Первые компьютеры. Когда и кем был сделан самый первый компьютер
Когда появились первые компьютеры? Дать ответ на этот вопрос не так просто, поскольку нет одной единственно правильной классификации электронно-вычислительных машин, а также формулировок, что можно к ним относить, а что — нет.
Само слово «компьютер» было впервые документировано в 1613 году и означало человека, который выполняет расчеты. Но в XIX веке люди поняли, что машина никогда не устает работать, и она может выполнять работу гораздо быстрее и точнее.
Чтобы начать отсчет эры вычислительных машин, чаще всего берут 1822 год. Первый компьютер изобрел английский математик Чарльз Бэббидж. Он создал концепцию и приступил к изготовлению разностной машины, которая считается первым автоматическим устройством для вычислений. Она была способна подсчитывать несколько наборов чисел и делать распечатку результатов. Но, к сожалению, из-за проблем с финансированием Бэббидж так и не смог завершить ее полноценную версию.
Но математик не сдавался, и в 1837 году он представил первый механический компьютер, названный аналитической машиной. Это был самый первый компьютер общего назначения. В это же время началось его сотрудничество с Адой Лавлейс. Она переводила и дополняла его труды, а также сделала первые программы для его изобретения.
Аналитическая машина состояла из таких частей: арифметико-логического устройство, блок интегрированной памяти и устройство для контроля движения данных. Из-за денежных трудностей она также не был завершена при жизни ученого. Но схемы и разработки Бэббиджа помогли другим ученым, которые создавали первые компьютеры.
Как ПК уменьшились в размерах
В 1968 году инженер НАСА Остин Рош, одержимый идеей создания персонального компьютера, на обычной скатерти клуба в Сан-Антонио набросал чертеж своего устройства. Именно эти наброски впоследствии легли в основу работы компании Computer Terminal Corp (CTC) по созданию самого первого персонального компьютера. Остин Рош был одним из двух основателей Computer Terminal Corp. Процесс реализации идей затянулся на пару лет: свой первый компьютер, получивший название Datapoint 2200, представила компания СТС в конце 1970 года. Информация хранилась на кассетах, на которых умещалось до 130 КБ данных. Оперативная память занимала 8 КБ.
Параллельно с СТС собственные разработки вела и компания Intel, которой было суждено совершить настоящий переворот в компьютерной сфере. Причем этому самому перевороту, как это часто бывает, человечество обязано случайности. Японская компания Busicom, посвятившая время своих сотрудников производству калькуляторов, заказала Intel сделать 12 микросхем для своих продуктов. То есть нужно было выполнить дюжину разных микросхем для разных же калькуляторов. Заказ был муторный и по меркам даже малого бизнеса — микроскопический. Поэтому лень в очередной раз выступила двигателем прогресса — специалисты решили сделать универсальный микропроцессор, который подошел бы ко всем моделям калькуляторов.
Так появился микропроцессор С4004. Спустя год Intel создал более сложный 8-разрядный микропроцессор, который стал основой первых массовых персональных компьютеров — в первую очередь компании СТС, которая в конце 1972 года была переименована в Datapoint. Эпоха ПК, занимавших несколько комнат, подошла к концу.
Основные этапы развития в истории
В истории развития вычислительной техники трудно выделить какую-то единую систему. Связано это с тем, что в каждой стране соответствующий процесс протекал по-разному. Но сложилось так, что историки выделяют несколько этапов становления современных компьютеров. А именно:
- ручной;
- механический;
- электромеханический;
- электронный.
Точного исторического классифицирования нет, но приведенный пример принято брать за основу. Границы каждого этапа весьма условны.
Первый компьютер в Советском союзе
Стоит отметить, что Советский союз не собирался отставать от США и Запада в целом, поэтому создавалась своя ЭВМ. Благодаря активной работе была создана так называемая «МЭСМ». Запуск данной машины осуществился только в 1950 году. В данной машине применялось около 6000 лампочек, она занимала практически 60 квадратных метров и потребляла 25 киловатт.
МЭСМ
Данная машина имела возможность выполнять до 3 тысяч вычислений в секунду. Что касательно данной машины, то изначально она использовалась для сложнейших вычислительных действий, позже в качестве учебного пособия, а уже в 1959 году ее полностью разобрали.
Спустя два года после создания МЭСМ (малая электронная счетная машина), появилась еще одна машина БЭСМ (большая электронная счетная машина). В данном случае использовалось уже около 5000 ламп, что касательно количества операций в секунду, то этот показатель вырос до 10 000.
БЭСМ
Первое поколение — ЭВМ с электронными лампами
Первыми компьютерами следует считать британский Colossus (1943 г.) и американский ENIAC (Electronic Numeric Integrator, Analyzer and Computer, 1945 г.).
Colossus I — первая вычислительная машина на лампах, созданная англичанами в 1943 г., для раскодирования немецких военных шифров; она состояла из 1800 электронных ламп — устройств для хранения информации — и была одним из первых программируемых электронных цифровых компьютеров.
ENIAC — был создан для расчета артиллерийских таблиц баллистики; этот компьютер весил 30 тонн, занимал 1000 квадратных футов и потреблял 130-140 кВт электроэнергии. Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов, и содержались они в шкафах общим объемом около 100 м 3 . ENIAC имел производительность 5000 операций в секунду. Общая стоимость машины составляла $ 750 000. Потребность в потребления электричества — 174 кВт, общее занимаемое пространство — 300 м 2 .
ENIAC — устройство для расчета артиллерийских таблиц баллистики
Еще один представитель 1-го поколения ЭВМ, на который следует обратить внимание, это EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC интересен тем, что в нем была сделана попытка записывать программы электронным способом в так называемых «ультразвуковых линиях задержки» с помощью ртутных трубок. В 126 таких линиях было возможно сохранять 1024 строк четырехзначных двоичных чисел. Это была «быстрая» память. В качестве «медленной »памяти предполагалось фиксировать числа и команды на магнитном проводе, однако этот метод оказался ненадежным, и пришлось вернуться к телетайпным лентам. EDVAC работал быстрее своего предшественника, сложение занимало 1 мкс, деление — 3 мкс. Он содержал всего 3,5 тыс. электронных ламп и располагался на 13 м 2 площади.
UNIVAC ( Universal Automatic Computer ) представлял собой электронное устройство с программами, хранящимися в памяти, которые вводились туда уже не с перфокарт, а с помощью магнитной ленты; это обеспечивало высокую скорость чтения и записи информации, а, следовательно, и более высокое быстродействие машины в целом. Одна лента могла содержать миллион символов, записанных в двоичной форме. Ленты могли хранить и программы, и промежуточные данные.
Представители I-го поколения ЭВМ: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Universal Automatic Computer
1970-1974: Компьютерная революция
Xerox Alto
Микропроцессоры стали дешевле, и в течение этого периода времени на рынок было выпущено достаточно много компьютерной техники. Ведущую роль здесь сыграли, прежде всего, компании Intel и Fairchild. В эти годы Intel создал, первый микрокомпьютер: 15 ноября 1971 года был представлен 4-битный процессор Intel 4004. В 1973 году вышел Xerox Alto — первый компьютер с графическим пользовательским интерфейсом (монитором), мышью и встроенной картой Ethernet.
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.
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.
Квантовый компьютер
Все уже примерно понимают, когда появился первый компьютер, но что касается квантового устройства? Приятной неожиданностью стала недавняя разработка россиян и ученых из Америки. Впервые в мире они смогли собрать квантовый компьютер и успешно опробовать его.
На данный момент более сложного квантового устройства ещё не создавалось. Такого рода масштабное достижение позволило российским ученым стать лидерами в гонке за созданием полноценной квантовой машины.
Такие устройства представляют собой специальные вычислительные механизмы, которые состоят из кубитов, в данном случае из 51 штуки, и стандартных модулей для вычислений – они хранят в себе спектр значений, заложенный в промежутке между 0 и 1.
Такой квантовый компьютер готовились создать ещё несколько ученых из разных стран. Считалось, что самым близким к его созданию является представитель компании Google – Джон Мартинис.
Но всё-таки российские ученые, на пару с американцами, смогли всех опередить. Они заметили, что наборы атомов, которые удерживаются внутри лазерных клеток и имеют очень низкую температуру, можно применить в качестве квантовых кубитов. Именно применение этой технологии в квантовом устройстве смогло вывести отечественных ученых в лидерские позиции на мировом рынке.
Как будет обстоять ситуация со стоимостью такой машины пока не известно, но ожидать низкой цены, учитывая возможности и сложность устройства, пока не приходится.
1956-1980 годы: системы обработки данных 2-5 поколений
Программа 101.
За эти годы были разработаны языки программирования более высокого уровня, а также принципы виртуальной памяти, появились первые совместимые компьютеры, базы данных и многопроцессорные системы. Первый в мире свободно программируемый настольный компьютер был создан Оливетти. В 1965 году для покупки стала доступна электронная машина Program 101 за 3200 долларов.
