном Лесли Джон Комри (1893—1950) привез доклад знаменитого математика Яноша фон Ноймана (с 1931 г. работал в США; известен как Джон фон Нойман) о начавшемся в США проекте ЭВМ EDVAC (First Draft of a Report on the EDVAC). Комри одолжил его Уилксу на одну ночь (!).
Л. Дж. Комри, в 1918 г. молодой новозеландский доброволец, на фронте лишился ноги и страдал сильной глухотой; потеряв подвижность, он еще в госпитале увлекся счетной машиной. Потом занялся астрономией, математикой и вычислительной техникой и в 1938 г. создал первую британскую машинно-счетную станцию (первая в СССР — 1926 г.). В годы войны во главе 30 сотрудников рассчитывал таблицы для Королевских ВВС (как и группа И. Я. Акушского в Москве, при штабе ВВС).
Увлекшись концепциями фон Ноймана о записи и хранении программы в ЭВМ, Уилкс сумел попасть на лекции “Теория и методы конструирования электронных цифровых компьютеров” в Школе Мура при Пенсильванском университете (август 1946 г.). Опоздав к началу, он успел к детальному описанию ENIAC и обсуждению принципов создания EDVAC, познакомился с математиками Дугласом Р. Хэртри (численный анализ в атомной физике) и Германом Х. Гольдштайном, конструкторами Джоном У. Мокли, Джоном Пр. Экертом и Ховардом Х. Айкеном и обсуждал с ними проблемы развития ЭВМ
Уилкс писал: “Главное событие моей жизни — в 1946 г. удалось прослушать уникальный учебный курс по компьютерам, который произвел на меня сильнейшее впечатление; о достижениях школы Мура и других зачинателей компьютерной техники тогда знали немногие. Слушателями этого курса были 28 человек из 20 организаций. Основные преподаватели — Дж. Мокли и Пр. Экерт, успешные разработчики ENIAC (первая большая ЭВМ, но без программ в памяти) и принципов конструирования EDVAC, они научили нас принципам построения цифрового компьютера…”.
В Кембридже ЭВМ EDSAC Уилкса с хранимой программой сделали силами математической лаборатории к 6 мая 1949 г. Судьба явно наградила его научное бескорыстие — он, сам того не ожидая, “пришел к финишу” первым, не имея “производственных мощностей”, чтобы соперничать с авторами EDVAC, казалось, бывшими “в пяти минутах” от успеха. Казалось…
Авторитет вошедшего в 1944 г. в “команду ЭВМ ENIAC” фон Ноймана привлек деньги военных на улучшенный проект — EDVAC. Однако в июне 1945 г. он сам обобщил результаты коллективных работ по ЭВМ в “том самом” отчете (101 стр.), где упоминал и принцип хранения программы в памяти компьютера вместе с данными (потому и названый “архитектура фон Ноймана”), и передал этот отчет куратору от армии по разработкам ЭВМ математику Г. Гольдштайну. Тот разослал его 24 ученым в США и Британии, поставив автором одного лишь фон Ноймана, что крайне разозлило Экерта и Мокли, фактически лишавшихся прав на собственные идеи и патенты.
Вдобавок ради “только что появившегося новичка” Гольдштайн грубо нарушил военную секретность, из-за которой они сами не могли опубликовать свои изобретения. Экерт так возненавидел Гольдштайна, что и три десятилетия спустя не желал находиться в одном с ним помещении.
Из-за патентного конфликта администрация требовала лишить разработчиков прав на личные финансовые выгоды. Мокли и Экерт возмутились такой постановкой вопроса и в марте 1946 г. ушли из института Мура, открыв свою фирму, а вскоре из проекта ушли и фон Нойман с Гольдштайном. Финальная смета EDVAC в пять раз (!) превысила проектную; работы затянулись на три года.
Десять лет труда над ЭВМ принесли Мокли и Экерту по 300 000 долл., но получены эти деньги были лишь от продажи их фирмы и за патенты на ENIAC, однако в 1973 г. Федеральный суд аннулировал их авторские права на ENIAC, так как они использовали идеи Джона Атанасова создавшего электронное устройство-прототип еще в начале 1940-х (даже не упомянув его).
Взгляды Уилкса и его европейских коллег позже выразил профессор Том Килбурн — автор ЭВМ “Манчестер МАРК-1” (1948—1950): “Тогда деньги не имели никакого отношения к нашей работе. Нас интересовала только наука — такие, как Гейтс, живут уже в другом мире”.
В 1949 г. Уилкс не знал, что работы по созданию ЭВМ ведутся не только в США — в разрушенном войной Киеве группа академика С. А. Лебедева уже детально разработала ЭВМ МЭСМ, а годом ранее, в 1948-м, в Москве академик И. С. Брук и Б. И. Рамеев запатентовали полный проект современной ЭВМ.
О своем “иностранном опыте” С. А. Лебедев докладывал госкомиссии: “Я имею данные по 18 американским машинам, это реклама без каких-либо сведений о том, как машины устроены. В вопросе постройки ЭВМ мы должны догонять заграницу (своими силами) и должны сделать это быстро. По данным заграничной литературы, проектирование и постройка машины ведется 5—10 лет, мы хотим построить ее за два года. Американские показатели следующие: время умножения на ENIAC — 5,5 мс, на EDVAC — 4 мс, на нашей машине 8—9 мс…”.
EDSAC почти повторял EDVAC — перфоленты ввода-вывода, 3000 электронных ламп, 32 ртутные ультразвуковые линии задержки (РУЛЗ), в каждой — 32 слова по 17 бит (с битом знака), всего 1024 знака (работали 512 двоичных слов). Дополнительные линии задержки поддерживали слова по 35 двоичных разрядов (включая бит знака), скорость 100—15 000 двоичных опс, мощность — 12 кВт, площадь — 20 м².
Но вот в программной части Уилкс стал первопроходцем. “Архаичное” двоичное кодирование команд он заменил кодами из букв и коротких английских слов и добавил мнемонику, отображая каждую команду заглавной буквой: S — “вычитание”, Т — “передать в память”, Z — “остановка машины” и т. д.
Этапным новшеством стала библиотека подпрограмм. Первые программисты записывали рутинные подпрограммы в блокноты, чтобы не составлять их заново, но в зависимости от места размещения подпрограммы в памяти изменялись адреса расположения ее команд и переменных, что было проблемой.
Уилкс автоматизировал настройку подпрограмм на точное место в памяти, написав несколько десятков унифицированных подпрограмм и собрав их в библиотеку: вычисления с плавающей запятой, комплексными числами, векторами и матрицами, логарифмы, функции, корни и т. д.
Теперь по короткой команде компьютер сам настраивал и размещал подпрограммы внутри основной программы. Библиотеку подпрограмм и мнемоническую схему, собиравшую их последовательности, он назвал assembly system (собирающая система) отсюда — “ассемблер”.
Еще одно, принципиально важное, изобретение Уилкса – микрокод (целая последовательность инструкций записывалась одной программной командой/строкой) позже названный “микропрограммированием”, придал ЭВМ дополнительную гибкость — система управления изменялась без изменения конструкции. Он же основал в 1957 г. Британское компьютерное общество и был его первым президентом.
EDSAC много использовали; в 1952 г. А. Сэнди Дуглас даже сделал на нем (возможно, первую) игру в “крестики-нолики” — «OXO» с выводом на экран. В СССР в начале 1950-х ее же и шахматные задачки придумал персонал Лебедевской БЭСМ.
С 1965-го Уилкс был профессором (и до 1980 г. директором) института.
В 1998 г. его ждал сюрприз — участие в симпозиуме “Компьютер в Европе” (Киев), там ветераны-ассистенты С. А. Лебедева (Б. Н. Малиновский, З. Л. Рабинович и др.) возили его в “ту самую лабораторию” и институт, где в 1948-1951 гг. рождалась МЭСМ. Впечатлили старика Уилкса и прогулки по Киевскому художественному рынку на Андреевском спуске (у Дома Булгакова) в окружении ровесников — создателей первых советских ЭВМ.
