Передмова автора

Що являв собою перший комп’ютер, і хто побудував його? Це питання визначення, а не факту. Комп’ютер, як ми розуміємо це слово зараз, продукт тривалої еволюції, а не просто винахід. Щоб допомогти вам визначиться в цьому питанні самостійно, для себе, я і написав цей цикл статей.

XVII … XVIII століття

1623

Вільгельм Шикард (1592 … 1635) створив «вираховували годинник». Це була 6-ти розрядна машина, яка могла складати і віднімати числа, і інформувала користувача про переповнення за допомогою дзвінка (за неперевіреною інформацією, таким чином, Шикард міг робити обчислення над семизначними числами). Сама машина і її креслення були втрачені й забуті під час війни, стрясали приблизно в той період Європу. Однак в 1935 році креслення були знайдені … тільки для того, щоб бути втраченими знову, з причини Другої Світової війни. Поневіряння машини Шикард закінчилися лише в 1956, коли її креслення були заново виявлені тією ж людиною! У 1960 група ентузіастів побудувала машину і на практиці впевнилася, що вона працює.

1644…1645

Блез Паскаль (1623 … 1662) в Парижі створив «Паскалін». Ця пятіразрядний машина (згодом Паскаль створив і восьмизарядний варіант) використовувала удосконалений метод Шикард, проте не могла віднімати, і, можливо, була менш надійна, ніж більш простий механізм «вираховували годин». Незважаючи на це, історії було завгодно так, що про машину Шикард всі забули, а Паскаль став широко відомий як засновник концепції обчислювальних машин. Він побудував досить багато пристроїв і продав приблизно 10 … 15 з них, частина з яких дійшли до наших днів. Патенти були тоді справою далекого майбутнього, і деякі особливо підприємливі сучасники вченого досить успішно клонували його дітище.

1668

Англієць сер Семюель Морланд (1625 … 1695) створив недесяткових складалися машину, покликану працювати з англійською валютою. Користувач вводив доданки з допомогою якоїсь подібності набраних дисків.

1674

Готфрід Вільгельм фон Лейбніц (1646 … 1716) розробив «покроковий обчислювач», втілений у готовий пристрій людиною на ім’я Олівер з Парижа. Покроковий обчислювач використовував принцип рухливих вантажів і міг множити операнди до 5 і 12 знаків з результатом до 16 знаків. Користувач повинен був повернути важіль для кожної цифри в кожному числі, ці повороти потім перетворювалися в послідовність складань. Механізм вимагав від користувача постійних поправок і спрацьовував не завжди. Так як покроковий обчислювач не знайшов у той час майже ніякого практичного застосування, він був залишений на горищі і виявлений лише в 1879 році робітником, чінівшім дах.

1775

Англієць Чарльз Ерл Стенхоуп III побудував успішний аналог помножуючого калькулятора, аналогічного машині Лейбніца.

1770…1776

Метьюс Хан з Німеччини також (але незалежно від Стенхоуп) побудував умножающий калькулятор.

1786

Дж. Мюллер сформулював ідею пристрою, який в XX столітті назвуть диференціальних аналізатором. Мюллеру не вдалося знайти гроші на будівництво машини і про його проект незабаром забули.

XIX століття

1820

Шарль Ксавьє Томас де Кольмар (1785 … 1870) створив Арифмометр, перший масово вироблений калькулятор. Він дозволяв робити множення, використовуючи принцип Лейбніца, і був підмогою користувачеві при діленні чисел. Це була найнадійніша машина в ті часи; вона не даремно займала місце на столах рахівників Західної Європи. Арифмометр так само поставив світовий рекорд за тривалістю продажів: остання модель була продана на початку XX століття.

1822

Чарльз Беббідж (1792 … 1871) заново винайшов диференціальний аналізатор. В цей же час він почав свій спонсорований державою проект, метою якого була споруда одного такого пристрою.

1832

Беббидж і Джозеф Клемент побудували прототип одного з сегментів свого пристрою, який міг оперувати 6-ти розрядними числами і диференціалами другого порядку.

Закінчена машина, яка була б розміром з кімнату, повинна була працювати з диференціалами шостого порядку при 20-ти розрядних числах і диференціалами третього порядку при 30-ти розрядних числах. Кожна операція додавання повинна була проходити у дві фази; друга фаза мала на меті стежити за порядком результату першої. Результати повинні були виводитися на м’яку металеву матрицю для друкарського верстата.

На жаль, фінансування проекту «прикрили», і крім цього сегмента нічого більше побудовано не було.

1834

Житель Стокгольма Джордж Шойтц, прочитавши короткий опис проекту Беббиджа, побудував з дерева модель диференціального аналізатора.

1834

Беббидж продумав і почав розробку Аналітичної Машини. Була б машина побудована або була, її можливість стати першим у світі комп’ютером залежала від визначення самого слова «комп’ютер». У Аналітичної Машині було відсутнє одне основне властивість сьогоднішніх комп’ютерів: «концепція збереженої програми», яка необхідна для того, щоб вважати обчислювальну машину комп’ютером. Програма повинна зберігатися в тільки читається (read-only) пам’яті, наприклад, у вигляді перфокарт. (У цьому циклі статей такі машини будуть далі іменуватися програмованими калькуляторами.)

Беббидж продовжував роботу довгі роки, але після 1840 зміни в первісному дизайні були вкрай незначні. Машина могла б оперувати 40-розрядними числами; процесор повинен був мати два «акумулятора» для зберігання проміжних результатів і декілька допоміжних. Крім того, в машині був присутній «склад» (пам’ять), в якому могли зберігатися аж до ста чисел. Було передбачено декілька пристроїв для читання перфокарт (на них повинні були записуватися як програми, так і дані). Ще одне досягнення Беббиджа: у програмах могли використовуватися переходи. Був присутній також і прообраз мікропрограмування – Значення інструкцій задавалося за допомогою позиціонування металевих штирів в циліндрі з отворами, який називався «контрольний циліндр».

Машина складала за 3 секунди, а операції множення і ділення займали 2 … 4 хвилини.

1842

Проект Беббиджа офіційно закрито через численні перевищень планованих витрат і неприйнятною для спонсорів тривалості розробки.

1847…1849

Беббідж розробив поліпшену і спрощену версію диференціального аналізатора, яка могла оперувати диференціалами 7-го порядку і 31-розрядними числами, але ніхто не погодився дати грошей на будівництво пристрою.

1853

До задоволення Беббиджа Шойтц побудував перший повнорозмірний диференціальний аналізатор. Машина працювала з 15-ти розрядними числами і диференціалами четвертого порядку. Висновок проводився на друковану матрицю за принципом Беббиджа. Трохи пізніше лондонській фірмою Brian Donkin була побудована друга машина.

1858

Перший диференціальний аналізатор куплений обсерваторією Дадлі в місті Олбені, штат Нью-Йорк, а другий – британським урядом. Машина з Олбені використовувалася для виробництва наборів астрономічних таблиць, але директор обсерваторії був незабаром звільнений за настільки екстравагантну покупку, і машина більше ніколи не використовувалася по-серйозному, закінчивши свої дні в музеї. Друга ж машина прожила довге і корисне життя.

1871

Беббидж створив прототипи процесора і друкувального пристрою.

1878

Житель Нью-Йорка Рамон Веріан винайшов калькулятор з вбудованою таблицею множення, який був набагато швидше за всіх своїх попередників. Але винахідник не хотів запустити свій пристрій в масове виробництво. Його метою було довести, що іспано-говорять жителі США можуть винаходити не гірше англомовних.

1885

Став масово випускатися більш компактний, ніж арифмометр, умножающий калькулятор. Він був одночасно і незалежно один від одного винайдений американцем Френком Болдуіном і шведом з Росії Т. Одднером.

1886

Дорр Фелті (1862 … 1930) створив «Комптометр». Це перший калькулятор, де значення вводилися шляхом натиснення клавіш. Це стало можливим завдяки тому, що механізм Фелта був досить швидкий для проведення операції в той час, поки клавіша піднімалася на своє звичне місце.

1889

Фелті винайшов перший настільний друкує калькулятор.

1890

Перший раз результати всеамериканской перепису населення оброблялися за допомогою обчислювальних машин: перфокартних табуляторов Германа Холеріта (1860 … 1929). Це послужило початком індустрії перфокарт. Ще один прецедент – перфокарти вперше стали читатися за допомогою електричних машин.

1892

Вільям С. Барроуз (1857 … 1898) створив машину, аналогічну Комптометру Фелта, але більш надійний, тим самим, поклавши початок індустрії офісних калькуляторів.

1900 … 1939 рр..

1906

Генрі Беббидж, син Чарльза, за сприяння фірми RW Munro побудував процесор батьківській Аналітичної машини. Процесор працював бездоганно, але цілком аналітична машина так і не була побудована ніколи.

1920

Юджин Каріссан сконструював машину для факторизації цілих чисел, механізм якої був заснований на його власної конструкції, що представляла собою 14 з’єднаних між собою металевих кілець.

1926

Деррік Генрі Леммер також сконструював машину для факторизації цілих чисел, але засновану на 19-ти велосипедних ланцюгах. Пізніший варіант його машини використовував замість ланцюгів кіноплівку з отворами по краях.

1931…1932

Е. Вінн-Вільямс використовував заповнені газом трубки в своєму двійковому цифровому лічильнику, який потім використовувався при різних фізичних дослідах.

1932

Леммер додав оптичний зчитувач в свою машину для факторизації чисел. Тепер пристрій міг виробляти 5000 операцій в секунду.

1935

Корпорація IBM представила світу IBM 601 – машину, арифметичний пристрій якої було побудовано на реле і було здатне проводити операцію множення за 1 секунду. Небувала на ті часи потужність і швидкість машини здобули їй величезну популярність не тільки серед учених, а й серед бізнесменів. Всього було побудовано понад півтори тисячі комп’ютерів цієї моделі.

1937 (червень)

Конрад Цьюз (1910 … 1995) записав у своєму щоденнику основну думку концепції «збереженої програми».

1937 (листопад)

Джордж Стібітц (1904 … 1995), співробітник Bell Labs, сконструював у себе вдома, на кухні, K-Model, машину, що демонструє дію 1-бітового двійкового суматора на основі реле.

1937

Алан М. Тьюринг (1912 … 1954) видав наукову працю, вирішальний багато математичні проблеми побудови комп’ютерів. Описаний їм теоретичний сильно спрощений комп’ютер відомий зараз як машина Тьюринга.

1938 (листопад)

Маріан Режевського (1906 …?), Що працював на польське Бюро Шифрув, завершив створення “Бомби” – машини, яка, використовуючи електромеханічне логічний пристрій, підбирала комбінації літер для злому німецького коду Enigma.

Пристрій Енігми являло собою серію роторів з 26-ма контактами (один контакт на кожну букву алфавіту). Послідовність роторів та їх налаштування періодично змінювали (що було «ключем»). Бомба мала аналогічний пристрій і намагалася знайти потрібну послідовність роторів, порівнюючи вже відкритий текст (вгаданий) з відповідними йому частинами коду.

Але через місяць німці додали в Енігму ще кілька роторів, і Польща, не маючи коштів на удосконалення Бомби, передала всі напрацювання англійцям і французам.

1938

Клод Е. Шеннон (нар. 1916) завершив роботу з імплементації символьної логіки за допомогою реле.

1938

Цьюз завершив роботу над прототипом електромеханічного двійкового програмованого калькулятора V1 (після війни він був перейменований в Z1). Ця машина могла працювати з плаваючою точкою і негативними числами.

1939 … 1945 рр..

1939 (листопад)

Джон В. Атанасофф (1903 … 1995) і студент коледжу штату Айова (тепер це Державний Університет штату Айова) Кліффорд Беррі (? … 1963) побудували прототип 25-бітного суматора. Це була перша в історії машина, що використовує для обчислень вакуумні трубки. Для зберігання операндів була призначена пам’ять на 2 25-бітних слова у формі т.зв. акумуляторів (з ланцюгами оновлення на додаткових вакуумних трубках – перша в історії регенеріруемой пам’ять). Пристрій введення як таке відсутнє, користувачеві доводилося вводити значення безпосередньо в пам’ять, підключаючи проводи до роз’ємів акумуляторів.

1939 (листопад)

У Bell Labs Семюель Вільямс і Джордж Стібітц завершили роботу над калькулятором, мають можливість оперувати комплексними числами. Машина була названа Complex Number Calculator, а в наслідку перейменована в Model I Relay Calculator. Логічне пристрій базувалося на основі технологій, застосовуваних в телефонних станціях того часу, і використовувало більше 450 реле. Десяткові числа були представлені в вигляді т.зв. Plus 3 BCD; тобто десятичному нулю відповідало двійкове число 0011, одиниці – 0100 і так далі до 9, якої відповідав двійковий код 1100. Така схема дозволила вченим істотно скоротити кількість використовуваних реле.

Керування машиною могло здійснюватися віддалено за допомогою трьох клавіатур, розміщених у різних частинах будинку і влаштованих на зразок телетайпа, однак в кожний конкретний момент часу могла використовуватися тільки одна клавіатура.

1939

Цьюз і Шреєр почали роботу над V2 (Z2) – вдосконаленою версією машини Z1 з новим арифметичним пристроєм на базі релейного логіки. Проект був незабаром припинений на рік у зв’язку з початком Другої Світової війни.

1940

Тьюринг і Гордон Велшман (1905 …?), Працюючи на Державну Школу Кодів і Шифрув Великобританії, розташовану в нині знаменитому містечку Блетчлі Парк, успішно вдосконалили дизайн «Бомби», додавши в цю машину додаткові логічні ланцюги, що дозволило значно знизити відсоток помилок.

1940

Цьюз був демобілізований з фашистської армії, і завершив Z2. Ця машина працювала набагато краще ніж Z1, але була менш надійна.

1940 (вересень)

Стібітц на математичній конференції в Ганновері, штат Нью-Гемпшир продемонстрував віддалене управління калькулятором комплексних чисел через телетайп.

1941 (Літо)

Атанософф і Беррі завершили спеціалізований калькулятор для вирішення систем лінійних рівнянь, названий пізніше ABC (Atanasoff-Berry Computer).

Коли Сполучені Штати вступили в Другу Світову війну, Атанасофф покинув коледж штату Айова і припинив роботу над обчислювальною технікою. ABC був забутий і розібраний на деталі в 1946, коли на складі, де він стояв, було потрібно звільнити місце.

1941 (грудень)

Працюючи тепер за обмеженої підтримки DVL (Німецький дослідний інститут аеронавтики), Цьюз побудував Z3 – перший програмований калькулятор. Він міг працювати з числами, що містять плаваючу точку, семібітную експоненту і 14-бітну мантиссу. Пам’ять на базі півтори тисячі реле могла зберігати 64 слова. Арифметичне та контрольне пристрої містили ще 1200 реле. За розмірами машина була схожа на досить велика шафа.

1943 (січень)

Говард Айкен (1900 … 1973) і команда з IBM в Гарвардському Університеті, в місті Кембридж, штат Массачусетс, побудували ASCC Mark I (Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark I) також відомий як Harvard Mark I. Ця машина стала першим широко відомим програмованим калькулятором.

Машина була довжиною в 51 фут (близько 15 метрів), важила 5 тонн і складалася з 750 тисяч частин. У машині було 72 акумулятора, кожен з яких містив своє власне арифметичний пристрій та механічний регістр ємністю в 23 цифри і 1 знаковий біт. Числа оброблялися з фіксованою точкою, положення якої визначався за допомогою спеціального перемикача. Функції введення / виведення здійснювали кілька пристроїв для читання перфокарт і друкуючих пристроїв. Операція складання займала третину секунди, множення – приблизно 1 секунду.

Програми та дані читалися окремо один від одного на різних ридерах перфокарт, крім того, дані можна було вводити безпосередньо в регістри констант. Переходи в програмах були неприпустимі, але через деякий час цей недолік був виправлений.

1943 (квітень)

Макс Ньюман, Вінн-Вільямс та їх команда з Блетчлі Парк завершили роботу над Heath Robinson, машиною для злому нових німецьких шифрів, відомих під кодовою назвою «риба».

1943 (квітень)

Джон Мокли (1907 … 1980), Дж. Преспер Еккерт (1919 … 1995) і Джон Брейнерд написали «Доповідь про електронний диференціальному аналізаторі».

1943 (грудень)

Томмі Флауерс і його команда з Блетчлі Парк побудували «Колос» – повністю електронний аналог машини Heath Robinson.

1944…1945

Цьюз майже завершив Z4 – повнорозмірну обчислювальну машину, яка включала в себе всі його попередні розробки. Але так як хід війни змінився на явно гірший для Німеччини бік, роботу над машиною довелося скасувати, а те, що вже було побудовано, перевезли до баварську сільце Хінтерстайн і заховали.

1945

Цьюз розробив мову програмування «Планкалькуль».

1945 (січень)

Джон фон Нейман (1903 … 1957), приєднавшись до групи розробників ENIAC, описав пристрій майбутнього комп’ютера EDVAC, де дав детальне визначення концепції збереженої програми. З цієї роботи і почалася т.зв. «Архітектура фон Неймана».

1945 (листопад)

Мокли, Еккерт і їхня команда завершили роботу над машиною ENIAC. Але для війни було вже надто пізно, та й початковий бюджет в 150 тисяч доларів був перевищений утричі.

Всі компоненти ENIAC’а були повністю електронними. Машина містила 17468 вакуумних трубок і більше 80 тисяч інших компонентів. Вага її становив понад 30 тонн, а площа дорівнювала тисячі квадратних футів. При роботі машина використала близько 150 кіловат / годину електроенергії.

Пам’ять складалася з 20 акумуляторів, з’єднаних між собою і з іншими пристроями шинами даних і т.зв. «Програмними лініями» для синхронізації. Кожен акумулятор міг зберігати десятирозрядних число (10 біт на кожну цифру) і один знаковий біт. Для зберігання констант було передбачено 104 12-розрядних регістра, що формують функціональну таблицю. 100 з них мали пряму адресацію. Тактова частота становила 100 кілогерц.

Введення програми здійснювався через спеціальну панель перемикачів і займав зазвичай близько тижня часу.

1946 … 1952 рр..

1946 (лютий)

ENIAC представлений високоповажної публіці. Для більшого ефекту до нього приробили панель з безліччю різнобарвних лампочок.

1946 (липень … серпень)

У школі Мура пройшов курс лекцій на тему «Теорія і техніка розробки електронних комп’ютерів». У списку лекторів були присутні Еккерт, Моуклі, Стібітц, фон Нейман і Айкен.

1947 (липень)

Говард Айкен і його команда завершила спорудження Harvard Mark II, великого калькулятора, який використав реле як для реалізації 50 регістрів з плаваючою точкою, так і для арифметичного пристрою.

1947 (вересень)

Тарган (? … 1947), забравшись в Harvard Mark II, привів до помилок при проведенні операцій з плаваючою крапкою. Виявив його технік зробив наступний запис у лабораторному журналі: «Сьогодні виявлений перший справжній баг. »(Bug – жук, комаха, в переносному сенсі – помилка в програмі). До цього запису він доклав усіх дбайливо зібрані останки комахи.

І насправді, термін «баг» у своєму комп’ютерному сенсі в той час вже використовувався. Одна з програмістів Harvard Mark II Грейс Мюррей Хоппер (1906 … 1992) в наслідку так часто розповідала цю історію, що багато людей до цих пір вважають, що саме вона виявила таргана.

1947 (жовтень)

Фредді Сі Вільямс (1911 … 1977) і Томас Кілберн (1921 …?), Працюючи в Манчестерському Університеті під керівництвом Ньюмана, створили новий тип цифрової пам’яті (можливо, ідея належала Преспер Еккерт), яка була названа Трубкою Вільямса або CRT пам’яттю. В її основу було покладено ефект залишкового заряду на екрані електронно-променевої трубки після потрапляння на неї електронного пучка. Така пам’ять була не зовсім надійна, але зате дуже швидка (на ті часи) і дешева.

1947

Айкен заявив, що Сполучені Штати потребують як мінімум в шести ЕОМ.

1948 (січень)

Уоллес Еккерт (1902 … 1971) з IBM (однофамілець Преспера Еккерта) завершив роботу над SSEC (Selective Sequence Electronic Calculator). Цей технологічний гібрид містив 8 регістрів на вакуумних трубках, 150 слів пам’яті на реле і 66 замкнутих паперових стрічок, що зберігають в цілому 20 тисяч слів. Розмір слова становив 20 знаків.

1948 (січень)

Вільямс, Кілберн та їх команда побудували прототип комп’ютера. Це була перша машина, яку кожен назвав би комп’ютером, тому як саме в ній була повністю реалізована концепція збереженої програми. Вона не мала офіційної назви, але деякі джерела того часу називали її Small-Scale Experimental Machine (Зменшена експериментальна машина). Пізніше вона отримала назву Manchester Mark I.

1948 (осінь)

Корпорація IBM представила програмований калькулятор IBM 604. Машина читала перфокарту, проводила арифметичні операції з високою на ті часи швидкістю і виводила результат на ту ж перфокарту. Програмування здійснювалося за допомогою панелі перемикачів.

1949 (квітень)

Пам’ять комп’ютера Manchester Mark I була збільшена до 128 40-бітних слів. Була додана так звана вторинна пам’ять на магнітних барабанах, що зберігає додаткові 1024 слова. Крім того, додані два індексних регістра.

1949 (травень)

Моріс Уїлкс і його команда з Кембриджа завершили EDSAC, комп’ютер, повністю відповідний архітектурі фон Неймана. Тактова частота EDSAC становила 500 кілогерц, а більшість інструкцій виконувалися за півтори милі секунди.

1949 (серпень)

Преспер Еккерт і Моуклі на замовлення ВВС США побудували BINAC (Binary Automatic Computer – Двійковий Автоматичний Комп’ютер). Для більшої надійності машина мала другий процесор і була дуже компактна – кожен процесор займав не більше 4 квадратних футів статі.

1949 (вересень)

Айкен завершив роботу над Harvard Mark III. Основним нововведенням було роздільне зберігання даних і інструкцій.

1950 (травень)

Група вчених з Національної Фізичної Лабораторії Великобританії завершила розробку Pilot ACE-пілотного проекту для автоматичної обчислювальної Машини. Велика частина Pilot ACE була розроблена Аланом Тьюрингом в 1945 … 1947 роках.

1950

Машина Конрада Цьюза Z4 була закінчена і почала працювати в ETH (Федеральному Політехнічному Інституті) в Цюріху. Там машина пропрацювала більше 5 років. Незабаром Цьюз відкрив свою фірму і встиг продати близько 300 машин, перед тим як був куплений концерном Siemens.

1951 (березень)

Преспер Еккерт і Моуклі побудували UNIVAC і продали перший примірник департаменту переписів США. UNIVAC став першим американським комерційним комп’ютером.

1951

Грейс Мюррей Хоппер винайшла компілятор.

1952

Повністю завершено EDVAC. Ця машина мала 1024 44-бітних слова ультразвукової пам’яті і тактову частоту 1 мегагерц.

1952

IBM’овскій «Оборонний Калькулятор» (пізніше перейменований в IBM 701) став масово вироблятися в місті Поукіпсі, штат Нью-Йорк. Всього було побудовано 19 машин.

1952

Грейс Мюррей Хоппер написала перший компілятор A-0.

Марк Бредеро

переклад з англ. – Віталій КОВАЛЕНКО