Наше время компьютеризации обязывает каждого образованного человека знать множество вещей, связанных непосредственно с компьютерными технологиями. А начать можно с изучения того, когда появился первый компьютер. Согласитесь, мало, кто задумывается о происхождении компьютера.
История создания первого компьютера
Компьютер, каким мы его видим сейчас, не всегда был таким. «Жизненный путь» компьютера легко можно проследить. Начало ему было положено при изобретении Блезом Паскалем в 1642 году устройства, способного прибавлять и отнимать десятичные числа – «паскалина». Первый компьютер в мире сложно было назвать компьютером, потому что это было что-то похожее скорее на калькулятор. Эта вычислительная машина выполняла всего два действия – сложение и вычитание. Затем, в 1653 году, к этим функциям добавились умножение и деление. Далее развитие функционала несколько замерло, упор стали делать на внешний вид, то есть все те же опции старались облечь в более компактную и менее громоздкую оболочку. И лишь в 1822 году изобрели машину, которая могла решать простые уравнения. Это был переломный момент в истории развития вычислительной техники. После этого автоматизированные вычислительные приборы эволюционировали с огромной скоростью. Уже в 1946 году миру предстала новая ЭВМ. Конечно, сравнивая первую ЭВМ и современный ПК, можно скептически улыбаться, ведь непонятно, как машина, весом в 30 тонн могла превратиться в то, что с легкостью поднимет даже женщина.
Кто разработчик первого компьютера
Безусловно, тот, кто изобрел первый компьютер в мире, совершил огромное дело в развитии технологий. Так кто же этот человек, представивший миру первый компьютер? Это был ученый немецкого происхождения Конрад Цузе. Самый первый компьютер в мире, как утверждает википедия, как раз и есть изобретенная в сороковых годах XX века ЭВМ, так как в ней были заложены все основные функции современного компьютера. Но размер этой техники все еще был невероятно большим, порой занимая в одиночку целую комнату. И лишь с изобретением микропроцессора, за что спасибо Тедду Хоффу, компьютер стал приближаться по размерам к привычному нам с вами ПК.
Кстати, широкую популярность приобрел ПК после начала конкуренции двух фирм – Apple и Microsoft. В битве за клиентов эти компании все совершенствовали и совершенствовали свою продукцию, радуя нас компактностью и функциональностью. С тех пор, как был изобретен первый ПК, прошло сравнительно немного времени, но отличия того устройства и нынешнего огромны. Мы можем лишь догадываться, какие улучшения ждут компьютер в будущем.
Можете представить современный мир без компьютеров? Я — нет, ведь каждый наш шаг связан с компьютерами. Эта история началась еще в далекие 40-е годы, когда мир только начал узнавать о создании первых «ЭВМ» (электронно-вычислительных машин).
История создания первого в мире компьютера
В 1942 году проект Джона Маучли дал толчок для создания первого компьютера, хотя на сам проект, вначале внимания не обратили. Однажды им заинтересовалась одна из лабораторий армии США, и уже в 1943-м были сделаны первые шаги по созданию машины, под названием «ENIAC». Денег на создание дал Пентагон (которому нужно было создать новые пушки), и ушло их чуть меньше 500 000 $.
Кстати, ENIAC в плане электричества получился очень прожорливым, когда его включали — огни близлежащего города каждый раз тускнели. ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Calculator) - это по-настоящему первый компьютер, который можно было программировать.
Технические характеристики первого компьютера:
- Вес достигал 27 тонн;
- Мощность — 174 кВт — столько примерно расходует огромный торговый центр в выходной день;
- Содержал 18 000 электронных ламп, ведь транзисторов и процессоров в то время не было;
- Память — 4 килобайта;
- Размер он имел впечатляющий — занимал 135 кв.м.
- Выполнял до 5000 действий в секунду.
Самое удивительное — это километры проводов, которыми был обвит компьютер. Он программировался как телефонный коммуникатор, обслуживаемый телефонистками.
Позже, его начали использовать не только для анализа космических излучений, но и для создания водородной бомбы. Пока создавали компьютер война закончилась, но исследования не прекратили и в 1945 году провели первое официальное испытание, которое он выдержал. При этом было обработано около 1 000 000 перфокарт компании IBM. Не смотря на огромные размеры и вес компьютер проработал около 10 лет.
Через 5 лет был придуман транзистор, который положил начало уменьшению размеров компьютеров.
Где и когда продали первый персональный компьютер?
Концепция персонального компьютера мало изменилась в течении следующих двух десятилетий. Внедрение микропроцессора ускорило процесс создания компьютера. Компания IBM еще в 1974 году пыталась создать свой первый компьютер, но попытка не удалась и продажи были очень низкими. IBM5100 — имел кассеты в качестве носителей информации, довольно маленький вес и серьезную стоимость в 10 000 $.
Также он уже мог самостоятельно исполнять программы, написанные на таких языках программирования, как BASIC и APL (его создали в IBM). отображал 16 линий по 64 знака, память около 64 Кб, причем эти кассеты были похожи на аудио стерео-кассеты. Но продажи так и не пошли, потому, что не было предусмотрено нормального интерфейса и цена была завышенной.
А вы задавались вопросом — какими будут компьютеры через 10 лет?
Недавно компания IBM представила свой новый мега-компьютер «Roadrunner». Его мощность 1 000 000 000 000 (1 квадриллион) операций. Создан он для министерства энергетики США, и состоит из 6480 2-х ядерных процессоров, и 12 960 процессоров от IBM, которые называются . В него входит 278 огромных шкафов, 88 километров кабелей, вес — 226 тонн, занимает площадь в 1100 м², потребляемая мощность 3,9 МВт, а стоимость составила 133 000 000$.
Под термином самый первый в мире компьютер можно понимать несколько различных моделей. С одной стороны, это гигантские машины, созданные в середине XX века.
С другой стороны – человечество непосредственно познакомилось с компьютерами, и даже получило возможность пользоваться ими в быту, намного позже.
И история первых персональных ЭВМ начинается уже с середины 1970 годов.
В нашем материале мы расскажем вам о создании первых прототипов современных компьютеров и здоровенных вычислительных машинах, которые ученые называют первыми компьютерами.
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.
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.
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:
Отечественные разработки
Отечественная наука в 1940 годах тоже проводила разработки для получения электронных вычислительных машин.
Результатом работы лаборатории имени С. А. Лебедева стала первая на Евразийском континенте модель МЭСМ.
Следом за ней появилось несколько других компьютеров, уже не таких известных, хотя и внёсших весомый вклад в научную деятельность СССР.
МЭСМ
Аббревиатура МЭСМ, компьютера, создаваемого с 1948 по 1950 год, расшифровывалась как «Малая электронная счётная машина».
Такое название ЭВМ получила из-за того что сначала была всего лишь макетом «большого» устройства.
Однако полученные положительные результаты испытаний привели к созданию полноценного компьютера, собранного в двухэтажном здании монастыря.
Первый запуск прошёл в ноябре 1950 года, а первая серьёзная задача решена в январе следующего года.
В течение следующих 6 лет МЭСМ применяли для сложных научных вычислений, потом использовали в качестве учебного пособия, и, наконец, в 1959 году разобрали.
Рабочие параметры устройства были следующими:
- количество ламп: 6 тыс.;
- трёхадресная система команд с 20 двоичными разрядами;
- память: постоянная на 31 число и 63 команды, оперативная такого же размера;
- быстродействие: частота 5 кГц, выполнение 3 тыс. операций в сек;
- площадь: около 60 кв. м.;
- мощность: до 25 кВт.
Рис. 5 Советский компьютер начального уровня МЭСМ,
БЭСМ-1
Работа над ещё одним советским компьютером велась в то же время, что и над МЭСМ.
Устройство называлось Большой электронной счётной машиной и работало с утроенной скоростью – до 10 тыс. операций в секунду – при уменьшении числа ламп до 730 штук.
Количество разрядов для чисел, которыми оперировала ЭВМ, составляло 39 единиц, а точность расчётов достигала 9 знаков.
В результате машина могла работать с числами от 0,000000001 до 1000000000. Так же, как и МЭСМ, большое устройство было выпущено в одном экземпляре.
Машина, конструктором которой тоже был С. А. Лебедев, считалась в 1953 году самой быстрой в Европе. В то время как лучшим компьютером в мире признали американскую IBM 701.
Первый коммерческий компьютер компании «Ай-Би-Эм» производил в секунду до 17 тысяч операций.
Рис. 6 Первая полноценная ЭВМ в СССР БЭСМ-1.
БЭСМ-2
Усовершенствованный вариант, БЭСМ-2, стал не только очередным самым быстрым компьютером в стране, но и одним из первых серийных советских устройств такого типа.
С 1958 до 1962 года советская промышленность выпустила 67 моделей ЭВМ.
На одной из них проводился расчёт ракеты, доставившей на Луну вымпел Советского Союза. Скорость БЭСМ-2 составляла 20 тыс. операций в секунду.
При этом оперативная память достигала, в пересчёте на современные единицы, около 11 Кбайт и работала на ферритовых сердечниках.
Рис. 7 Советский компьютер БЭСМ-2.
Первые модели массового производства
К началу 1970 годов компьютерные технологии развились до такой степени, что можно было позволить купить ЭВМ для личного пользования.
Раньше это могли сделать только крупные организации, так как стоимость техники достигала десятков и сотен тысяч долларов в США и примерно такой же суммы в рублях для СССР.
С уменьшением размеров компьютеры становятся по-настоящему персональными.
И первым среди них можно назвать прототип, не оставивший в истории большого следа, но всё равно выпущенный в количестве нескольких тысяч экземпляров – Xerox Alto.
Дата выхода первой модели – 1973 год.
Среди преимуществ можно было назвать приличную память в 128 Кбайт (и расширением до 512 Кбайт) и запоминающее устройство на 2,5 Мбайт.
Недостатком – огромный «системный блок» размером с современное для формата А3.
Именно габариты помешали сделать производство достаточно массовым, хотя компьютер приобретали организации из-за удобного графического интерфейса.
Рис. 8 Компьютер Xerox Alto – мощный, но дорогой.
На территории СССР в 1968 году тоже пытались создать прототип ПК.
Омский инженер Горохов запатентовал вычислительное устройство, функциональность которого примерно соответствовала первым персональным машинам 1970 годов.
Впрочем, ни одной реально действующей модели создано не было, не говоря уже о серийном производстве.
И первым массовым ПК (хотя и с ограниченной функциональностью) стал Altair 8800, выпускаемый с 1974 года.
Его можно назвать прототипом первых современных компьютеров с – именно интеловский чипсет устанавливался на материнской плате ЭВМ.
Стоимость модели в сборе составляла чуть больше $600, в разобранном состоянии – около $400.
Такая низкая стоимость привела к массовому спросу, и «Альтаир» продавался тысячами.
При этом устройство представляло собой всего лишь системный блок, не имеющий ни монитора, ни клавиатуры, ни звуковой карты.
Все эти периферийные устройства были разработаны позже, а покупатели первых моделей Altair 8800 могли работать с ним только с помощью переключателей и лампочек.
Рис. 9 Модель Altair 8800 с объединённым вместе монитором и клавиатурой.
История создания современного компьютера не насчитывает даже ста лет, хотя первые попытки облегчить счёт были предприняты человеком 3000 лет до нашей эры в Древнем Вавилоне. Тем не менее сегодня не каждому пользователю известно как выглядел . Стоит отметить, что он имел мало общего с современным персональным устройством.
Несмотря на то что первый компьютер был представлен общественности только в конце Второй мировой войны, работа над этим началась в начале XX века. Но все вычислительные машины, созданные до ENIAC, так и не нашли практического применения, тем не менее они тоже стали определёнными этапами в движении прогресса.
- Российский исследователь и учёный А. Крылов разработал первую машину, решающую дифференциальные уравнения её в 1912 году.
- 1927 год США, учёные разработали первый аналоговый аппарат.
- 1938 год Германия, Конрад Цзуе создал модель компьютера Z1. Через три года, этот же учёный разработал следующую версию ЭВМ Z3, которая более других была похожа на современные устройства.
- 1941 год США, создан первый автоматический вычислитель «Марк 1» по субподрядному договору с компанией IBM. Последовательно с интервалом в несколько лет были созданы следующие модели: «Марк II», «Марк III/ADEC», «Марк IV».
- 1946 год США, публике представлен самый первый компьютер в мире - ЭНИАК, который был практически применим в военных расчётах.
- 1949 год Россия, Сергей Лебедев представил на чертежах первую советскую ЭВМ, к 1950 году МЭСМ была построена и запущена в массовое производство.
- 1968 год Россия, А. Горохов создал проект машины, содержащей материнскую плату, устройство ввода, видеокарту и память.
- 1975 год США, создан первый серийный ЭВМ Альтаир 8800. В основе устройства был использован микропроцессор Intel
Как видно, разработки не стояли на месте и прогресс двигался семимильными шагами. Прошло совсем немного времени и массивные нелепые устройства трансформировались в привычные нам современные персональные компьютеры.
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.
Технические характеристики:
- 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?
