През 1936 г. американският физик Хауърд Айкен, бъдещият производител на компютъра "Марк 1", започва да изгражда планове за автоматизирано изчислително устройство. Промяната настъпва, когато той учи за дисертация. Темата на дисертацията беше космическа такса. Скоро дисертационната му работа се състои главно от решаване на нелинейни (диференциални) уравнения. Единствените методи за числено решаване на проблемите са разработването на електромагнитни настолни калкулатори. Статията ще обсъди годината, в която се появи първият компютър и на кого трябва да благодарим за основата на текущата технология.
История на създаването на устройството
Тъй като Айкън напълно осъзна, че създаването на компютър изисква много пари, той реши да се свърже с един от най-големите производители на механични и електромеханични калкулатори в САЩ - компанията Monroe Calculating Machine Company. На 22 април 1937 г. той представя на главния си инженер Чейс плановете си за автоматично изчисление в следните области:
„четири аритметични правила“;
предварително зададен контрол на последователността;
съхраняване и запаметяване на установени или изчислени стойности;
управление на последователността, което може автоматично да отговори на изчислените резултати или знаци, заедно с отпечатан запис на всичко, което се случва в колата;
записват всички изчислени резултати.
Aiken е вдъхновен от енергичната подкрепа на Chase. Той отива при ръководството си в Монро и прави всичко по силите си, за да ги убеди в правилността на неговия избор и идеите на Айкен. Чейс увери, че проектът "ще стреля", въпреки че ще изисква значителни разходи за изпълнението на идеята. Той имаше някаква проницателност и визия, за да признае, че предложената кола ще има неоценима стойност в бизнеса на компанията през следващите години. Въпреки убеждението, създаването на автомобила беше отказано.
Подкрепата на проекта и провалът на идеята
Решението на Монро да не подкрепи проекта Aikena определено е удар, но ученият е вдъхновен от ентусиазма на Chase за нова идея. Освен това самият Чейс покани адвоката да потърси помощ от професор Теодор Браун от Харвард, близък сътрудник на Томас Уотсън, президент на IBM.
По този начин Aiken установи успешен контакт с IBM. Браун препоръча Айкен на старши инженер на IBM, Брайс, който одобри проекта си и препоръча как да направи компютър и да построи кола за мечтите си. Мисълта на Брайс беше от решаващо значение за IBM, а ученият получи подкрепата на президента Уотсън за създаването на проект от Харвард.
Развитие на компютърните технологии
Aiken е изготвило официално предложение, озаглавено "Предложена автоматична изчислителна машина". Той заемаше 22 отпечатани страници с двойно разстояние. Започна кратка история на помощни средства за изчисления, дискусия за механизмите на Бабидж, препратки към механизмите за различие на Шойк.Вибер и Грант. Кратко описание на изобретението на щанцоване, щанцоване, броене, сортиране и аритметични машини. Известно е, че Хенри Баббидж, син на Чарлз Бъбидж, е събрал около шест малки демонстрационни варианта за двигателя на автомобила - как ще изпълнява последователни операции и работи. Изпрати един от тях в Харвард. Aiken посочва също, че машините, произведени от IBM, позволяват всеки ден да се правят в сметките на промишлени предприятия по света, което Babbage иска да постигне преди много време. Тогава Айкън се обръща към необходимостта от по-мощни методи за изчисляване на математическите науки. Той описва, общо взето, използването на своята компютърно-теоретична физика, радио и телевизия, астрономия, теорията на относителността и дори бързо разрастващата се наука за математическата икономика и социологията.
Какво е необходимо на науката?
Aiken идентифицира четири конструктивни характеристики, които отличават обичайните механизми за записване на перфокарти и изчислителни механизми, както се изисква в науката:
Машина, проектирана за математика, трябва да може да се справя както с положителни, така и с отрицателни стойности Счетоводното оборудване е почти изцяло предназначено за задачи с положителни числа.
Компютърната технология за математически цели трябва да осигурява и използва много видове трансцендентални функции (например, тригонометрични), елиптични, функции на Бесел и вероятностни функции.
За математика компютърът трябва да бъде напълно автоматизиран.При изчисляване на стойността на функция в нейното разширение в редица, оценяване на формула или числено интегриране (при решаване на диференциално уравнение), процесът, веднага щом се създаде, трябва да продължи безкрайно, докато обхватът на независимите променливи бъде покрит.
Изчислителните машини, предназначени за математиката, трябва да могат да изчисляват редове вместо колони, тъй като често при числен анализ на диференциално уравнение стойността се оказва зависеща от предишните стойности. Това всъщност се счита за обратен метод, чрез който наличното изчислително оборудване е в състояние да оцени функцията на етапи.
Първите две задачи, поставени за една нова машина, бяха изчисляването на някои интеграли и таблици.
Разработване и прилагане на устройства за военни цели
През 1944 г. колата е прехвърлена на флота по време на войната. След това става официално устройство в дивизията "Бюро на корабите" под командването на Aiken. До август компютърът „Марк 1“ работеше с голяма военноморска държава, включително редица офицери, включително Грейс Хопър и Ричард Блайх. Те станаха големи програмисти. Забавна история, че Грейс Хопър, програмист на компютъра Марк I, намери първата компютърна „грешка“: мъртъв молец, който влезе в Марк I, чиито крила блокираха четенето на дупки в хартиена лента. Думата "грешка" е използвана за описване на дефекта, поне от 1889 г., но Хопър приписва думата"Отстраняване на грешки", за да опише работата по отстраняване на програмни грешки.
През 1944 г. и 1945 г. компютърът „Mark 1“ работи почти непрекъснато 24 часа в денонощието, седем дни в седмицата. Проблемите на военното време, които автомобилът трябваше да реши, включваше изследването на магнитните полета, свързани със защитата на корабите от магнитните мини, както и математическите аспекти на проектирането и използването на радарите. Безспорно най-важният проблем на военното време беше набор от изчисления за имплозии, донесени от Лос Аламос на Джон фон Нойман. Само година по-късно персоналът научил, че тези изчисления са направени във връзка с развитието на атомната бомба. Изключителният успех и изоставането в работата на компютъра доведоха до факта, че Военноморските сили поискали от Айкен в началото на 1945 г. да проектират и построят втора такава кола. Айкен го направи. Компютърът стана известен като Mark II.
Характеристики на първото устройство
Компютърът Марк 1 беше гигантски по размер - висок до 25 метра. Дължина - 16 м и дълбочина почти 1 м. Такива размери на първите компютри не са изненадали никого, напротив, поради възможностите, те са вложили силата си на другите:
Той тежи пет тона.
Съдържа 760000 подробности.
Използвани са 530 мили жици.
3000000 жични връзки.
3500 множество релета с 35000 контакта.
2225 метра.
1484 десетполюсни превключватели.
Въз основа на технологията, разработена от IBM през 1944 г., традиционните и бизнес бизнес машини използват традиционни компоненти на IBM, като напримерелектромагнитни релета, броячи, контактни контакти, перфоратори и електрически пишещи машини. Също така, присъстваха елементи на новия дизайн, включително релета и броячи, които досега не са били използвани в автомобила на IBM.
Те бяха по-малки и по-бързи. Входните данни се състоеха от лента за перфорация, а изходът беше серия от щанцовани карти или разпечатки от стандартната електрическа машина IBM. Работата на компютъра се задвижваше от дълъг, хоризонтален, непрекъснато въртящ се вал, който издаваше ром, който се описваше като шум на гигантска шевна машина. Валът пренасяше около 3 оборота в секунда. Съхранението и изчислителните устройства издават думи с дължина от 23 знака след десетичната запетая, а двадесет и четвъртото място е запазено за алгебричен знак. Изчисленията бяха направени в десетични числа с фиксиран десетичен знак.
Какво е било колата на миналия век?
Машината се състои от 7 основни модула, разположени отляво надясно:
Две секции от 60 регистъра за въвеждане на числови данни (константи, които се появяват във всяко алгебрично или диференциално уравнение), всяка от които съдържа 24 ключа съответните 23 цифри и 1 за знака (плюс /минус). На разположението на всеки от тези 60 регистъра е определен номер, така че хората да могат да използват това местоположение в съответствие с инструкцията за номериране, която се извиква по време на изчислението. За всеки проблем те трябва да се инсталират ръчно.
Седем раздела, съдържащи 72 допълнителни регистри (т.нар. Акумулатори, тъй като тене само може да съхранява номера, но и да събира и изважда; действителното изваждане се извършва чрез добавяне).
Всеки регистър се състои от 24 електромагнитни броячи, отново осигуряващи капацитет за 23-цифрени числа, като едно място е запазено за знака. Този втори набор от панели включва както хранилище, така и устройство за обработка на данни. За да добавите и извадите, се нуждаете от 1 цикъл на машината (около 330 ms).
70 батерии с общо предназначение, 2 - специално предназначение. Много интересна е последната батерия, с която можете да направите нещо като представянето на условен операторски сигнал (след сравняване на две числа).
Въпреки това, по-мощен сигнал е добавен към програмируем компютър след 1945 г., когато е построен вторият четец на ленти за екипи.
Най-дясната част включва електрически пишещи машини, четец на магнитни ленти за екипи и чук. Пишещата машина отпечатва окончателното решение на проблема. Перфокартата автоматично прекъсва картите с данните. Лентата има 24 колони (т.е. 24 отвора в един ред). Един ред от данни изискваше 4 реда (23 цифрови елемента и 1 за символа за всеки номер, всяка позиция изискваше 4 дупки, 24 x 4 = 96).
Основни функции на устройството
Първото поколение компютри е оборудвано с четири четеца. Единият е използван за инструктиране на колата, а останалите три съдържат таблица с функции и могат да предоставят стойност, ако е необходимо. Беше осигурена и интерполация на стойностите, посочени на лентите. товавградените "подпрограми" (както се наричаха Aiken), включващи преобразуването на число с някаква вградена функция (като синус, експонентен, логаритъм или сумиране). Характеристиките на "Марк 1" предполагат, че автомобилът ще продължи около 10 години. Въпреки това, тя продължава да работи в Харвард 14 години след войната, извършвайки полезна работа. И едва до 1959 г. устройството най-накрая "се пенсионира". През това време той е служил и като предмет на практически занятия за няколко студенти в Харвард, където Aiken създава новаторска програма, която по-късно е наречена компютърна наука - с курсове за студенти и докторанти, които отиват в магистърска степен или доктор по философия. На тази тема бяха представени много важни фигури в компютърния свят за Харвард и Марк I.
Напредъкът на напредъка на технологиите - появата на нови "интелигентни" автомобили
Поглеждайки назад, може да се каже в коя година се е появил първият компютър. Но най-голямата стойност на "Марк I" е, че това е първият напълно автоматичен компютър, който не изисква човешка намеса в работния процес, той извършва автоматична последователност на изчисленията в съответствие с програмата и прави това без никакви грешки. Хауърд Ейкен продължи да работи по създаването на нови компютри. Марк 1 е последван от Марк II, след това през март 1949 г., Mark III /ADEC, а през 1952 г. Марк IV. IBM започна да създава нов компютър SSEC без участието на Хауърд Айкен.
Подобряване на технологиите и иновациите в работата
\ tТъй като първият компютър използва механична и релейна технология, работата е много бавна. Новият "Марк" произвежда резултати по-бързо от конвенционалните изчислителни техники, но не толкова бързо, колкото машините, които скоро бяха представени на света по-късно. Сред тях бяха ENIAC. За да добавите или извадите, се нуждаете от един цикъл на машината, който отнема около 03 секунди. Умножаването изисква 20 цикъла или 6 секунди, а разделянето може да отнеме до 51 цикъла или повече от 15 секунди. Поради това, в по-късните модели, делението е заменено с умножение на взаимните величини. Въпреки че Марк I беше бавен, той не само беше програмиран за конкретна операция, но и универсален. Докато ENIAC беше ограничен в първоначалния си дизайн от мисията за изчисляване на балистични таблици, "Mark I" успя да се адаптира към по-голям брой вградени приложения.
Aiken идентифицира четири конструктивни характеристики, които отличават обичайните механизми за записване на перфокарти и изчислителни механизми, както се изисква в науката:
Компютърът Марк 1 беше гигантски по размер - висок до 25 метра. Дължина - 16 м и дълбочина почти 1 м. Такива размери на първите компютри не са изненадали никого, напротив, поради възможностите, те са вложили силата си на другите:
Най-дясната част включва електрически пишещи машини, четец на магнитни ленти за екипи и чук. Пишещата машина отпечатва окончателното решение на проблема. Перфокартата автоматично прекъсва картите с данните. Лентата има 24 колони (т.е. 24 отвора в един ред). Един ред от данни изискваше 4 реда (23 цифрови елемента и 1 за символа за всеки номер, всяка позиция изискваше 4 дупки, 24 x 4 = 96).
Поглеждайки назад, може да се каже в коя година се е появил първият компютър. Но най-голямата стойност на "Марк I" е, че това е първият напълно автоматичен компютър, който не изисква човешка намеса в работния процес, той извършва автоматична последователност на изчисленията в съответствие с програмата и прави това без никакви грешки. Хауърд Ейкен продължи да работи по създаването на нови компютри. Марк 1 е последван от Марк II, след това през март 1949 г., Mark III /ADEC, а през 1952 г. Марк IV. IBM започна да създава нов компютър SSEC без участието на Хауърд Айкен.
