_large.jpg)
У першій частині статті ми говорили про аналогові комп'ютери старовину, а також про механічні рахунки, арифмометри. Тепер поговоримо про складніші машини.
МВМ(механічно-обчислювальна машина)
У 1822 році англієць Чарльз Бэббидж побудував обчислювальний пристрій, названий їм Різницевою Машиною(Difference Engine). Робота машини грунтувалася на відомому в математиці методі кінцевих різниць. Цей метод дозволяє обчислювати значення многочленів, вживаючи тільки операцію складання і не виконуючи при цьому множення і ділення, які значно важче піддаються автоматизації. Проте Difference Engine мала обмежені можливості і розвитку не отримала. Але все таки для того часу це був істотний прорив в цій гілці техніки.
Бэббидж не зупинився на зробленому і пішов далі. З тридцятих років він став думати над створенням програмованої машини — він назвав її Аналітичною машиною(Analytical Engine). Він не зміг довести роботи до кінця з тієї причини, що Analytical Engine виявилася занадто складна для техніки того часу. Але ідеї, які він озвучив, — це були дійсно революційні ідеї! Він придумав практично сучасний комп'ютер, але не в електронному, а в механічному виконанні.
З чого складалася його машина? За задумом Бэббиджа, Analytical Engine мала наступні функціональні вузли:
1. "Склад" для зберігання чисел(пам'ять);
2. "Млин", арифметичний пристрій(процесор);
3. Пристрій, що управляє послідовністю операцій в машині(Бэббидж ніяк його не назвав, зараз використовується термін "облаштування управління");
4. Облаштування введення і виведення даних.
На вхід машини повинні були поступати два потоки перфокарт, які Бэббидж назвав operation card(операційними картами) і variable card(картами змінних): перші управляли процесом обробки даних, які були записані на других. Інформація заносилася на перфокарти шляхом пробивки отворів. З операційних карт можна було скласти бібліотеку функцій. Окрім цього, Analytical Engine, за задумом автора, повинна була містити облаштування друку і облаштування виведення результатів на перфокарти для подальшого використання. Можна сміливо сказати, що Бэббидж першим використав перфокарти для введення-виведення інформації в машину. Правда, до нього на початку століття перфокарти запропонував використати Жозеф Мари Жаккар для швидкого переходу з візерунка на візерунок в ткацьких верстатах.
Бэббидж не закінчив своєї машини. По-перше, у нього не вистачило грошей, адже усі вузли він виготовляв за свій рахунок. По-друге, а це більше важливо, у той час техніка не дозволяла робити деталі з потрібною точністю, а для Analytical Engine була потрібна величезна кількість зубчастих коліс. У 1991 році, до двохсотріччя з дня народження вченого, співробітники лондонського Музею науки відтворили по його кресленнях 2,6-тонну "різницеву машину № 2", а в 2000 році — ще і 3,5-тонний принтер Бэббиджа. Обидва пристрої, виготовлені по технологіях середини XIX століття, чудово працюють — в розрахунках Бэббиджа було знайдено всього дві помилки.
Перші комп'ютери 20 віків
Першим комп'ютером, який вже не був чисто механічним, можна назвати Mark1. Ідея його створення народилася в 1937 році. Говард Айкен запропонував проект обчислювальної машини на електромеханічних реле. До роботи взялася компанія IBM(International Business Machines, Inc), що займалася виробництвом механічних машинок, що писали, і арифмометрів, президент якої умів заглядати в майбутнє. У проект було вкладено 500 тисяч доларів, на ті часи це були дуже великі гроші, наші олігархи в нові технології таку суму вкладати ні за що не стали б. Проектування машини почалося в 1939 році, а будівництво закінчилося в 1944. Mark1 при досить великих розмірах(набагато більше мого ноутбука — 17 метрів в довжину і 2.5 у висоту) і величезній мірі напичканности деталями(750 тисяч різних деталей, 800 метрів дротів, більше 3 тисяч реле) була усього лише вдесятеро ефективніше за аналітичну машину Чарльза Бэббиджа.
Попри те, що Mark1 називають одним з перших немеханічних комп'ютерів, він був влаштований практично так само, як арифмометри і аналітична машина Бэббиджа — усі ті ж зубчасті колеса, хіба що ця машина вважала швидше і, на відміну від деяких пристроїв, уміла множити, ділити, зводити числа в ступені, рахувати значення синуса і обчислювати логарифми. Є у цієї машини одна велика заслуга — в ній був уперше реалізований принцип програми, що незалежно зберігалася. Якщо зараз інформація зберігається на CD і DVD, то у той час під носій пристосували стрічку з інформацією, записаною у вигляді пробитих отворів(перфострічку). Перфострічку можна було використати не один раз і зберігати окремо від машини.
Напівмеханічні комп'ютери, такі як Mark1, починали йти на спокій, їм на зміну приходили новіші і потужніші машини. Одна з них — Electronical Numerical Integrator and Calculator, скорочено — ENIAC. Це перший комп'ютер, зібраний із застосуванням електронних вакуумних ламп. ENIAC була представлена своїми творцями в 1946 році. У її конструкцію входило 18 тисяч вакуумних ламп і близько 1500 реле, машина займала окреме приміщення площею в 85 квадратних метрів, важила 30 тонн і споживала 150 кіловат енергії. На відміну від своїх попередників, ENIAC мала замість зубчастих коліс для зберігання числових значень замкнуті ланцюги з 10 спеціальних електронних перемикачів — тригерів(тригер — цей пристрій перемикача, який достатньо довго зберігає один з двох станів рівноваги і стрибкоподібно перемикається з одного стану в інший по сигналу ззовні).
У ENIAC′е уперше перфострічка була замінена на перфокарту. Як працюють перфострічки і перфокарти і чим вони відрізняються? Специфіка роботи проста — кожен отвір(перфорація) замикав певний електричний ланцюг при попаданні в нього контактної щітки прочитуючого пристрою, і комп'ютер виконував необхідну команду. Примітивно, але дієво. А чим же відрізняються перфокарти від перфострічок, і чим карти кращі за своїх попередниць? Річ у тому, що перфострічки часто рвалися під час роботи, і доводилося або склеювати їх, або міняти цілком, а частенько запасних не було і треба було виготовляти нові. А перфокарти? Зіпсувалася одна пластинка — викидаєш її і встановлюєш нову.
Один з найбільших недоліків цього комп'ютера — облаштування введення. Воно було набагато більше клавіатури мого Acer′а. Зараз це навіть уявити важко — введення інформації в машину здійснювалося за допомогою перемикання контактних комутаторів на 40 набірних дошках, кожна з яких була оснащена декількома тисячами дротів, а загальне їх число складало 6 000. Щоб перемкнути комп'ютер на інше завдання, у "операторів" йшло часом до декількох днів.
Другий недолік ENIAC′а — 18 тисяч вакуумних ламп. Якщо перегорала одна з них, то комп'ютер оголошував перерву — техніка з шкіри геть вилазила, вручну перебирала усі лампи, поки не знаходили винуватицю цієї урочистості. На це також йшло досить багато часу, що не дуже радувало тодішніх юзерів(хоча, в порівнянні з Mark1, це була дуже швидкодіюча машина — їздила вона швидко, хоча, на жаль, запрягалася повільно).
Приблизно так виглядає історія комп'ютерів від древніх часів до перших машин, які вже можна було називати ЕОМ. Нещодавно я в якомусь журналі прочитав, що у наш час цифрова техніка нестримно розвивається. Але якщо подивитися уважніше, то стразу стане ясно, що нікуди вона не розвивається, а усього лише удосконалюється. Усі комп'ютери працюють за тією ж схемою, що і ENIAC, просто зараз працюють вони швидше і якісніше, але принципи роботи залишилися практично ті ж самі.
