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.
Первый компьютер в мире – какой он?
В 40-х годах прошлого столетия функционировало сразу несколько компьютеров, которые можно назвать первыми. Однако еще в 1822 году изобретатель Чарльз Бэббидж выпустил счетную машину, которую с большой натяжкой можно назвать компьютером. Уже в 1941 году компанией IBM при участии математика Говарда Эйксона была разработана и выпущена усовершенствованная машина «Марк 1» (по чертежам Чарльза Бэббиджа). Это первый в США программируемый аппарат, который применялся для разработки военного оборудования.
- Конрад Цузе – немецкий разработчик, в 1939 году создавший машину, которая имела название Z1. Это первое электромеханическое устройство, предназначенное для вычисления аэродинамических характеристик самолета.
- Алан Тьюринг – разработал знаменитую машину, способную расшифровать коды немецкого аппарата «Энигма». Англичане построили более 200 таких компьютеров, каждый весил 2,5 тонны.
- Джон Атанасов – американскому инженеру удалось изобрести первую полностью электронную установку в 1942 году. Машина была способна решать линейные уравнения, ее даже признала «первым компьютером» судебная власть США в 1973 году.
- Джон Мокли – в 1946 г. разработал мощный электронный компьютер ЭНИАК, предназначенный для расчета баллистических таблиц. Данные операции ранее выполнялись людьми вручную. Машина была способна совершать аналогичные вычисления в 2600 раз быстрее.
Именно ЭНИАК считается первым полноценным компьютером, который является полностью вычислительным устройством. Аналоги были у британцев, однако по приказу Черчилля, информация о них была засекречена, а сами машины уничтожены. Компьютер ЭНИАК был громоздким и неудобным в работе, программирование осуществлялось путем переключения кабелей.
ЭНИАК
«Говорун» мощностью в 1 петафлопс
Не только ПК в России делают — суперкомпьютеры тоже! Так, в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) построили и ввели в эксплуатацию новый суперкомпьютер.
Назвали систему в честь учёного Н. Н. Говоруна — просто Govorun. Правда, здесь обошлось без «Байкалов» и «Эльбрусов». Чтобы создать систему мощностью в 1 петафлопс, взяли чипы Intel Xeon и видеокарты Nvidia Volta.
Гибридный компьютер включает три различные подсистем.
- В первой — 21 узел с парой 72-ядерных процессоров Intel Xeon Phi 7290 в каждом, которые эффективны для параллельных вычислений.
- Во второй — 14 узлов с 18-ядерными процессорами Intel Xeon Gold 6154 для ресурсоёмких вычислений.
- В третьей — пять узлов NVIDIA DGX-1 Volta, каждый включает по восемь видеокарт Tesla V100. Мощность этой подсистемы самая высокая, 600 терафлопс.
Установлен «Говорун» в Лаборатории информационных технологи ОИЯИ. Суперкомпьютер позволяет проводить теоретические расчёты, на основе которых затем ставятся эксперименты в коллайдерах и на других установках.
«Говорун» будет моделировать поведение детектора NICA, который должны достроить в Дубне к 2020 году, и создавать программы для распознавания треков элементарных частиц. Кроме того, он будет обрабатывать статистику столкновений частиц в коллайдерах.
Но если говорить объективно, 1 петафлопс — это 181-е место в рейтинге «Топ-500», списке мощнейших суперкомпьютеров мира, который публикуется раз в полгода. На вершине рейтинга — система с 10 млн процессорных ядер и пиковой мощностью в 125 петафлопс.
Диалоговый вычислительный комплекс
К 1990 году было выпущено 200 тысяч компьтеров ДВК всех моделей — а их было девять. Аббревиатура означает «Диалоговый вычислительный комплекс». Первая модель сошла с конвейера в 1982.
Агат разработали в 1981-1983 годах, начали выпускать в 1984 и только в 1993 году сняли с конвейера. Это был аналог Apple II, созданный специально для нужд образования. Вики подсказала, что Агат в образовании использовали аж до 2001 года. Компьютер производили на процессоре 6502 от MOS Technology. Кстати, в комплекте к Агатам шли два игровых пульта.
Агатов было несколько. Это первая модель — Агат-4
Как выглядели первые компьютеры
Мы уже привыкли, что классический ПК – это относительно небольшая коробка, внутри которой скрывается всё необходимое «железо», плюс монитор, клавиатура и мышка, а также дополнительная периферия типа принтера, сканера, акустической системы и т. д. Всё это хозяйство легко помещается на письменном столе, а с ноутбуком вообще можно работать «на коленке».
Между тем первое поколение ламповых компьютеров имело громадные размеры и содержало тысячи реле или электронных ламп, выделяющих значительное количество тепла. Так, длина «МАРК 1» составляла 17 метров, а высота шкафов достигала 2 метров. Весил этот компьютер порядка 4,5 тонн, а суммарная длина проводов составляла 750 километров.
ENIAC был гораздо производительнее, но и весил больше – 27 т, при этом его энергопотребление было громадным – 170 кВт.
С переходом на транзисторную логику удалось существенно снизить и ресурсоёмкость, и габариты компьютеров – они уже помещались в шкафы и обладали производительностью, достаточной для выполнения сложных инженерных расчётов.
С переходом на микропроцессорную TTL-логику миниатюризация достигла масштабов, позволивших размещать компьютеры на рабочем месте. И хотя ранние модели ПК весили прилично и характеризовались довольно слабыми вычислительными возможностями, совершенствование технологического процесса изготовления микросхем привело к удешевлению и одновременному повышению их производительности, что и позволило разразиться настоящему компьютерному буму.
Самый первый персональный компьютер в мире
Впервые термин «персональный компьютер» был применен к творению итальянского инженера Пьера Джорджио Перотто под названием Programma 101. Выпустила его фирма Olivetti.
Programma 101
Стоило устройство 3200 долларов и разошлось тиражом около 44 000 экземпляров. Десять штук купило NASA, чтобы использовать для расчетов посадки Apollo 11 на Луну в 1969 году. Сеть ABC (American Broadcasting Company) использовала Programma 101 для прогнозирования президентских выборов 1968 года. Американские военные использовали его для планирования своих операций во время войны во Вьетнаме. Он также закупался для школ, больниц и правительственных учреждениях и отмечал начало эпохи быстрого развития и продаж ПК.
Когда появился первый компьютер?
На протяжении всей истории существования человека он то и дело пытался совершенствовать мир вокруг, чтобы улучшить свою жизнь сделать ее проще и комфортнее. История создания компьютера – это прежде всего стремление человека изобрести устройство для решения задач, непосильных для человеческого разума. И как показывает практика, задача эта исполнена на «ура».
Если вы думаете, что компьютер появился несколько десятилетий назад, то глубоко заблуждаетесь, ведь его история насчитывает несколько столетий. Конечно же, первые предки современного ПК были очень примитивными и даже язык не поворачивается назвать их «компьютерами», но не пройдя всех этих этапов становления он, возможно, не стал таким чудом техники.
Итак, первым созданным компьютером в истории человечества считается машина для подсчетов Блеза Паскаля, возникшая в 1642 году. Это был первый примитивный калькулятор, который помогал изобретателю слагать и вычитать. Изобретение Паскаля считается нулевым этапом в разработке компьютеров и для своего времени это было прогрессивное устройство, ведь ранее никаких попыток механизировать вычисления не было.
Придуманный Паскалем «компьютер» назвали «Паскалина» и представлял он собой ящик с многочисленными шестернями. С помощью колесиков прибор позволял вводить числа от 0 до 9, а в верхней части корпуса, после ввода исходных данных, показывался результат.
Аппарат Паскаля – первый компьютер
Первый массовый персональный компьютер
В 1975 году компания, базировавшаяся в Альбукерке, MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) на основе микропроцессора Intel 8080 выпустила микрокомпьютер Altair 8800, который «взорвал» рынок. Компьютер можно было купить в уже собранном виде за 621 доллар или заказать через журнал Popular Electronics в виде «супового набора», то есть деталей для сборки. В таком виде Altair 8800 стоил 439 долларов. Разработчик ПК Генри Эдвардс Робертс, американский предприниматель и инженер, планировал реализовать пару сотен устройств среди фанатов электроники. Однако за первый месяц продаж к покупателям ушло несколько тысяч компьютеров.
Маркетинговый механизм заработал, и прогресс уже невозможно было остановить. В том же году в Лос-Анджелесе открылся первый компьютерный магазин, где можно было приобрести в том числе Altair 8800. Вскоре магазины начали появляться как грибы после дождя. Но это уже другая история, а что касается компании MITS и ее детища, то это был, по признанию современников, «абсолютный, мгновенный, безумный успех». Его составляющими были удачная системная шина Altair, которая стала стандартом де-факто в виде шины S-100 для будущих поколений массовых персональных компьютеров. Также сыграли свою роль открытость архитектуры Altair 8800 и его достаточно низкая стоимость. Компьютерщики-энтузиасты разработали для ПК богатейшие периферию и софт, а также платы расширения, превратив Altair 8800 в полноценную серьезную машину. Есть даже сведения, что для компьютера MITS была создана первая в мире цветная видеокарта.
Направления развития компьютеров
Нейрокомпьютеры можно отнести к шестому поколению ЭВМ. Несмотря на то, что реальное применение нейросетей началось относительно недавно, нейрокомпьютингу как научному направлению пошел седьмой десяток лет, а первый нейрокомпьютер был построен в 1958 году. Разработчиком машины был Фрэнк Розенблатт, который подарил своему детищу имя Mark I.
Теория нейронных сетей впервые была обозначена в работе МакКаллока и Питтса в 1943 г.: любую арифметическую или логическую функцию можно реализовать с помощью простой нейронной сети. Интерес к нейрокомпьютингу снова вспыхнул в начале 80-х годов и был подогрет новыми работами с многослойным перцептроном и параллельными вычислениями.
Нейрокомпьютеры — это ПК, состоящих из множества работающих параллельно простых вычислительных элементов, которые называют нейронами. Нейроны образуют так называемые нейросети. Высокое быстродействие нейрокомпьютеров достигается именно за счет огромного количества нейронов. Нейрокомпьютеры построены по биологическим принципу: нервная система человека состоит из отдельных клеток — нейронов, количество которых в мозгу достигает 10 12 , при том, что время срабатывания нейрона — 3 мс. Каждый нейрон выполняет достаточно простые функции, но так как он связан в среднем с 1 — 10 тыс. других нейронов, такой коллектив успешно обеспечивает работу человеческого мозга.
Представитель VI-го поколения ЭВМ — Mark I
В оптоэлектронных компьютерах носителем информации является световой поток. Электрические сигналы преобразуются в оптические и обратно. Оптическое излучение в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами:
- Световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;
- Световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;
- Взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы в организации связи и создания параллельных архитектур.
В настоящее время ведутся разработки по созданию компьютеров полностью состящих из оптических устройств обработки информации. Сегодня это направление является наиболее интересным.
Оптический компьютер имеет невиданную производительность и совсем другую, чем электронный компьютер, архитектуру: за 1 такт продолжительностью менее 1 наносекунды (это соответствует тактовой частоте более 1000 МГц) в оптическом компьютере возможна обработка массива данных около 1 мегабайта и больше. К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров.
Оптический компьютер размером с ноутбук может дать пользователю возможность разместить в нем едва ли не всю информацию о мире, при этом компьютер сможет решать задачи любой сложности.
Биологические компьютеры — это обычные ПК, только основанные на ДНК-вычислений. Реально показательных работ в этой области так мало, что говорить о существенных результатах не приходится.
Молекулярные компьютеры — это ПК, принцип действия которых основан на использовании изменении свойств молекул в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза молекула принимает различные состояния, так что ученым остается только присвоить определенные логические значения каждом состояния, то есть «0» или «1». Используя определенные молекулы, ученые определили, что их фотоцикл состоит всего из двух состояний, «переключать» которые можно изменяя кислотно-щелочной баланс среды. Последнее очень легко сделать с помощью электрического сигнала. Современные технологии уже позволяют создавать целые цепочки молекул, организованные подобным образом. Таким образом, очень даже возможно, что и молекулярные компьютеры ждут нас «не за горами».
История развития компьютеров еще не закончена, помимо совершенствования старых, идет и разработка совершенно новых технологий. Пример тому квантовые компьютеры — устройства, работающие на основе квантовой механики. Полномасштабный квантовый компьютер — гипотетическое устройство , возможность построения которого связана с серьезным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; эта работа лежит на передовом крае современной физики. Экспериментальные квантовые компьютеры уже существуют; элементы квантовых компьютеров могут применяться для повышения эффективности вычислений на уже существующей приборной базе.
