Самый первый компьютер в мире
Сегодня сложно представить нашу жизнь без компьютеров и планшетов. Эти технические приспособления не только облегчили нашу жизнь, но и сделали ее более насыщенной и разнообразной. Современный студент или ученик средней школы совершенно не понимает, как же учились его родители, пока не изобрели самый первый компьютер в мире?
Стремление к облегчению математических подсчетов родилось, наверное, вместе с первым человеком. Еще за 3000 лет до н.э. в древнем Вавилоне были придуманы первые счеты, которые назывались абак. А уже через 2 500 лет китайцы усовершенствовали этот прибор и придумали счеты на соломинках, где для подсчета использовались косточки. Назвали они свое изобретение – суаньпань.
В России первые счеты появились в 16 веке – на каждой проволоке располагалось 10 деревянных шариков. В 1912 году по проекту русского ученого А.Н.Крылова была построена уникальная машина, с помощью которой можно было интегрировать обычные дифференциальные уравнения.
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.
Когда был создан первый персональный компьютер?
CDC6600
Первый компьютер в мире положил начало технологической революции. Однако его нельзя было назвать персональным компьютером. Первый настольный компьютер появился в 1980-х годах — это была футуристическая модель под названием CDC 6600. Но самым популярным персональным компьютером, предназначенным для домашнего использования и навсегда оставшимся в нашей памяти, является Commodore 64, дебютировавший в 1982 году. На нем можно было не только писать, рассчитывать и решать сложные математические формулы, но и играть в простые игры!
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)».
Линейки, таблицы и монограммы
Сложные расчеты потребовались в xvii веке. Это время, когда необходимость сложных математических операций стала жизненно важна. Возникла потребность в работе с многозначными числами.
В период с 1614 по 1623 в свет вышли совершенно новые типы вычислителей:
- логарифмическая линейка;
- логарифмические таблицы;
- возникновение механических арифмометров;
- палочки Непера.
В 19 веке, взяв за основу логарифмы и логарифмические линейки появился их графический аналог – номограммы. Они использовались для проведения расчетом совершенно разных функций.
Логарифмические таблички
В 1614 мир узнал определение логарифмов и их значения. Непер решил заменить сложное умножение на простое сложение. Для этого он при помощи спецтаблиц сопоставил геометрические и арифметические прогрессии. Первая считалась исходной. Деление в этом случае автоматические заменяется на более простое и понятное человеку вычитание.
Логарифмические таблицы расширялись и уточнялись другими математиками. Задействованы в научных и инженерных решениях более трех веков. Не выходили из «моды» до изобретения компьютеров и современных калькуляторов.
Линейки
Стоит обратить внимание и на такой элемент, как логарифмическая линейка. Создается путем нанесения соответствующей шкалы. Это – один из механических вычислителей.
Приближенная к упомянутой конструкции теорию предложил астроном Эдмунд Гюнтер в начале 17 века. Он сказал, что можно на линейку нанести логарифмическую шкалу, а затем посредством двух циркулей складывать и вычитать их.
Но в 1622 Уильям Отред опубликовал усовершенствованную логарифмическую линейку в «Кругах пропорций». Она была:
- круговой – при первом выпуске;
- прямоугольной – после 1633.
Далее устройство делали более совершенным. Для этого создавали «движки», разметки по обе стороны, добавляли шкалы Уингейта, отмечали часто задействованные числа. В середине 19 века «девайс» оснастили бегунком.
Использовали такие линеечки несколько поколений инженеров и других мастеров. На их базе созданы следующие вычислители:
- артиллерийская линейка;
- линейка Дробышева;
- навигационная;
- кардиологическая;
- офицерская.
А еще появились навигационные расчетчики. Логарифмические линейки в будущем заменили карманные, привычные современному человеку калькуляторы.
Номограммы
С развитием рассматриваемых машин в мире появлялись разные приспособления для проведения тех или иных подсчетов. Пример – номограммы. Это – простейшие вычислители. Для них требуется:
- шкала;
- линейка (координатная сетка тоже годится);
- циркуль.
Дополнительные вспомогательные элементы обычно не задействованы. Результаты просматриваются визуально, после чего фиксируются на бумаге. Для умножения и деления наносится логарифмическая шкала рядом с обычной, после – используется циркуль. Так получают вычислитель.
Теория номографических построений разработана французский математиком Лаланном в 1843. Она опирается на теории Оканя, который впервые внедрил понятие «номограмма». В России с соответствующей темой впервые работал Герсеванов, после – Глаголев. Он создал первую советскую номографическую школу.
Арифмометры
Плоды человеческих трудов должны быть зафиксированы в истории. Так, развивая механику и прочие науки, люди научились создавать вычислительные устройства различной сложности. В 1623 Вильгельм Шиккард разработал первый арифмометр – «Считающие часы». Он умел выполнял всего 4 математических действия. Работало приспособление за счет звездочек и шестеренок.
Далее появились машины Паскаля и Лейбница. Последний раскрыл человечеству, что такое двоичная система счисления. На ней основаны современные компьютеры. Но до 1940-х многие разработки (включая те, что делал французский учены Чарльз Бэббидж) основывались на сложной в реализации десятичной системе.
В 1820 появилась новая вещь для вычислений. Она получила название арифмометра Томаса. Умела:
- вычитать;
- делить;
- умножать;
- складывать.
В 1945 Штаффель воссоздал счетную машину, которая дополнительно вычисляла квадратные корни. Арифмометры, которые начали считать десятичные числа, применялись на практике до 1970.
Компьютеры в 19 веке
1801: Жозеф Мари Жаккард, французский торговец и изобретатель, изобретает ткацкий станок, который использует перфорированные деревянные карты для автоматического плетения тканей. Ранние компьютеры использовали подобные перфокарты.
1821: Английский математик Чарльз Бэббидж задумывает паровую вычислительную машину, которая могла бы вычислять таблицы чисел.
1848: Ада Лавлейс, английский математик и дочь поэта лорда Байрона, пишет первую в мире компьютерную программу.
1853: Шведский изобретатель Пер Георг Шойц и его сын Эдвард разрабатывают первый в мире печатный калькулятор.
1890: Герман Холлерит разрабатывает систему перфокарт, чтобы помочь рассчитать перепись населения США 1890 года.
Как всё начиналось?
История первого компьютера возникает в начале 20 века. Первое поколение компьютеров так и не смогло найти практического применения, хотя и стали одним из этапов технического прогресса. Они несомненно способствовали появлению первой официально запатентованной ЭВМ, которая появилась лишь в конце второй мировой войны и получила первое имя компьютера ENIAC.
В каком году выпустили первый компьютер – ответ известный каждому. В 1943 году началась активная разработка первой вычислительной машины, которая велась вплоть до 1945 г. Проект был создан в Пенсильванском университете армии США учёными Д.П. Эккерт и Д.У. Мокли. В основу были заложены расчеты баллистических таблиц стрельбы особенно важных в период проведения военных действий. До того, как появился самый первый компьютер подобные расчеты проводились вручную и занимали довольно много времени. Работа над одной такой таблицей занимала около 4 лет. Поэтому для решения такой непростой задачи требовалось мощное устройство.
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?
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.
