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.
Технические характеристики первого компьютера:
- Вес достигал 27 тонн;
- Мощность — 174 кВт — столько примерно расходует огромный торговый центр в выходной день;
- Содержал 18 000 электронных ламп, ведь транзисторов и процессоров в то время не было;
- Память — 4 килобайта;
- Размер он имел впечатляющий — занимал 135 кв.м.
- Выполнял до 5000 действий в секунду.
Самое удивительное — это километры проводов, которыми был обвит компьютер. Он программировался как телефонный коммуникатор, обслуживаемый телефонистками.
А о клавиатуре и мониторе речи вообще не было. К сожалению в то время люди не делали различий между «софтом» и «железом». Сама машина была похожа на длинный ряд из 42 металлических шкафов, доверху набитых огромным количеством лампочек, которые создавали эффект сауны в помещении. Из-за того, что охлаждение было плохим, в компьютере случались сбои. Скорее всего из-за ламп. Система использовалась не двоичная, а десятеричная, что по тем временам было привычнее. Что касается программирования, то оно осуществлялось вручную, путем перестановки операторами около 6000 переключателей и последующим переключением кабелей. После каждой выполненной программы компьютер приходилось перевключать заново, из-за того, что он не имел жесткого диска.
Позже, его начали использовать не только для анализа космических излучений, но и для создания водородной бомбы. Пока создавали компьютер война закончилась, но исследования не прекратили и в 1945 году провели первое официальное испытание, которое он выдержал. При этом было обработано около 1 000 000 перфокарт компании IBM. Не смотря на огромные размеры и вес компьютер проработал около 10 лет.
Через 5 лет был придуман транзистор, который положил начало уменьшению размеров компьютеров.
Принципы работы компьютеров Конрада Цузе
Идея о возможности построения автоматизированного счетного аппарата пришла в голову немецкому инженеру Конраду Цузе ( Konrad Zuse ) и в 1934 г. Цузе сформулировал основные принципы, на которых должны работать будущие компьютеры:
- двоичная система счисления;
- использование устройств, работающих по принципу «да / нет» (логические 1 / 0);
- полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;
- программное управление процессом вычислений;
- поддержка арифметики с плавающей запятой;
- использование памяти большой емкости.
Цузе первым в мире определил, что обработка данных начинается с бита (бит он называл «статусом да / нет», а формулы двоичной алгебры — условными суждениями), первым ввел термин «машинное слово» (Word), первым объединил в вычислители арифметические и логические операции, отметив, что «элементарная операция компьютера — проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)».
Первые компьютеры. Тенденции развития
Фото: deluxebattery.com
Интегральные микросхемы — важнейший шаг к персонализации ЭВМ. Для реализации этого замысла оставалось решить вопрос уменьшения габаритов процессора. На основе все того же чипа изобретатель Хофф создал миниатюрную копию мозга большой вычислительной машины. Однако, в отличие от своего предшественника, возможности микропроцессора были очень скромные.
Начался процесс совершенствования. Изготовлением процессоров для новых компьютеров занялась фирма Intel. С 1970 года изобретение претерпело ряд изменений. В кратчайшие сроки и на смену Intel-4004, обрабатывающего всего 4 бита информации, пришли Intel-8008 и Intel-8080 – 8-битовые.
В 1974 году несколько фирм решили заняться изобретением нового мини-компьютера с применением современного процессора Intel-8008. Они утверждали, что данная машина будет выполнять те действия, на которые была способна большая ЭВМ. 1975 год ознаменовался появлением первого нового ПК Altair-8800, работающего «под руководством» микропроцессора Intel-8080.
Фото: csef.ru
Стоит отметить немаловажный факт: хронологически Altair не являлся самым ранним прибором среди представителей вычислительной техники. Уже в 1974 году были выпущены две модели компьютеров Scelbi-8H и Mark-8. Однако в связи с исторической несправедливостью и отсутствием финансовой поддержки данные модели так и остались в статусе экспериментальных и не были поставлены на поток производства.
Фирма MITS, выпустившая IBMAltair-8800, поставляла новые машины по почте в виде составляющих деталей, то есть для дальнейшей эксплуатации было необходимо самостоятельно спаивать все узлы аппарата. В собранном виде машина представляла собой блок с тумблерами и световыми индикаторами. Для работы с ним необходимо было изучить систему двоичного кодирования в виде комбинаций единиц и нулей. К тому же, объем оперативной памяти был всего 256 байт.
Изобретателем такого чуда стал Эд Робертс. Однако он не мог даже предположить, что его изобретение будет пользоваться масштабным спросом среди населения. Робертс рассчитывал поставлять на рынок до 200 единиц техники в год, но эта цифра была превышена уже в первый день заказов.
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.
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?
Счётно-решающие средства до появления ЭВМ
История вычислений уходит глубокими корнями вглубь веков так же, как и развитие человечества. Накопление запасов, делёж добычи, обмен — все подобные действия связаны со счётом. Для подсчёта люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки и узелки. Потребность в поиске решений всё более и более сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений, поставила человека перед необходимостью находить способы, изобретать приспособления, которые могли бы ему в этом помочь. Исторически сложилось так, что в разных странах возникли собственные денежные единицы, меры веса, длины, объёмов и расстояний. Для перевода из одной системы измерения в другую требовались вычисления, которые чаще всего могли производить специально обученные люди, которых иногда приглашали из других стран. Это естественно привело к созданию изобретений, помогающих счёту.
Одним из первых устройств (VI—V вв. до н. э.), облегчающих вычисления, можно считать специальную доску для вычислений, названную «абак». Вычисления на ней производились перемещением камешков или костей в углубления досок из бронзы, камня или слоновой кости. Со временем эти доски стали расчерчивать на несколько полос и колонок. В Греции абак существовал уже в V веке до н. э., у японцев он назывался «серобян», у китайцев — «суанпан».
В Древней Руси при счёте применялось устройство, похожее на абак, называемое «русский шёт». В XVII веке этот прибор уже обрёл вид привычных русских счёт.
В начале XVII столетия, когда математика стала играть ключевую роль в науке, всё острее ощущалась необходимость в изобретении счётной машины. И в середине века молодой французский математик и физик Блез Паскаль создал «суммирующую» машину, названной Паскалиной, которая кроме сложения выполняла и вычитание.
В 1670—1680 гг. немецкий математик Готфрид Лейбниц конструировал счётную машину, которая выполняла все арифметические действия. В течение следующих двухсот лет было изобретено и построено ещё несколько подобных счётных устройств, которые, однако, из-за своих недостатков, в том числе из-за медлительности в работе, не получили широкого распространения.
Лишь в 1878 году русский ученый П. Чебышёв предложил счётную машину, выполнявшую сложение и вычитание многозначных чисел. Наибольшую популярность получил тогда арифмометр, сконструированный петербургским инженером Однером в 1874 году. Конструкция прибора оказалась весьма удачной, так как позволяла довольно быстро выполнять все четыре арифметических действия.
В 30-е годы XX столетия в Советском Союзе был разработан более совершенный арифмометр — «Феликс». Эти счётные устройства использовались несколько десятилетий, став основным техническим средством облегчения человеческого труда. Выпускались с 1929 по 1978 год.
1996-2000: Интернет приобретает все большее значение
В эти годы ученый-программист Тим Бернерс Ли разработал язык разметки HTML, протокол передачи HTTP и URL-адрес – унифицированный указатель ресурсов, чтобы дать каждому сайту имя и передать контент с веб-сервера в браузер. Начиная с 1995 года было доступно множество веб-редакторов, что позволило многим людям создавать свои собственные сайты.
В 2003 году Apple выпустила PowerMac G5. Это был первый компьютер с 64-битным процессором. В 2005 году Intel создала первые двухъядерные процессоры.
В последующие годы основной курс развития стал направлен на разработку многоядерных процессоров, расчеты на графических чипах и также планшетных компьютерах. С 2005 года начали учитывать экологические аспекты при дальнейшей разработке компьютерной техники.
Когда-то компьютеры были настолько большими, что для естественной работы с клавиатурами их приходилось монтировать прямо в столах:
И у этих столов иногда были очень интересные формы. Вот ещё один Univac, с мигающими огоньками, с троицей огромных накопителей:
Но даже клавиатуры размером со стол могли показаться крохотными рядом с по-настоящему огромными компьютерными системами. Вот Hitachi HITAC M-280H с начала 1980-х:
И, конечно, такими были не только компьютеры. Помните свой карманный калькулятор от Casio? В 1957 году её калькуляторы были покрупнее:
Компания поменяла своё название с Kashio Seisakujo на Casio Computer Co. в день выхода 150-килограммового калькулятора Casio 14-A с энергопотреблением 300 Вт. Посмотрите только на его экран!
Калькуляторы существовали ещё до появления электронных устройств – как, например, этот National NCR 395, комбинировавший старомодный полноклавиатурный калькулятор с пишущей машинкой:
Или этот грандиозный Exacta-Continental 6000 из 1950-х:
До появления дисплеев компьютеры тоже активно полагались на пишущие машинки, как этот CDC 3300 с потрясающей консолью:
В итоге NCR тоже начала производить компьютеры, среди которых был этот великолепный красный NCR 315:
Знаю, странноватое фото. Но это реклама, и это единственное изображение NCR 315, которое я смог найти.
Эти компьютеры нельзя было назвать портативными, но это не остановило компанию Amdahl от того, чтобы прорекламировать целую серию компьютеров, странным образом стоящими под открытым небом. Вот 470V/7, угрожающий даже не одной, а двум линиям канатного трамвая Сан-Франциско:
Клавиатуры на природе можно выделить в свой отдельный микрожанр. Вот Teletype Model 40, «открывающий вам множество путей», по крайней мере, метафорически:
А вот какие-то люди, отдыхающие, знаете ли, на поле для гольфа со специальным терминалом, как все технически подкованные архитекторы в то время:
Вот компьютер от 3M, мёрзнующий на морозе, потому что… Непонятно, почему (слоган гласил «необычный компьютер» [uncommon com], но этому можно было поверить с большой натяжкой):
Sol из 1970-х перенесённый в пустыню, поскольку это был «небольшой компьютер, который вас не стеснит»:
А если вам больше нравится мягкий песок, вот терминал Incoterm на пляже:
И вся семейка Incoterm во время лодочной прогулки:
Но давайте вернёмся к клавиатурным столам в помещениях. Мне особенно нравятся утопленные клавиатуры и экраны некоторых систем. Вот вдохновляющие углы IBM 5382 System/38:
Вот встроенный дисплей Sharp Hayac 3800 с большим устройством ввода на японском языке:
Вот IBM 3741 из начала 1970-х:
И HP 250, моложе его всего на несколько лет:
Вы могли обратить внимание на общую тенденцию приведённых фотографий – очень маленькие экраны странных форм. Оказывается, что самые первые дисплеи были очень дорогими. Это объясняет крохотный красный дисплей Burroughs B 80-41/141:
И такой крупный план принтера IBM 5320 рядом с крохотным экранчиком:
И особую версию IBM 3741 под названием 3742, в которой один экран был разделён призмой, и мог обслуживать двоих людей, сидящих за одним столом, с двумя подключёнными клавиатурами:
Сдвоенные столы были не единственным интересным замыслом. Существовали компьютеры, больше похожие на кубиклы – вот Burroughs B91:
Компания Noval из Сан-Диего выпускала редкую машину, всем своим видом говорившую о директорском статусе:
Но лучшие по дизайну клавиатурные столы, естественно, были у Olivetti; вот
Она развилась в P203 1967 года:
А затем в терминал Olivetti TCV 250 (опять-таки с крохотным, но красивым экраном) примерно тех же времён:
Но больше всего из них мне, наверное, нравится прекрасная Olivetti Programma 101, внешний вид которой напоминал школьную парту:
Эра клавиатурных столов практически подошла к концу вместе с 1970-ми. Были, конечно, исключения – поздние специальные клавиатуры, которым приходилось занимать большое пространство, чтобы вместить все клавиши:
Aesthedes, платформа для редактирования видео
Или такие пароксизмы, как этот настольный компьютер за $4500 2018 года:
Заметьте, что кроме этой фотографии, на всех остальных в данной статье кабелей не видно
Но в целом другой такой эры уже никогда не будет – и та, в которой мы находимся, становится всё туманнее с каждым годом. Многие фотографии выше представляют собой размытые сканы или рекламные изображения, потому что сами машины не дожили до 2019 года – их выбросили из-за того, что они были слишком большими, чтобы их оставить, слишком молодыми, чтобы сохранить их, слишком корпоративными, чтобы кому-то было до них дело.
Поэтому такой ценной можно считать хорошую фотографию большого компьютера, напоминающего мебель, и я хочу напоследок дать вам современное фото, лучшее из всех. Это фотография IBM 1130 от 1965 года, без дисплея, сделанная Джеймсом Боллом для его серии “Руководство по вычислениям“. Серия прекрасно демонстрирует забытую красоту этих старых машин и напоминает нам о тех странных временах, когда клавиатуры были одной из самых маленьких составляющих частей компьютера, а не как сегодня — самой крупной.
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
