Какими были первые компьютеры и из чего сделаны
Сегодня мы уже не можем представить жизнь без компьютеров. Каждый шаг в современном мире связан с компьютерами: на работе, в государственных учреждениях и дома. Как и когда появился самый первый компьютер?
История началась ещё в далёких сороковых годах. Какой бы плохой ни была Вторая мировая война, но именно она дала мощный толчок для развития техники, и именно в те годы родились и реализовались первые идеи компьютеров (compute – вычислять, англ.).
Поначалу компьютеры занимали огромное пространство, потребляли много энергии и имели очень ограниченную функциональность. Мониторов ещё не было, а для отображения информации или обратной связи использовали ламповые панели.
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.
В каком веке был изобретен компьютер
+7 (499) 444-90-36 Отдел заботы о пользователях
Москва, Ленинский проспект, дом 6, строение 20
- Участник Skolkovo
- Премии Рунета 2018, 2019, 2020
Пользуясь нашим сайтом, вы соглашаетесь с тем, что мы используем cookies ?
Компьютеры: их история восходит к 19 веку
Здравствуйте дорогие читатели! Несмотря на то, что большинство людей впервые увидели компьютеры 25 лет назад, их история намного длиннее. Первый компьютер, точнее первая машина, которая начала свое существование, была построена в 19 веке Чарльзом Бэббэджем. Он был далеко от современных компьютеров, но он служил краеугольным камнем современности.
Если мы с вами оглянемся в прошлое, мы знаем, что предшественники компьютеров существовали 5000 лет назад. Абакус — первая известная машина, которая работает с числами и используется, например, в Вавилоне. Это была практически система горизонтальных и вертикальных канавок на покрытом пылью камне (с древнего «абак» — пыль), в котором были нарисованы фигуры. Самым старым сохранившимся экземпляром абакуса является таблица Саламии, которая датируется примерно 300 г. до н.э. Но давайте пропустим античность и первые счетчики, и посмотрим на первые признаки сегодняшних реальных компьютеров.
Программируемые машины как шаг № 1
1833 год стал переломным для английского математика, философа и изобретателя. Чарльз Бэббидж перешел на проектирование первой аналитической машины. Он не закончил его полностью, но, согласно его предложению, в 1991 году был построен дифференциальный станок, первый полностью программируемый компьютер, который работал безупречно на основе перфорированных меток в качестве носителя ввода, а его структура включала в себя хранилище информации в качестве памяти и «мельницу» в качестве процессора.
Компьютер Чарльза Бэббиджа мог работать с пятидесятизначными числами и точной десятичной точкой, и в качестве привода был выбран паровой двигатель. Бэббидж также прекрасно знал, что ему нужен программист. Кто бы мог подумать, что им станет математик Ада Лавлейс, дочь поэта лорда Байрона, которого считают первым программистом в мире.
Нулевое поколение
Компьютеры нулевого поколения в основном включают электромеханические машины, использующие реле и работающие на частоте около 100 Гц. Первая рабочая вычислительная машина была построена немецким инженером Конрадом Цузем. Уже в 1934 году он начал работать над созданием вычислительных средств. В 1936 году он закончил его, дизайн конструкции машины был полностью завершен два года спустя. Z1, как называл его Цуз, работал в двоичной системе с арифметикой, с плавающей строкой и программой с перфолентой. Но компьютер был чрезвычайно беспокоящим и настолько непригодным для повседневной жизни, что родилась модель Z2. Эта модель все еще имела механическую память, но у нее уже было 200 реле.
После двух машин, которые не получили большого успеха, была создана третья, в 1941 году. Модель Z3 была создана не только под управлением Цузе, но и Гельмутом Шрейером, и была практически применима на практике. Он содержал 2600 электромагнитных реле и использовался, например, для расчета характеристик баллистических ракет. Этот компьютер выполнял до 50 арифметических вычислений с числами с плавающей запятой в минуту, и память была создана для 64 чисел. Однако этот компьютер оказался печально известным и был уничтожен во время рейда три года спустя.
Колосс
Секретный британский компьютер, построенный в 1943 году, служил для анализа и разбивки захваченных немецких шифров. Colossus содержал 1500 вакуумных трубок, а вторая версия — даже 2500. У его ближайшего конкурента было всего 150. С этим оборудованием Colossus мог декодировать сообщение в течение 2-3 часов.
Марк I и Марк II
Между 1939 и 1944 годами в США родился еще один крупный компьютер под управлением Говарда Хатауэя Эйкена. Компьютер с полным именем Howard Mark I был профинансирован IBM, которая занималась производством перфораторов. Mark I был огромной 15-метровой машиной, приводимой в действие электродвигателем, а программа отвечала за пробивную 24-футовую ленту. Компьютер работал с фиксированной десятичной системой. Марк I даже использовал флот для расчета баллистических таблиц.
Позже Эйкен начал работать над второй версией этого монстра. Mark II был релейным компьютером, и арифметика работала с плавающей запятой, с десятками цифр. Подсчет занял 0,125 секунды и умножился на 0,25 секунды. Его оперативная память насчитывала до 100 цифр. Компьютер был передан ВМС США в 1947 году.
Первое поколение
Первое поколение компьютеров датируется 1945–1951 годами и основывалось главным образом на использовании трубок. Для программы сначала использовались соединительные пластины, а затем перфокарты и ленты. Компьютеры управлялись с системной консоли и были очень неисправны. В Пенсильвании был создан трубчатый компьютер ENIAC, который позволял выполнять циклы и условные переходы. ENIAC был способен выполнять до 5000 сумм в секунду, но его частота отказов была огромной, и его работа была завершена в 1955 году.
В то же время был создан компьютер MANIAC, который был собран год спустя, в 1945 году, и использовался в лабораториях Лос-Аламоса для математических расчетов физических процессов. Он также использовался при разработке ядерной бомбы.
Второе поколение
Второе поколение относится к полетам с 1951 по 1965 год и характеризуется использованием транзисторов, которые позволили компьютерам совершенствоваться как в техническом, так и в пространственном, и в энергетическом отношении. Вместе с компьютерами этого поколения появились первые языки программирования (COBOL, ALGOL и др.). Создатели компьютера ENIAC собрали в 1951 году первый коммерческий компьютер UNIVAC, который год спустя успешно предсказал победу президента Дуайта Эйзенхауэра на выборах.
1960 год принадлежал EPOS I, который был создан в Чешской Республике, в научно-исследовательском институте математических машин. Его преемник EPOS 2 уже был оснащен транзисторами и считался в десятичной арифметике. Код позволял автоматически исправлять одну ошибку, выполнять 30 000 операций в секунду, а его ферритовая память составляла 40000 слов.
Третье поколение
Считается, что машины третьего поколения производились между 1965 и 1980 годами. Компьютеры начинают использовать интегральные схемы, и со временем интеграция также увеличивается. Происходит гораздо больше мультипрограммирования (пока выполняется одно задание, компьютер работает над следующим). Существует также многозадачность, а за пределами мэйнфреймов есть еще меньшие версии (мини-компьютеры и микрокомпьютеры).
IBM System 360
Среди самых известных компьютеров третьего поколения-подвиг IBM 1965 года. IBM 360 выпускался в различных версиях более тысячи серий, и многие компании пытаются имитировать их.
В наших краях EC 1021 получил производство в 1969 году, было произведено около 400 штук.
Четвертое поколение
Четвертое поколение датируется 1981 годом, и его основными характеристиками являются микропроцессоры и персональные компьютеры, которые характеризуют IBM PC. Графические пользовательские интерфейсы созданы, и эра DOS приближается. Существует также интернет и производительность компьютера повышается за счет микропроцессоров. Ноутбуки также производятся. Положительным моментом является то, что ноутбуки сегодня можно купить дешево.В настоящее время используются квантовые компьютеры, а также проводятся эксперименты с фотонными машинами. Что принесет будущее еще не совсем ясно, но на данный момент похоже, что компьютеры будут работать по другому физическому принципу, чем сейчас.
Кто изобрёл компьютер?
Дать однозначный ответ на вопрос «Кто изобрёл компьютер?» на самом деле не так просто. Как и в случае со многими другими изобретениями, свой вклад в появление компьютера внесли многие люди, работавшие в разных странах, да и на вопрос, какое же устройство, собственно, достойно называться первым компьютером, можно дать разные варианты ответов. Итак, в этом посте — про изобретателей компьютера.
Что такое компьютер? С одной стороны, компьютер считается разновидностью вычислительной техники, но важной его особенностью должна быть возможность не просто выполнять вычисления, пусть и сложные, но выполнять некую произвольно заданную программу. Т. е. устройства, предназначенные для решения лишь определённых задач, не подходят под определение компьютера, компьютер — это универсальное устройство для вычислений, которое можно запрограммировать.
История компьютеров начинается в 19 веке. В 1808 г. французский ткач Жозеф Мари Жаккар (или Жаккард) изобретает ткацкий станок, способный не просто производить ткань, а делать ткань с произвольными узорами. Фактически это был программируемый станок. Узор задавался при помощи пластинок с дырочками, просверленными в определённом порядке — перфокарт.
Перфокарты для станка Жаккара
В 1832 г. русский изобретатель Семён Николаевич Корсаков публикует проект специальных машин для обработки информации при помощи перфокарт. Фактически, это были машины для работы с базами данных. Однако изобретение не получило официальной поддержки, комиссия, рассматривавшая проект, высказала мнение, что «Г-н Корсаков потратил слишком много разума на то, чтобы научить других обходиться без разума».
Кто же придумал проект первого программируемого вычислительного устройства, т. е. компьютера? Этим человеком был англичанин Чарльз Бэббидж. Бэббидж был крайне разносторонним человеком, но известен прежде всего проектами вычислительных машин. В 1822 году он построил машину для расчётов логарифмических таблиц, эта машина стала позднее известна как малая разностная. Затем Бэббидж решил построить полномасштабную версию разностной машины, получил от правительства субсидию, но не уложился ни в сроки, ни в размеры финансирования. Вместо первоначальных трёх лет и 1500 фунтов стерлингов Бэббидж потратил 11 лет и 17000 фунтов, но так и не достроил машину. Лишь в 1991 к двухсотлетию Бэббиджа в Лондоне построили-таки работающую версию этой разностной машины.
Разностная машина Бэббиджа
Разностная машина — довольно сложное, но всё же узкоспециализированное вычислительное устройство. Назвать её компьютером нельзя. Однако в процессе работы над разностной машиной Бэббидж разработал проект ещё более сложной и универсальной аналитической машины, которая была, по сути, механическим компьютером. В этой машине был блок для хранения чисел, а сама она могла выполнять вычисления по программе, записанной на перфокартах. Увы, машина была слишком сложной и даже сегодня энтузиасты так и не решились её воспроизвести.
В 19м и начале 20го века развитие вычислительной техники продолжалось, но она всё ещё предназначалась для узкоспециализированных вычислений. В 1936 году английский математик Алан Тьюринг описал абстрактную машину, пригодную для произвольных вычислений. Описанная машина получила название машина Тьюринга. Фактически, Тьюринг определил критерии, по которым можно было определить, является ли вычислительная машина универсальной.
К концу 30-х существовали две возможности для постройки вычислительных машин. Более привычными были электромеханические машины, сочетающие электрические и механические элементы. Они считали очень медленно — одна операция могла занимать несколько секунд. Но в это время появилась и другая концепция — использовать в качестве элементов вакуумные лампы. Машины на вакуумных лампах — электронные — могли считать намного быстрее, но лампы были дорогими и не очень надёжными и часто перегорали.
Первые компьютеры появились между концом тридцатых и концом сороковых. Вопрос только в том, какое же устройство считать первым настоящим компьютером? Рассмотрим кандидатов.
1) Машины Конрада Цузе
Конрад Цузе был немецким инженером, по своей инициативе занявшимся разработкой вычислительных машин. В 1938 г. он на свои деньги разработал и построил первую электромеханическую машину, названную Z1, реализовал в ней возможность программирования, но она работала ненадёжно. В 1939 г. началась вторая мировая война и Цузе призвали на фронт, откуда ему удалось вернуться и создать вторую версию своей машины — Z2, а в начале 1941 — Z3. Вероятно, эти машины были первыми реально работавшими электромеханическими компьютерами. В 1941 Цузе вновь призвали на фронт. Как он ни доказывал руководству вермахта важность своих компьютеров, его не хотели слушать. Лишь после вмешательства фирмы Хеншель, выпускавшей самолёты, где Цузе ранее работал инженером, ему всё-таки разрешили вернуться к работе над своими вычислительными машинами. Предполагалось, что они будут использоваться для расчётов аэродинамических параметров самолётов. Руководство вермахта, впрочем, без энтузиазма отнеслось к разработкам и не видя в них особой ценности, финансировало очень неохотно. Следующую модель — Z4 Цузе закончил только после войны. В 1950 г. он продал эту модель в Швейцарию.
Z3 (восстановленная копия) в немецком музее
Z3 могла считывать программу с перфоленты и выполнять вычисления в соответствии с ней. Однако эта машина была электромеханической, поэтому работала очень медленно и не могла исполнять в явном виде команд условного перехода, которые считаются важной составляющей компьютерной программы. Можно ли считать Z3 первым в мире компьютером, а Конрада Цузе — его изобретателем? Некоторые считают, что да, некоторые — нет.
2) Компьютер Атанасова-Берри
В 1942 г. американский математик болгарского происхождения Джон Атанасов и помогавший ему инженер Клиффорд Берри построили первую на 100% электронную вычислительную машину без механических частей. Эта машина не была универсальной и предназначалась в основном для решения линейных уравнений, тем не менее, именно её в 1973 г. Федеральный районный суд США признал «первым компьютером». Возможно, из этой машины получилось бы нечто большее, если бы Атанасов не был призван в американскую армию.
3) Британские «Бомбы» и «Колоссы»
Во время второй мировой войны перед англичанами встала задача расшифровки немецких сообщений. Взломать немецкие шифры вручную было невозможно. Тогда англичане прибегли к помощи вычислительных машин.
В 1940 г. в Великобритании по проекту Алана Тьюринга была построена первая электромеханическая вычислительная машина для расшифровки немецкого кода «Энигма». Она получила название «Бомба». Одна такая машина весила 2,5 тонны и для того, чтобы расшифровать как можно больше сообщений, к 1944 году англичане построили 210 таких машин.
Но для передачи важных сообщений немцы использовали другой, ещё более сложный код «Лоренц». Для его расшифровки был спроектирован и построен (в количестве 10 штук) мощный электронный компьютер под названием «Колосс». Он был программируемой и довольно мощной для своего времени, но всё же не универсальной, а узкоспециализированной машиной. Спроектировал «Колоссы» и руководил их постройкой английский инженер Томми Флауэрс.
Можно ли считать «Бомбу» или «Колосс» первым компьютером? Возможно, но здесь снова есть аргументы и за, и против.
4) ЭНИАК
Переносимся в США. В 1943 г. учёные из Пенсильванского университета Джон Мокли и Джон Экерт задумали построить мощный электронный компьютер. Предполагалось, что его будут использовать в основном для расчётов артиллерийских таблиц — нудной и кропотливой работы, которая была поручена университету американской армией. Прежде таблицы рассчитывали люди с арифмометрами, и это отнимало у них много времени. Устройство назвали ЭНИАК (англ. ENIAC), сокращение от «Электронный числовой интегратор и вычислитель», и он мог производить расчёты в 2400 раз быстрее, чем человек с арифмометром.
ЭНИАК был построен к осени 1945 г. Он содержал более 10 тыс. электронных ламп, весил около 27 тонн и потреблял 150 кВт электроэнергии. К этому времени острая необходимость в расчётах артиллерийских таблиц отпала, и компьютер стали использовать и для других целей, например, для расчётов взрыва водородной бомбы, аэродинамики сверхзвуковых самолётов, прогноза погоды.
ЭНИАК без особых оговорок можно считать настоящим компьютером. Это была полностью электронная универсальная вычислительная машина, которая в полной мере продемонстрировала потенциал компьютеров. Кроме того ЭНИАК стал первым широко известным компьютером, информация о машинах Цузе и Атанасова всплыла позднее, а британские дешифровальные компьютеры были засекречены (и почти все уничтожены) по приказу Черчилля. Так что звание первого в мире компьютера ЭНИАК, вероятно, заслужил.
Всё же работать с ЭНИАКом было ещё не очень удобно. Программирование компьютера осуществлялось путём изменения положения кабелей и переключателей, и подготовка к расчётам часто занимала значительно больше времени, чем сами расчёты. Ещё до окончания работы американский математик Джон фон Нейман предложил использовать для будущих компьютеров архитектуру, предполагавшую хранения команд и данных в памяти. Эта архитектура стала основой при разработке последующих компьютеров.
Подведём итоги и ответим, наконец, кто изобрёл компьютер. К изобретению и созданию первых компьютеров так или иначе причастны:
Начало 20 века
1931: В Массачусетском технологическом институте Ванневар Буш изобретает и строит первый крупномасштабный автоматический механический аналоговый компьютер общего назначения.
1937: Джон Винсент Атанасофф, профессор физики и математики в Университете штата Айова, подает грантовое предложение на создание первого электрического компьютера без использования шестерен, кулачков, ремней или валов.
1941: Немецкий изобретатель и инженер Конрад Цузе завершает свою машину Z3, самый ранний в мире цифровой компьютер.
1941: Атанасофф и его аспирант Клиффорд Берри разрабатывают первый цифровой электронный компьютер в США, названный компьютером Атанасоффа-Берри. Это первый раз, когда компьютер способен хранить информацию в своей основной памяти и способен выполнять одну операцию каждые 15 секунд.
1947: Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн из Bell Laboratories изобретают транзистор. Они узнают, как сделать электрический выключатель из твердых материалов и без необходимости вакуума.
1949: Команда из Кембриджского университета разрабатывает электронный автоматический калькулятор задержки (EDSAC) — первый практический компьютер с сохраненной программой. А в ноябре ученые построили первый в Австралии цифровой компьютер для воспроизведения музыки под названием Council for Scientific and Industrial Research Automatic Computer (CSIRAC).
