Когда и кем был изобретен самый первый компьютер: история умной машины

Когда и кем был изобретен самый первый компьютер: история умной машины

Первая счетная машина, которую с натяжкой можно назвать компьютером, была изобретена в 1922 году профессором-математиком из Англии Чарльзом Бэббиджем. Под руководством Говарда Эйкснома четыре специалиста из компании IBM приступили в 1941 году к созданию ЭВМ под названием «Марк-1». За алгоритм действий взяли схему вычислений Чарльза Бэббиджа.

Современный социум настолько зависим от компьютерных технологий, что невозможно себе представить, как люди жили раньше. Причём самый первый компьютер в мире появился относительно недавно, в середине ХХ века. Прототипы абсолютно не схожи с нынешними устройствами.

ЭВМ были громоздкими, а некоторые занимали по несколько аппаратных комнат. Но даже крупные размеры и примитивные вычисления заставляли население планеты восторгаться техническим открытием. Никто не подозревал, что это был прорыв в мир информатики. Кто же стал пионером в индустрии программного обеспечения и какие функции выполняли первые машины?

Машина Чарльза Бэббиджа

Английский профессор математики и изобретатель Чарльз Бэббидж был одержим вычислительными науками. Ещё в молодости 21-летний учёный впервые задумался о вычислительной машине, а это был 1812 год. На основании многолетних трудов по совершенствованию вычислительных таблиц он придумал механизм, который бы свободно производил сложения разностным методом. Так появилась разностная машина. К 1822 году Чарльз собрал свою первую, Малую разностную машину. Аппарат, состоящий из множества шестерёнок, был представлен Королевскому Астрономическому обществу.

Чарльз Бэббидж был слабым в юношестве, при этом он увлекался паранормальными явлениями и неоднократно пытался установить контакт с потусторонним миром.

Путём использования десятичных схем счисления механизм оперировал 18-разрядными числами и предоставлял точный результат в течение 1 минуты. Кроме этого, малая разностная машина могла складывать многочлены 7 степени. За изобретение Чарльз Бэббидж был удостоен золотой медали. Получив субсидию от Британского правительства в размере 1 500 фунтов, математик приступил к проектированию более мощной разностной машины. В общей сложности сумма последующих дотаций составила 17 000 фунтов стерлингов. Но даже спустя 9 лет Бэббидж не смог продемонстрировать аппарат заказчику.

К 1854 году математик сумел создать несколько аналогичных разностных машин и даже одну из них продал. Затем он принялся за разработку аналитической машины, работа которой была основана на металлических числовых перфокартах. Но довести дело до конца он не смог. Не хватило финансирования. Остатки жизни учёный посвятил философии и скончался в 79 лет.

Рис.1 Малая разностная машина Бэббиджа
Рис.1 Малая разностная машина Бэббиджа

Аппарат Конрада Цузе

Немецкий изобретатель Конрад Цузе невольно вошёл в мир вычислительной техники. Перед Второй мировой войной он был молодым выпускником Берлинского Технического Университета. Взамен прогулок с девушками Конрад был вынужден заниматься, по его словам, «громадными и ужасными расчётами». Вычисления приходилось заносить в таблицы. Но Цузе пришла мысль автоматизировать этот процесс. Для этого пришлось изобрести простую двоичную вычислительную машину, названную впоследствии Z1. На её создание ушло 2 года.

Аппарат состоял из 20 000 элементов и весил 1 тонну. Механизм приводил в действие электродвигатель мощностью 1 кВт. Этого хватало, чтобы выдавать тактовую частоту 1 Герц (цикл в секунду). Операции умножения занимали 10 секунд, а сложение всего 5. Данные выводились на ламповую панель. Память машины составляла 64 слова, не более 22 бит. Устройство Z1 принесло Конраду Цузе популярность. Впоследствии инженер изобрёл модели с логической структурой: Z2 и Z3. Его вклад в создание программных вычислительных машин бесценен.

Рис. 2 Аппарат Конрада Цузе Z1
Рис. 2 Аппарат Конрада Цузе Z1

Машина Тьюринга

Британский математик и криптограф Алан Мэтисон Тьюринг так же, как и Цузе, увлёкся вычислительными машинами в канун Второй мировой войны. В возрасте 24 лет он впервые описал вычислительную технику в статье «О вычислимых числах с приложением к проблеме разрешимости». Материал был опубликован в трудах Лондонского математического общества от 1936 года.

В аппарате использовался сканер с головкой и бумажная лента. Последняя делилась на квадраты «0» и «1». Лента могла быть бесконечной и двигаться в оба конца. А сканер выискивал необходимые для расчётов значения. Платформа диспетчера для машины была составлена в виде таблиц с буквами, цифрами, математическими знаками и символами. Все шаги аппарат выполнял в автоматическом алгоритме. Благодаря Тьюрингу был создан фундамент теоретической информатики.

Рис.3 Машина Тьюринга
Рис.3 Машина Тьюринга

История создания компьютера «Марк-1»

Первая ЭВМ, которую можно назвать компьютером, была создана американскими учёными математиками из Гарвардского университета. Под руководством Говарда Эйкснома четыре специалиста из компании IBM приступили в 1941 году к созданию ЭВМ. За алгоритм действий взяли схему вычислений Чарльза Бэббиджа. В конце лета 1944 года учёные продемонстрировали работу своего изобретения. Компьютеру было присвоено название «Марк 1», состоящее из букв имён создателей. Аппарат остался в Гарварде и успешно эксплуатировался.

На создание «Марк 1» была затрачена баснословная по тем временам сумма $500 000. Для размещения всех узлов и элементов был создан специальный 17-метровый корпус из стекла и нержавеющих перекрытий. Высота сооружения составила 2,5 метра. Масса компьютера оценивалась в 5 тонн. В целом «Марк 1» насчитывал 765 000 узлов и деталей. Для соединения контактов были использованы провода общей протяжённостью 800 километров.

Рис.4 Компьютер «Марк-1»
Рис.4 Компьютер «Марк-1»

Машина ENIAC

Джон Мочли и Джон Эккерт Преспер по заказу военных разработали в 1946 году ЭВМ, которую назвали ENIAC 1 (Electrical Numerical Integrator And Calculator — цифровой интегратор и калькулятор). Вычислительная машина была необходима армии США, чтобы производить расчёты артиллерийских таблиц и вычислять параметры стрельбы любых типов оружия. Служащие в лаборатории Баллистики американских ВС узнали об интересных исследованиях Джона Мочли, которые он проводил в Университете электроники (Пенсильвания). С 1942 года этот учёный собрал несколько электрических вычислительных машин.

В 1943 году Мочли был приглашён вооружёнными силами в качестве консультанта. Главным инженером проекта стал Джон Эккерт Преспер. Он был аспирантом университета, где трудился Мочли. На разработку и создание аппарата было выделено $500 000. Срок контракта составил 18 месяцев. В итоге учёные представили машину, которая занимала 167 м². В конструкцию входило:

  • 10 тыс. конденсаторов;
  • 70 тыс. резисторов;
  • 17,5 тыс. вакуумных трубок;
  • 1,5 тыс. реле.

Общий вес аппарата составил 30 тонн. Он потреблял мощность электроэнергии 160 кВт. По некоторым данным, при запуске ENIAC штат Филадельфия испытывал дефицит мощности напряжения в электросети. Машина выполняла 5 000 операций сложения и 357 умножений за 1 секунду. В последующие несколько лет ENIAC модернизировался.

Рис.5 Машина ENIAC
Рис.5 Машина ENIAC

Шесть ведущих программистов ENIAC были женщины. Природа так распорядилась, что они лучше занимаются ручной калькуляцией и решают арифметические задачи. В военное время таких работников стало ещё больше.

Компьютер EDVAC

В качестве альтернативы мощному и большому ENIAC лаборатория Баллистики США заказала более компактный компьютер — EDVAC (Electronic Discrete Automatic Variable Computer — электронный дискретный переменный компьютер). Джон Мочли не участвовал в этом проекте. Возглавил работу его аспират Джон Преспер Экерт. Стоит отметить, что первые наработки по ЭВМ EDVAC у Эккерта уже имелись в процессе работы с Мочли над ENIAC.

Мочли и Эккерт решили запатентовать свои изобретения, но этому воспротивились Армия США и Пенсильванский университет, где проходили исследования и разработки. В итоге Джон Преспер Экерт покинул незавершённый проект. Работы растянулись ещё на три года, так как доделывать EDVAC пришлось команде инженеров без ведущего специалиста. В 1949 году лаборатория Баллистики США получила компьютер EDVAC. Он занимал площадь 45 м², а весил 8 тонн.

Рис.6 Компьютер EDVAC
Рис.6 Компьютер EDVAC

Первая советская модель

К середине ХХ века СССР был измождён Второй мировой войной, но отставать от Запада он не хотел. Советскими учёными и инженерами велись работы над отечественной ЭВМ. За 5 послевоенных лет удалось разработать и запустить устройство с названием «Малая электронная счётная машина» (МЭСМ). Аппарат уместился на площади 60 м². Он состоял из 6 тыс. ламп и потреблял мощность 25 кВт. Фото первого компьютера СССР удивило Западную Европу, так как таких машин там ещё не было.

Рис. 7 Малая электронная счётная машина» (МЭСМ)
Рис. 7 Малая электронная счётная машина» (МЭСМ)

МЭСМ выполняла около 3 тыс. вычислительных операций в секунду. Изначально советская ЭВМ поступила в распоряжение учёных для исчисления сложных задач. Через пару лет МЭСМ перевели в статус учебного пособия. А в 1959 году машину демонтировали. Дело в том, что уже в 1952 году советские учёные выпустили более совершенную модель компьютера — Большая электронная счетная машина (БЭСМ). В новой версии увеличили количество ламп до 12 тыс. Как следствие, выросло число операций, до 10 тыс. за 1 секунду.

Почитайте еще и это

Поделись страницей с друзьями! 👉