Кто изобрел компьютер первым: хронология изобретений
Добрый вечер, дамы и господа. Вы читаете эту статью либо со стационарного компьютера или с мобильного устройства, по сути, тоже с компьютера. Мы уже обсуждали историю развития компьютеров, но давайте более подробно окунемся в историю – кто изобрёл компьютер первым?
Прежде чем углубляться в исторические события, нужно понимать, что мы вообще считаем компьютерами. Википедия говорит, что можно называть ПК любой механизм, способный совершать заданную последовательность действий.
Кто-то добавляет, что устройство должно быть электронным, но это не главное. Главное для нас – способность прибора следовать записанным в него алгоритмам и неспособность отходить от этих алгоритмов.
Например, мы можем научить собаку при звуковом сигнале гавкать и садиться. Имеем цепочку стимул – действие – действие. И можем запрограммировать прибор на такую же цепочку. Но механическая собака всегда будет выполнять эту цепочку, независимо от обстоятельств.
А живая может не захотеть садиться в лужу, иметь плохое настроение. А может изменить цепочку – сначала сесть, а потом гавкнуть. Обучение и приспособление отличает компьютер от живого существа.
Спустя почти 100 лет
Как ни странно, за целый век вычислительные машины почти не продвинулись в своем развитии. В 1936-1938 годах немецкий ученый Конрад Цузе создал Z1 – это первый электромеханический программируемый двоичный компьютер. Тогда же, в 1936 году, Алан Тьюринг построил машину Тьюринга.
Она стала основой для дальнейших теорий о компьютерах. Машина эмулировала действия человека, следующего списку логических указаний, и печатала результат работы на бумажной ленте. Аппараты Цузе и Тьюринга — это первые компьютеры в современном понимании, без которых не появились бы компьютеры, к которым мы привыкли сегодня.
Основная причина изобретения компьютера
Основная причина изобретения компьютера которая проложила путь для персональных устройств был микропроцессор. До того, как были изобретены микропроцессоры компьютеру требовался отдельный чип интегрированной цепи для каждой из функций. Это было одной из причин, почему машины все еще были настолько велики. Микропроцессор мог интегрировать цепи микросхемы которые запускали программы на компьютере, запоминали информацию и управляли данными сами по себе.
В 1971 году первый микропроцессор был разработан инженером Тедом Хоффом корпорации Intel. Корпорация Intel была расположена в долине Санта-Клара в Калифорнии, это место прозвали «Силиконовая долина» из-за всех сгруппированых вокруг индустриальной Стэнфордской Hi-Tech компании. Первый микропроцессор Intel 1/16-1/8-дюймовый чип под названием 4004, имел вычислительную мощность, как массовые ENIAC.
Эти нововведения сделали дешевле и проще производство устройств, чем когда-либо прежде. В результате небольшой, относительно недорогой «микрокомпьютер» вскоре известный как «персональный компьютер» – родился.
В 1974 году, компания под названием «Микро приборы и телеметрические системы» (MITS) представила комплект компьютера под названием Altair. По сравнению с ранними микрокомпьютерами у Altair был огромный успех: тысячи людей купили комплект за $400. Он не имел клавиатуры и экрана, а пользователи вводили данные, щелкая тумблеры. Это был первый массовый персональный компьютер.
В 1975 году MITS наняли пару студентов Гарварда, по имени Паул Аллен и Билл Гейтс адаптировать основной язык программирования для Altair. Разработанное ими программное обеспечение сделало устройство проще в использовании, и это было изобретение компьютера. В апреле 1975 года эти два молодых программиста на деньги из «Altair BASIC» сформировали свои собственную компанию — Microsoft , которая вскоре стала империей.
Через год после Гейтс и Аллен взяли в Microsoft двух инженеров из доморощенного компьютерного клуба в Силиконовой долине по имени Стив Джобс и Стивен Возняк которые построили домашний компьютер, который изменил мир. Этот компьютер называется Apple, был более сложным, чем Альтаир: он имел больше памяти, имел более дешевый микропроцессор и монитор с экраном. В апреле 1977 года Джобс и Возняк представили Apple II, который был с клавиатурой и цветным экраном. Кроме того пользователи могли хранить свои данные на внешней кассете.
ENIAC
Все первые компьютеры были изобретены примерно для одинаковых целей. И по характеристикам, и по внешним данным, они не отличались кардинально (сравнить «Марк-1» и «ЭНИАК» можно по многочисленным фото из интернета). Но если говорить о созданном в 1945 году компьютере, он уже отличался своей многозадачностью и повышенным уровнем возможностей. Но поскольку в этом году война была закончена, машину не успели использовать для военных целей.
Было решено использовать машину для других целей, например, для моделирования активации водородной бомбы. Хотя устройство и было собрано позже своего предшественника, ЭВМ была так же огромна, но ее цена оказалась немного меньше, при этом машина включала в свою конструкцию более 17 000 ламп. Работали над созданием этого гиганта известные всему миру электронщики Джон Мосли и его партнер Джон Эккерт.
Чтобы уберечь конструкцию от порчи, для повышения надёжности было решено применить тот же принцип, который использовался на тот момент для музыкальных электроорганов. Это помогло положительно повлиять на снижение аварийности, после чего, из огромного количества ламп, в течение 7 дней, могло испортиться только 2-3 штуки.
На тот момент ученые изобрели лучшее устройство для вычислений, его характеристики были следующими:
- общая стоимость конструкции – 487 000 долларов;
- вес – 27 тонн;
- возможности запоминания – 20 численно-буквенных комбинаций;
- скорость умножения – 357 различных комбинаций за секунду;
- суммирование чисел – 5 000 операций в секунду.
Чтобы собрать самую современную вычислительную машину мира, было потрачено 200 000 человеко-часов.
До машины ENIAC ещё ни в каких компьютерах не применялся табулятор для введения и вывода данных из компьютера. Единственным существенным недостатком этого устройства были огромные размеры и вес – они превышали компьютер «Марк-1» в несколько по весу и в 2 раза по размерам.
Бэббидж и его вычислитель
Чаще всего, говоря о первом компьютере, вспоминают вычислительную машину англичанина Чарльза Бэббиджа. Он разработал и опубликовал концепцию своего вычислителя в далёком 1822 году, причём его машина могла не просто совершать примитивные арифметические операции, но самостоятельно выполняла целые блоки последовательных вычислений, т.е. была программируемой.
В 1837 году Бэббидж изготовил первую машину для вычислений по упрощённой схеме: она выполняла несколько последовательных операций и печатала полученные результаты на листе бумаги, что само по себе в те времена было невероятной диковиной.
Добившись первых успехов, Бэббидж приступил к изготовлению полноценной вычислительной машины. Согласно его проекту, она состояла из логико-арифметического счётного устройства, блока для запоминания промежуточных результатов и контрольного устройства. Что самое удивительное, все эти блоки должны были функционировать исключительно на механической основе, ведь электрических, а тем более, электронных элементов тогда ещё не существовало.
К сожалению, Бэббиджу не хватило средств, чтобы закончить свой вычислитель, а вскоре учёный заболел и скончался, оставив труд незавершённым. Однако сделанные им теоретические разработки помогли последующим поколениям учёных создать настоящий компьютер.
Второе поколение — ЭВМ на транзисторах.
Транзисторы пришли на смену электронным лампам в начале 60-х годов. Транзисторы (которые действуют как электрические переключатели), потребляя меньше электроэнергии и выделяя меньше тепла, занимают и меньше места. Объединение нескольких транзисторных схем на одной плате дает интегральную схему (chip — «щепка», «стружка» буквально, пластинка ). Транзисторы это счетчики двоичных чисел. Эти детали фиксируют два состояния — наличие тока и отсутствие тока, и тем самым обрабатывают информацию, представленную им именно в таком двоичном виде.
В 1953 г.. Уильям Шокли изобрел транзистор с p — n переходом ( junction transistor ). Транзистор заменяет электронную лампу и при этом работает с большей скоростью, выделяет очень мало тепла и почти не потребляет электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации: как устройства памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны, а уже в 60-е годы получило распространение хранение информации на дисках.
Один из первых компьютеров на транзисторах — Atlas Guidance Computer — был запущен в 1957 г. и использовался при управлении запуском ракеты Atlas.
Созданный в 1957 г.. RAMAC был недорогим компьютером с модульной внешней памятью на дисках, комбинированным оперативным запоминающим устройством на магнитных сердечниках и барабанах. И хотя этот компьютер еще не был полностью транзисторным, он отличался высокой работоспособностью и простотой обслуживания и пользовался большим спросом на рынке средств автоматизации делопроизводства в офисах. Поэтому для корпоративных заказчиков срочно выпустили уже «большой» RAMAC (IBM-305), для размещения 5 Мбайт данных системе RAMAC нужно было 50 дисков диаметром 24 дюйма. Созданная на основе этой модели информационная система безотказно обрабатывала массивы запросов на 10 языках.
В 1959 году IBM создала свой первый полностью транзисторный большой универсальный компьютер модели 7090, способный выполнять 229 тыс. операций в секунду — настоящий транзисторный мэйнфрейм. В 1964 году на основе двух 7090-х мейнфреймов американская авиакомпания SABRE впервые применила автоматизированную систему продажи и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.
В 1960 году DEC представила первый в мире миникомпьютер — модель PDP-1 (Programmed Data Processor, программируемый процессор данных), компьютер с монитором и клавиатурой, который стал одним из самых заметных явлений на рынке. Этот компьютер был способен выполнять 100 000 операций в секунду. Сама машина занимала на полу всего 1,5 м 2 . PDP-1 стал, по сути, первой в мире игровой платформой благодаря студенту MIT Стиву Расселу, который написал для него компьютерную игрушку Star War!
Представители II-го поколения ЭВМ: 1) RAMAC ; 2) PDP -1
В 1968 году Digital впервые наладила серийное производство мини-компьютеров — это был PDP-8: цена их была около $ 10000, а размером модель была холодильник. Именно эту модель PDP-8 смогли покупать лаборатории, университеты и небольшие предприятия.
Отечественные компьютеры того времени можно охарактеризовать так: по архитектурным, схемным и функциональных решений они соответствовали своему времени, но их возможности были ограничены из-за несовершенства производственной и элементной базы. Наибольшей популярностью пользовались машины серии БЭСМ. Серийное производство, достаточно незначительное, началось выпуском ЭВМ «Урал-2» (1958), БЭСМ-2, « Минск-1» и « Урал-3» (все — 1959 г.). В 1960 г. пошли в серию « М-20» и «Урал-4». Максимальной производительностью в конце 1960 располагал «М-20» (4500 ламп, 35 тыс. полупроводниковых диодов, память на 4096 ячеек) — 20 тыс. операций в секунду. Первые компьютеры на полупроводниковых элементах ( «Раздан-2», «Минск — 2», «М-220» и «Днепр» ) находились еще в стадии разработки.
Компьютеры из Манчестера
В период с 1946-го по 1948 год в Манчес-терский университет пришли несколько выдающихся персонажей, в итоге здесь собралась ударная команда, включавшая основного разработчика Colossus Макса Ньюмана, его коллегу-математика Джека Гуда, а также Фредди Уильямса и Тома Килбурна – двух инженеров, ранее разрабатывавших радары, они-то и стали основными создателями SSEM. На последней фазе к ним присоединился Алан Тьюринг. Радарное прошлое Уильямса и Килбурна привело к выбору к качестве главного компонента SSEM иконоскопа?– электронно-лучевой трубки, изобретенной в 1923 году русским инженером Владимиром Зворыкиным (1888-1982). Не исключено, что раньше них идею использования трубки в качестве запоминающего устройства выдвинул Преспер Эккерт, есть мнение, что Уильямс встречался с ним в 1946 году на лекциях в США. Как бы то ни было, но в конце того же года Уильямс подал патентную заявку, где изложил принцип запоминающего устройства на ЭЛТ, поэтому иногда такие устройства называют «трубками Уильямса».
Принцип действия трубки в качестве памяти достаточно прост. Электронный луч, сканируя поверхность экрана, не только вызывает вспышки тех точек, куда подается заряд, но и оставляет их заряженными на 0,2 секунды. Это явление можно использовать как для формирования изображения, так и для хранения данных, если непрерывно регенерировать изображение, считывать состояние точек и производить в них запись. Реальная процедура сложнее, запись ведется в форме точек и тире, учитывая, что считывающий луч нарушает запись, ее необходимо восстанавливать и т.д. Все это преодолимые препятствия, но общей слабостью любых запоминающих устройств на ЭЛТ остается органически присущие им ошибки, из-за особенностей фосфорного покрытия иногда биты теряются, но реальной альтернативы им не было, и трубки применялась в качестве запоминающих устройств для ЭВМ вплоть до конца 50-х годов, когда индустрия перешла на ферритовую память. Трубки в качестве запоминающих устройств использовал и Джон фон Нейман в своем компьютере IAS (1952), они применялись в серийных машинах, например в «оборонном калькуляторе» IBM 701 и его гражданских аналогах IBM 702 и IBM 650, в первом серийном отечественном мэйнфрейме «Стрела» (1953).
На принципах, проверенных в SSEM, было построено несколько выдающихся компьютеров первого поколения. Выше представлена блок-схема этой машины, и несложно заметить, что она заметно отличается от архитектуры фон Неймана – простота объясняется решаемой целью, ведь это не прибор для расчетов, а стенд для проверки гипотезы.
Память «Бэби» состояла из 32 слов по 32 бит (матрица на экране), то есть ее емкость была равна 1 Кбайт, и предназначалась она для хранения команд, данных и результатов. Кроме ЭЛТ в логике машины использовались 300 диодов и 280 пентодов. Весогабаритные параметры этого «Бэби», как у небольшого грузовика: длина более 5 м, высота более 2 м, вес около тонны. Количество команд – 7: безусловный переход, несколько команд управления регистрами, вычитание и остановка, а формат команды близок к одноадресному.
Первая программа насчитывала 17 команд, и ее написал Килбурн весной 1948 года, а выполнена она была впервые 21 июня того же года. Этот день можно считать днем рождения программирования. Программа находила наибольший делитель для числа 2 18 (262 144) перебором, вычитая по 1 от 2 18 ?1 и далее. Деление выполнялось повторением вычитания. За 52 минуты SSEM выполнила 3,5 млн операций и получила очевидный ответ – 13 1072. Программа использовала 8 слов в качестве рабочей памяти, то есть всего потребовалось 25 слов. Усовершенствования в первую программу вносили Джем Тутилл и Алан Тьюринг. Никаких листингов в отсутствие печатающих устройств быть не могло, единственный оставшийся документ – листок из записной книжки Тутилла. Экран трубки был открыт, и можно было наблюдать за изменением состояния видимой на экране матрицы. Фредди Уильямс записал позже: «Когда мы увидели, как прекратилось бешеное мигание и на экране остался ожидаемый результат, пришло осознание значения сделанного, впереди просматривалось большое будущее». Оно действительно не заставило себя ждать – уже в августе начались работы по созданию второй экспериментальной машины Manchester Mark 1, которая была сделана в рекордно короткий срок – с августа 1948-го по апрель 1949 года. В 1998 году торжественно отмечалось пятидесятилетие SSEM, к этой дате была построена ее работающая копия, которая сейчас находится в манчестерском Музее науки и промышленности.
Машина Manchester Mark 1, или Manchester Automatic Digital Machine (MADM), в июне 1949 года без сбоев проработала 9 часов, выполняя программу поиска наибольшего обнаруживаемого числа в последовательности простых чисел Мерсенна. Несмотря на очевидные ограничения, этот компьютер стал поводом для многочисленных спекуляций о возможностях электронного мозга и всякого рода аналогичных заблуждений. С практической же точки зрения существенно то, что MADM стала прототипом для Ferranti Mark 1 (1951). Этот компьютер иногда называют первым коммерческим универсальным, что спорно, поскольку Мочли и Эккерт, перейдя в Remington Rand, в том же году выпустили UNIVAC 1, который стал по-настоящему серийным изделием и был выпущен в количестве 40 экземпляров. Влияние Manchester Mark 1 обнаруживается и в компьютерах IBM 701 и 702, эта корпорация в массовом количестве производила электромеханические табуляторы на перфокартах и с небольшим опозданием включилась в гонку за создание мэйнфреймов первого поколения.
Уильямс и Килбурн совместно разработали еще один компьютер – Meg, в составе которого появился процессор для выполнения операций над числами в формате с плавающей запятой. После него Уильямс потерял интерес к компьютерам и занялся разработкой автоматических трансмиссий для автомобилей, одна из их версий была установлена в его собственной машине. Килбурн продолжил начатое дело, и под его руководством были построены еще две экспериментальные модели – Muse и MU5, ставшие прототипами для серийных Ferranti Atlas и ICL 2900.
1990: Появление Windows
windows 3.0 была выпущена 22 мая 1990 года, что стало большим шагом вперед для Microsoft в те годы. Только за первые шесть месяцев было продано около трех миллионов копий операционной системы. Интернет стал рассматриваться как глобальный способ общения.
MicroVAX II
В 1985 году был выпущен 520ST. Это был чрезвычайно мощный компьютер Atari для своего времени. В те же годы был выпущен первый миникомпьютер MicroVAX II. В 1986 году IBM представила на рынке новую операционную систему (OS / 2).
Персональные компьютеры сегодня
- Ученые Массачусетского технологического института работают над тем, чтобы устранить из персональных компьютеров провода. Это приспособление для передачи информации устарело и требует апгрейда — отличной заменой традиционным проводам станут импульсы германиевых лазеров, которые уже внедряют в компьютер.
- Интересным направлением развития современного ПК можно считать внедрение в него различных умных гаджетов. Умные часы, сенсоры сердцебиения, датчики осанки – все это мы видели вне персонального компьютера, теперь же ведутся работы по внедрению в него этих полезных для здоровья находок.
- В компьютер планируется внедрить новую технологию хранения данных – мемристорную память. Благодаря уникальным чипам из диоксида титана и платины компьютер сможет обрабатывать данные в 1 000 раз быстрее, совершать миллионы циклов перезаписи и моментально обрабатывать сведенья.
- Для современных компьютеров длительное хранение энергии также является проблемой, поэтому ведутся активные разработки в направлении инновационных батарей для компьютера, которые позволят заряжать и разряжать аккумулятор много тысяч раз.
- Последние разработки компьютеров и вовсе кажутся пугающими – нам предлагают совместить электронно-вычислительную машину с человеческим мозгом! Такая киборгизация компьютера предполагает присоединение своеобразной полимерной сетки с электродами к специальным имплантам-нейронам в мозге человека. Предполагается большой арсенал функций компьютера: от лечения болезни Альцгеймера и Паркинсона до управления сложными конструкциями силой мысли.
Тарас С. Частный инвестор, предприниматель, блогер. Инвестирую с 2008 года. Зарабатываю в интернете на высокодоходных проектах, криптовалютах, IPO, акциях и других активах. Со-владелец нескольких ресторанов и сети магазинов электронной техники. Консультирую партнеров, делюсь опытом.
Присоединяйся в Telegram-канал блога со свежими новостями. Чат с консультантом в Телеграм.
