Первые компьютеры. Когда и кем был сделан самый первый компьютер

Размеры 1 поколения ЭВМ. Развитие вычислительной техники и поколения ЭВМ

Компьютеризация — явление, которое наблюдается сейчас, наверное, во всех странах мира. Ее темпы впечатляют. Интересно проследить то, в каких условиях она осуществлялась исторически. Можно ли сказать, что компьютеризация — результат планомерного развития технологий выпуска ЭВМ и программного обеспечения для них? Каковы исторические этапы технологического совершенствования компьютеров?

Интересно узнать, какого типа устройства исторически предшествовали ЭВМ. Так, можно отметить, что в 17 веке легендарный французский ученый Паскаль изобрел, как считается, первую счетную машину, которая действовала по механическому принципу. В начале 19 века британский исследователь Бэббидж изобрел первую аналитическую машину. Спустя несколько десятилетий американский инженер Холлерит создал табулятор — электрическую машину, с помощью которой можно было подсчитывать статистические данные. Впоследствии разработки ведущих лабораторий мира в направлении создания устройств, близких к компьютерам в современном понимании, активно продолжались.

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.

Еще один самый первый компьютер в мире Eniac

Еще в 1942 разработка Джона Маучли послужила толчком к созданию первого компьютера, но в тот момент на него мало кто обратил внимание. После того, как к нему присмотрелись военные инженеры американской армии в 1943 были предприняты попытки создать аппарат, получивший тогда имя «ENIAC». Финансами занимались военные и она выделили около пятисот тысяч долларов на этот проект, так как они хотели конструировать новые типы вооружений.
«ENIAC» потреблял столько энергии, что во время его работы, рядом расположенный город все время испытывал нехватку электричества и люди сидели без света иногда по несколько часов.

Альтернативная версия

По другой версии, первый компьютер, который действительно стал массовым и «ушел в народ», был разработан компанией Apple. В 1976 году Стив Возняк засел за производство Apple ll с целью уместить его в портфеле. И молодому инженеру удалось это сделать — по компактности и функциональности аналогов Apple I на рынке не было. Так появилась компания Apple — Стив Джобс продал свой автофургон Volkswagen, Возняк пожертвовал калькулятором HP. Вырученных средств хватило на запуск производства первых компьютеров в гараже, где компаньоны буквально на коленках мастерили свои первые устройства. Реализовав 250 штук, Стив Возняк решил модернизировать первую версию.

Сделанный в 1977 году Apple II имел стильный белый корпус, встроенный монитор, был оснащен дисководом для 5-дюймовых дискет, операционной системой, отображал цветную графику. Также Возняк для своего детища создал Apple DOS, язык программирования Calvin и структурировал файловую систему. В итоге получился революционный продукт, который вывел компанию Apple в лидеры рынка. Кстати, успех Apple II сделал 5.25 дюймовые дисководы стандартом, однако несколько лет спустя разработчики начали заменять 5.25 дюймовые дисководы на 3,5-дюймовые. Эволюция неумолима!

Как Стив Возняк разработал Apple I, Apple II и другие принесшие славу компании продукты:

Биография Стива Возняка История гениальных изобретений

Стив Возняк изобрел и воплотил в жизнь несколько революционных продуктов, которые изменили нашу жизнь. Поэтому переоценить вклад, который внес легендарный изобретатель в развитие цифровой индустрии, невозможно. Но можно его описать

В 1984 году компания закрепилась в лидерах, выпустив компьютер Macintosh. В принципе 1984-й стал пророческим годом (Оруэлл, привет!), так как выпущенный в этот год Macintosh стал предтечей современного ПК и определил его внешний вид на много лет вперед. Персональный компьютер Macintosh был оснащен клавиатурой, мышью, дисководом, колонками, интерфейсом с ярлыками на рабочем столе. Жесткий диск имел объем 20 Мб.

В 1990 году вышла третья версия операционной системы Windows от компании Microsoft. Причем за первые шесть месяцев после релиза Windows 3.0 было продано более 1 миллиона экземпляров.

В качестве заключения. В развитии персональных компьютеров принято выделять четыре поколения, о которых мы написали выше. Однако многие эксперты считают, что их пять — последний происходит сейчас и связан он с попыткой создать самый первый персональный компьютер с искусственным интеллектом. Но это уже совершенно другая история.

Использованные источники: B4 (CC BY-SA), NASA, Ecksemmess (CC BY-SA), Thomas Nguyen (CC BY-SA), Ed Uthman (CC BY-SA), Rama & Musée Bolo (CC BY-SA)

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.

Первый ПК в мире

Стоит отметить, что персональный компьютер впервые был создан Пьером Перрото. Именно он начал использовать этот термин после создания Programma 101. Что касательно его выпуска, то этим занималась компания Olivetti.

Programma 101

Цена на это творение составила 3 тысячи 200 долларов, при этом было продано 44 тысячи компьютеров. Интересно то, что десяток таких машин приобрела NASA, для того чтобы произвести вычисления связанные с посадкой на луну в 1969 году. Кроме того, сеть ABC занималась прогнозированием выборов с помощью данного компьютера в 1968 году. Также и американская армия решила использовать технологии во время военной операции во Вьетнаме. Кроме того, этот компьютер использовался для других целей.

Первые «гиганты» вычислительных технологий

В самом начале эры компьютеров, в 1940-х годах, было создано сразу несколько независимо разработанных моделей огромных вычислительных устройств.

Все были разработаны и собраны учёными из США и занимали десятки квадратных метров площади.

По современным меркам, такое оборудование трудно назвать компьютером.

Однако на тот момент более мощных машин для проведения вычислений со скоростью, намного превышающей результат среднего человека, не существовало.

Рис. 1 Один из первых компьютеров, UNIVAC, заносят в помещение для монтажа.

Марк-1

Программируемое устройство «Марк-1» по праву считается первым в мире компьютером.

Вычислительная машина, разработанная в 1941 году группой из 5 инженеров (включая Говарда Эйкена), была предназначена для военных целей.

После окончания работ, проверки и наладки компьютера его передали ВВС США. Формальный запуск «Марк-1» в работу состоялся в августе 1944 года.

Основная часть ЭВМ, общая стоимость которой превысила 500 тысяч долларов, находилась внутри металлического корпуса и состояла из более чем 765 тыс. деталей.

Длина оборудования достигала 17 метров

, высота – 2,5 м, в результате чего под неё было выделено огромное помещение Гарвардского университета. Среди других параметров прибора:

• общая масса: более 4,5 тонн;
• длина электрокабелей внутри корпуса: до 800 км;
• длина вала, синхронизирующего вычислительные модули: 15 м;
• мощность электромотора, приводившего в действие компьютер: 5 кВт;
• скорость вычисления: сложение и вычитание – 0,33 с, деление – 15,3 с, умножение – 6 с.

«Марк-1» можно было назвать огромным и мощным арифмометром – именно этой версии придерживаются те, кто считает родоначальником компьютерных технологий модель ENIAC.

Однако, благодаря возможности выполнять заданные пользователем программы в автоматическом режиме (чего не могла делать, например, созданная немного раньше немецкая вычислительная машина Z3), именно «Марк-1» считают первым компьютером.

Работая с помощью перфоленты, машина не требовала вмешательства в работу человека.

Хотя из-за отсутствия поддержки условных переходов каждая программа была записана на длинном и закольцованном ленточном рулоне.

После того как мощности устройства стало недостаточно для выполнения новых задач, которые ставили перед разработчиками заказчики, один из авторов компьютера, Говард Эйкен, продолжил работу над новыми моделями.

Так, в 1947 году была создана вторая версия, «Марк-2», а в 1949 году – «Марк-3».

Последний вариант под названием Mark IV был выпущен в 1952 году и тоже использовался американскими военными.

Рис. 2 Первый компьютер Mark-1.

Читайте также:

ENIAC

Вычислительная машина «ЭНИАК» предназначалась для выполнения примерно тех же задач, что и «Марк-1».

Однако результатом разработки стал по-настоящему многозадачный компьютер.

Первый запуск устройства состоялся практически в конце 1945 года, поэтому использовать его для военных целей во Второй мировой войне было уже поздно.

И сложнейшая в то время вычислительная машина, работавшая, по мнению современников, «со скоростью мысли», участвовала в других проектах.

Одним из них было моделирование взрыва водородной бомбы.

Конструкция гигантской ЭВМ, одним из авторов которой были известные инженеры-электронщики Джон Эккерт и Джон Мосли, включала в себя больше 17 тысяч лам.

Частота работы этих элементов достигала 100 тыс. импульсов каждую секунду.

Для того чтобы повысить надёжность такого количества приборов разработчики применили метод, предназначенный для работы музыкальных электроорганов.

После этого аварийность снизилась в несколько раз, и из 17 тыс. ламп за неделю перегорало не больше двух.

Кроме того, была разработана система контроля безопасности оборудования, включавшая проверку каждой из 100 тыс. мелких деталей.

Параметры компьютера:

• общее время разработки: 200 тысяч человеко-часов;
• цена проекта: $487 тысяч;
• масса: около 27 тонн;
• мощность: 174 кВт;
• память: 20 буквенно-численных комбинаций;
• скорость работы: сложение – 5 тыс. операций в сек, умножение – 357 операций в сек.

Для ввода и вывода данных на ENIAC применялся табулятор со скоростью 125 и 100 карт в минуту, соответственно.

За время проведения испытаний ЭВМ обработало больше 1 млн. перфокарт.

А единственным серьёзным даже для своего времени недостатком машины, в сотни раз ускорившей процесс вычисления по сравнению с предшественником, были размеры – почти в 2 раза больше, чем у «Марк-1».

Рис. 3 Второй в мире компьютер «ЭНИАК».

EDVAC

Усовершенствованная ЭВМ EDVAC (тоже созданная Эккертом и Мосли) могла проводить расчёты уже не только на основе перфокарт, но и с помощью содержащейся в памяти программы.

Такая возможность появилась в результате применения ртутных трубок, запоминающих информацию, и двоичной системы, существенно упростившей вычислении и количество ламп.

Результатом работы группы американских учёных стал компьютер с памятью около 5,5 Кбайт, состоящий из таких элементов:

• устройства для чтения и записи информации с магнитной ленты;
• осциллографа для контроля работы ЭВМ;
• устройства, принимающего сигналы от управляющих элементов и передающего их вычислительным модулям;
• таймера;
• устройств для проведения вычислений и запоминания информации;
• временных регистров (в современной терминологии – «буферов обмена»), хранящих по одному слову.

Компьютер, занимающий площадь в 45,5 кв. м., тратил около 0,000864 секунд на сложение и вычитание и 0,0029 с на умножение и деление.

Его масса достигала всего 7,85 тонны – намного меньше по сравнению с ENIAC. Мощность прибора – всего 50 кВт, а количество диодных ламп составляло всего 3,5 тысячи штук.

Рис. 4 Компьютер «Эдвак».

Вам это может быть интересно:

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.