Реферат: Из мировой истории цифровой вычислительной техники
К
чести Комитета было сказано: "...Возможности аналитической машины
простираются так далеко, что их можно сравнить только с пределами человеческих
возможностей... Успешная реализация машины может означать эпоху в истории
вычислений, равную введению логарифмов".
Непонятым
оказался еще один выдающийся англичанин, живший в те же годы, - Джордж Буль
(1815 - 1864). Разработанная им алгебра логики (алгебра Буля) нашла применение
лишь в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для
проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления.
"Соединил" математическую логику с двоичной системой счисления и
электрическими цепями американский ученый Клод Шенон в своей знаменитой
диссертации (1936г.).
Через
63 года после смерти Ч. Беббиджа (он почти угадал срок!) нашелся
"некто" взявший на себя задачу создать машину, подобную - по принципу
действия, той, которой отдал жизнь Ч. Беббидж. Им оказался ... немецкий студент
Конрад Цузе (1910 - 1985). Работу по созданию машины он начал в 1934г., за год
до получения инженерного диплома. Конрад (друзья его звали Куно) ничего не знал
ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни о алгебре Буля, которая словно
создана для того, чтобы проектировать схемы с использованием элементов, имеющих
лишь два устойчивых состояния.
Тем
не менее, он оказался достойным наследником В. Лейбница и Дж. Буля поскольку
вернул к жизни уже забытую двоичную систему исчисления, а при расчете схем
использовал нечто подобное булевой алгебре. В 1937г. машина Z1 (что означало
Цузе 1) была готова и заработала!
Она
была подобно машине Беббиджа чисто механической. Использование двоичной системы
сотворило чудо - машина занимала всего два квадратных метра на столе в квартире
изобретателя! Длина слов составляла 22 двоичных разряда. Выполнение операций
производилось с использованием плавающей запятой. Для мантиссы и ее знака
отводилось 15 разрядов, для порядка - 7. Память (тоже на механических
элементах) содержала 64 слова ( против 1000 у Беббиджа, что тоже уменьшило
размеры машины). Числа и программа вводилась вручную. Еще через год в машине
появилось устройство ввода данных и программы, использовавшее киноленту, на
которую перфорировалась информация, а механическое арифметическое устройство
заменило АУ последовательного действия на телефонных реле. В этом К. Цузе помог
австрийский инженер Гельмут Шрайер, специалист в области электроники.
Усовершенствованная машина получила название Z2. В 1941 г. Цузе с участием Г.
Шрайера создает релейную вычислительную машину с программным управлением (Z3),
содержащую 2000 реле и повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала
первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным
управлением и успешно эксплуатировалась. Ее размеры лишь немного превышали
размеры Z1 и Z2.
Еще
в 1938 г. Г. Шрайер, предложил использовать для построения Z2 электронные лампы
вместо телефонных реле. Тогда К. Цузе ему сказал: "Вероятно, ты выпил
слишком много шнапса!"
Но
в годы Второй мировой войны он сам пришел к выводу о возможности лампового
варианта машины. Друзья выступили с этим сообщением в кругу ученых мужей и
подверглись насмешкам и осуждению. Названная ими цифра - 2000 электронных ламп,
необходимых для построения машины, могла остудить самые горячие головы. Лишь
один из слушателей поддержал их замысел. Они не остановились на этом и представили
свои соображения в военное ведомство, указав, что новая машина могла бы
использоваться для расшифровки радиограмм союзников. Их спросили:
-
А когда будет готова машина?
-
Года через два!
-
К этому времени мы победим и машина не понадобится!
Так,
возможно, был упущен шанс создать в Германии не только первую релейную, но и
первую в мире электронную вычислительную машину.
К
этому времени К. Цузе организовал небольшую фирму, и ее усилиями были созданы
две специализированные релейные машины S1 и S2. Первая - для расчета крыльев
"летающих торпед" - самолетов-снарядов, которыми обстреливался
Лондон, вторая - для управления ими. Она оказалась первой в мире управляющей
вычислительной машиной.
К
концу войны К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину - Z4. Она
окажется единственной сохранившейся из всех машин, разработанных им. Остальные
будут уничтожены при бомбежке Берлина и заводов, где они выпускались.
И
так, К. Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в
мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему
исчисления (1937г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с
программным управлением (1941г.) и цифровую специализированную управляющую
вычислительную машину (1943г.).
Эти
воистину блестящие достижения, однако, существенного влияния на развитие
вычислительной техники в мире ( за исключением Германии) не оказали...
Дело
в том, что публикаций о них и какой-либо рекламы из-за секретности работ не
было, и поэтому о них стало известно лишь спустя несколько лет после завершения
Второй мировой войны.
По
другому развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета
Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире!)
релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1*[1].
По своим характеристикам (производительность, обьем памяти) она была близка к
Z3, но существенно отличалась размерами (длина 17м, высота 2,5м, вес 5 тонн,
500 тысяч механических деталей).
В
машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа в
счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь
между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000. Г. Айкен
не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа.
"Если бы был жив Беббидж, мне нечего было бы делать", - говорил он.
Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском
университете она проработала там 16 лет!
Вслед
за МАРК-1 ученый создает еще три машины (МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) и тоже с
использованием реле, а не электронных ламп, объясняя это ненадежностью
последних.
В
отличие от работ Цузе, которые велись с соблюдением секретности, разработка
МАРК1 проводилась открыто и о создании необычной по тем временам машины быстро
узнали во многих странах. Шутка ли, за день машина выполняла вычисления, на
которые ранее тратилось полгода! Дочь К. Цузе, работавшая в военной разведке и
находившаяся в то время в Норвергии, прислала отцу вырезку из газеты,
сообщающую о грандиозном достижении американского ученого.
К.
Цузе мог торжествовать. Он во многом опередил появившегося соперника. Позднее
он направит ему письмо и скажет об этом. А правительство Германии в 1980г.
выделит ему 800 тыс. марок для воссоздания Z1, что он и осуществил вместе с
помогавшими ему студентами. Своего воскресшего первенца К. Цузе передал на
вечное хранение в музей вычислительной техники в Падеборне.
Продолжить
рассказ о Г. Айкене хочется любопытным эпизодом. Дело в том, что работы по
созданию МАРК1 выполнялись на производственных помещениях фирмы IBM. Ее
руководитель в то время Том Уотсон, любивший порядок во всем, настоял, чтобы
огромная машина была "одета" в стекло и сталь, что делало ее очень
респектабельной. Когда машину перевезли в университет и представили публике, то
имя Т. Уотсона в числе создателей машины не было упомянуто, что страшно
разозлило руководителя IBM, вложившего в создание машины полмиллиона долларов.
Он решил "утереть нос" Г. Айкену. В результате появился
релейно-электронный монстр, в огромных шкафах которого размещались 23 тыс. реле
и 13 тыс. электронных ламп ! Машина оказалась не работоспособной. В
конце-концов она была выставлена в Нью Йорке для показа неискушенной публике.
На этом гиганте завершился период электро-механических цифровых вычислительных
машин.
Что
касается Г. Айкена, то, вернувшись в университет, он первым в мире, начал
чтение лекций по новому тогда предмету, получившему сейчас название Computer
Science - наука о компьютерах, он же, один из первых предложил использовать
машины в деловых расчетах и бизнесе. Побудительным мотивом для создания МАРК-1
было стремление Г Айкена помочь себе в многочисленных расчетах, которые ему
приходилось делать при подготовке диссертационной работы (посвященной, кстати,
изучению свойств электронных ламп).
Однако,
уже надвигалось время, когда объем расчетных работ в развитых странах стал
нарастать как снежный ком, в первую очередь в области военной техники, чему
способствовала Вторая мировая война.
В
1941 г. сотрудники лаборатории баллистических исследований Абердинского
артиллерийского полигона в США обратились в расположенную неподалеку
техническую школу при Пенсильванском университете за помощью в составлении
таблиц стрельбы для артиллерийских орудий, уповая на имевшийся в школе
дифференциальный анализатор Буша - громоздкое механическое аналоговое
вычислительное устройство. Однако, сотрудник школы физик Джон Мочли
(1907-1986), увлекавшийся метереологией и смастеривший для решения задач в этой
области несколько простейших цифровых устройств на электронных лампах,
предложил нечто иное. Им было составлено ( в августе 1942г.) и отправлено в
военное ведомство США предложение о создании мощного компьютера (по тем
временам) на электронных лампах. Эти, воистину исторические пять страничек были
положены военными чиновниками под сукно, и предложение Мочли, вероятно,
осталось бы без последствий, если бы им не заинтересовались сотрудники
полигона. Они добились финансирования проекта, и в апреле 1943 г. был заключен
контракт между полигоном и Пенсильванским университетом на создание
вычислительной машины, названной электронным цифровым интегратором и
компьютером (ЭНИАК*[2]).
На это отпускалось 400 тыс. долларов. К работе было привлечено около 200
человек, в том числе несколько десятков математиков и инженеров.
Страницы: 1, 2, 3, 4 |