Хронологія обчислювальних машин

Марк Бредер

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 век

1623

Вільгельм Шикард (1592 ... 1635) створив «вираховували години». Це була 6-ти розрядна машина, яка могла складати і віднімати числа, і інформувала про користувача переповнення за допомогою дзвінка (за неперевіреною інформацією, таким чином, Шикард міг виконувати 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, внаслідок Другої Світової війни. Пригоди 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 пятіразрядная машина (згодом Паскаль створив і восьмизарядний варіант) використовувала удосконалений метод Шикард, однак 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 заповзятливі сучасники вченого досить успішно клонували його дітище.

1668

Англієць сер Семюель Морланд (1625 ... 1695) створив недесятічную складається машину, покликану працювати з англійською валютою. Користувач вводив складові за 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 додавань. 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 у 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 Стенхоупа) побудував множать калькулятор.

1786

Дж. Мюллер сформулював ідею пристрою, що 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

Беббідж і Джозеф Клемент побудували прототип одного з сегментів свого пристрою, який міг оперувати 6-ти розрядними числами і диференціалами другу 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 в дві фази; друга фаза мала на меті стежити за порядком результату першого. 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 Беббідж, збудував з дерева модель диференціального аналізатора.

1834

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

Беббідж продовжував роботу довгі роки, але після 1840 року зміни в первісному дизайні були вкрай незначні. Машина могла б оперувати 40-розрядними числами; процесор повинен був мати дві «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 Беббідж: у програмах могли використовуватися переходи. Був присутній також і прообраз мікропрограммірованія - значення інструкцій задавався 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 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-ого порядку і 31-розрядними числами, але ніхто не погодився дати грошей на будівництво пристрою.

1853

До задоволення Беббідж Шойтц побудував перший повнорозмірний диференціальний аналізатор. Машина працювала з 15-ти розрядними числами і диференціалами четвертого порядку. Висновок проводився на друковану матрицю за принципом Беббідж. 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 такий екстравагантну покупку, і машина більше ніколи не використовувалася по-серйозному, закінчивши свої дні в музеї. Друга ж машина прожила довге і корисне життя.

1871

Беббідж створив прототипи процесора і друкуючого пристрою.

1878

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

1885

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

1886

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

1889

Фелтен винайшов перший настільний друкує калькулятор.

1890

Перший раз результати Всеамериканську перепису населення оброблялися за допомогою обчислювальних машин: перфокартних табулятором Германа Холеріта (1860 ... 1929). Це стало початком індустрії перфокарт. Ще один прецедент - перфокарти вперше стали читатися за допомогою електричних машин.

1892

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

1900 ... 1939 рр..

1906

Генрі Беббідж, 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. Більш пізній 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 могло виконувати 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 вчених, але і 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, що вирішує багато математичні проблеми створення комп'ютерів. Описаний ім теоретичний сильно спрощений комп'ютер відомий зараз як машина Тьюринга.

1938 (листопад)

Маріан Режевскі (1906 ...?), працював на польське Бюро шифрів, 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-ю контактами (один контакт на кожну літеру алфавіту). Послідовність роторів та їх налаштування періодично міняли (що було «ключем»). Бомба мала аналогічний пристрій і намагалася знайти потрібну послідовність роторів, порівнюючи вже відкритий текст (вгадайте) з відповідними йому частинами коду.

Але через місяць німці додали в Енігма 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) та 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 регенеріруемая 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, які мають можливість оперувати комплексними числами. Машина була названа Complex Number Calculator, а згодом перейменована в Model I Relay Calculator. Логічне пристрій базувалося на основі технологій, що застосовуються в телефонних станціях того часу, і використало більше 450 реле. Десяткові числа були представлені у 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.

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

1939

Цьюз і Шреер 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 шифрів 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 математичної конференції в Ганновері, штат Нью-Гемпшир продемонстрував віддалене управління калькулятором комплексних чисел через телетайп.

1941 (Літо)

Атанософф і Беррі завершили спеціалізований калькулятор для розв'язання 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 - перша програмований калькулятор. Він міг працювати з числами, що містять плаваючу точку, семібітную експоненту і 14-бітну мантиси. 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 футів (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. Опції введення/виводу здійснювали декілька пристроїв для читання перфокарт і друкуючих пристроїв. Операція додавання займала третину секунди, множення - приблизно 1 секунду.

Програми та дані читалися окремо один від одного на різних рідера 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 і 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 Німеччині бік, роботу над машиною довелося скасувати, а те, що вже було побудовано, перевезли до баварську село Хінтерстайн і сховали.

1945

Цьюз розробив мова 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, яка зберiгається 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 занадто пізно, та й початковий бюджет в 150 тисяч доларів було перевищено втричі.

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 займана площа дорівнювала тисячі квадратних футів. Під час роботи машина використала близько 150 кіловат/годин 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 десятирозрядне 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 кілогерців.

Введення програми здійснювався через спеціальну панель перемикачів і займав звичайно близько тижні.

1946 ... 1952 рр..

1946 (лютий)

ENIAC високоповажний представлений публіці. Для більшого ефекту до нього приробили панель з безліччю різнокольорових лампочок.

1946 (липень .. серпня)

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 завершили будівництво Harvard Mark II, великого калькулятора, використав реле як для реалізації 50 регістрів з плаваючою точкою, так і для арифметичного пристрою.

1947 (вересень)

Таракан (?... 1947), зібравшись в Harvard Mark II, призвів до помилок при проведенні операцій з плаваючою точкою. Знайшли його технік зробив такий запис у лабораторному журналі: «Сьогодні виявлений перший справжній баг.» (Bug - жук, комаха, у переносному значенні - помилка в програмі). До цього запису він доклав все дбайливо зібрані рештки комахи.

І на самому справі, термін «баг» у своєму комп'ютерному сенсі на той час уже використовувався. Одна з програмістів Harvard Mark II Грейс Мюррей Хоппер (1906 ... 1992) в Надалі так часто розповідала цю історію, що багато людей до сих пір вважають, що саме вона знайшла 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 той час) 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 і їх команда побудували прототип комп'ютера. Це була перша машина, яку кожен назвав би комп'ютером, тому що саме в ній була повністю реалізована концепція зберігається 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 перфокарти, проводила арифметичні операції з високою на той час швидкістю і виводила результат на ту ж перфокартах. Програмування здійснювалося з допомогою панелі перемикачів.

1949 (квітень)

Пам'ять комп'ютера Manchester Mark I була збільшена до 128 40-бітових слів. Була добавлена так звана вторинна пам'ять на магнітних барабанах, що зберігає додаткові 1024 слова. Крім того, додано дві індексних регістра.

1949 (травень)

Моріс Уілкс і його команда з Кембриджу завершили EDSAC, комп'ютер, повністю відповідний архітектурі фон Неймана. Тактова частота EDSAC становила 500 кілогерців, а більшість інструкцій виконувалися за півтори милі секунди.

1949 (серпень)

Преспер Еккерт і Моуклі за замовленням ВВС США побудували BINAC (Binary Automatic Computer -- Двійковий Автоматичний Комп'ютер). Для більшої надійності машина мала другу процесор і була дуже компактна - кожен процесор займав не більш ніж 4 квадратних футів статі.

1949 (вересень)

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

1950 (травень)

Група вчених з Національної Фізичної Лабораторії Великобританії завершила розробку Pilot ACE-пілотного проекту для автоматична обчислювальна машина. Велика частина Pilot ACE була розроблена Аланом Тьюрінгом в 1945 ... 1947 роках.

1950

Машина Конрада Цьюза Z4 була закінчена і почала працювати в ETH (Федеральному Політехнічному Інституті) в Цюріху. Там машина пропрацювала понад 5 років. Незабаром Цьюз відкрив свою фірму і встиг продати близько 300 машин, перш ніж 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 Ігри 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 Ігри написала першу компілятор A-0.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nt.org/