Сегодня без персонального компьютера невозможно представить жизни, а ведь не так давно люди жили без компьютеров и их всё устраивало. Давайте взглянем на историю появления самого первого персонального компьютера.
Роль персонального компьютера в нашей современной жизни переоценить невозможно. Именно сейчас человечество наконец приблизилось к своей заветной мечте — иметь умных механических помощников в любой сфере жизни. Персональный компьютер стал просто незаменим для работы, развлечений или отдыха. Наследники первых, собранных в подвалах и гаражах компьютеров, стоят ныне в шикарных офисах, стильных конторах и в наших уютных квартирах. Следует отметить, что не сразу персональный компьютер пробил себе дорогу на рынок, не всегда успешной была судьба отдельных людей и корпораций, сделавших достаточно много для современного развития компьютерной техники.
Как все начиналось
Герман Холлерит в конце XIX века в Америке придумал счетно-перфорационные машины. В них применялись перфокарты для сохранения числовой информации. Г. Холлерит является основателем фирмы, которая выпускает счетно-перфорационные машины. IBM - сегодня самая популярная корпорация в мире по производству компьютеров.
Первая ЭВМ была изобретена в США в 1945 году. Это была универсальная машина на электронных лампах, ее сконструировали Дж.Моучли и Дж.Эккерт.
Всю электронно-вычислительную технику можно поделить на поколения. Смены поколений в основном связаны с прогрессом электронной техники. Итак:
— 1-е поколение ЭВМ - это ламповые машины 50-х годов.Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты.
— 2-е поколение ЭВМ — транзисторы стали элементарной базой в 60-х годах. ЭВМ теперь надежнее,компактнее, менее энергоемкие.
— 3-е поколение ЭВМ — создано на интегральных схемах.Появляются магнитные диски, новый тип запоминающих устройств.
— 4-е поколение ЭВМ — создан микропроцессор в 1971 году фирмой Intel.Соединив микропроцессор с устройствами внешней памяти,ввода-вывода, изобрели микроЭВМ.
Персональные компьютеры
Самые популярные ЭВМ на сегодняшний день — это персональные компьютеры.
Появление ПК связывают с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году появляется их первый ПК -1, а в 1977 году - Apple-2.
Персональный компьютер - это микроЭВМ с лояльным к пользователю аппаратным и программным обеспечением.Программное обеспечение дает возможность человеку легко общаться с компьютером и извлекать от него пользу. ПК теперь является такой же обыденной бытовой техникой, как например, радиоприемник. С 1980 года самой популярной на рынке ПК является американская фирма IB M. Спустя еще десять лет, становятся знаменитыми машины фирмы Apple Corporatio.
Появление ПК по своему значению для общественного развития можно сопоставить разве что с возникновением книгопечатания. Именно ПК внесли компьютерную грамотность в массы.С развитием данного вида электронных машин возникло понятие «информационные технологии» и без них уже в принципе человечество не может обойтись в любой сфере своей жизнедеятельности.
Если Вы задаете вышеуказанный вопрос, будьте готовы выслушать разные ответы. Так как было создано много разных типов компьютеров (или вычислительных машин), начиная с 1800-х годов, поэтому ответить однозначно на данный вопрос просто невозможно. А сейчас рассмотрим все подробно.
Первая программируемая «вычислительная машина»
Первая «вычислительная машина» была создана Чарльзом Бэббиджем в 1822 году. Его идеей не было создание прототипа современного компьютера, он хотел просто соорудить машину, которая бы вычисляла математические задачи. Бэббидж устал от человеческих ошибок при решении математических задач, поэтому он стремился создать безошибочную машину. Но, тем не менее, его творение послужило основанием для современного компьютера.
Именно поэтому Чарльз Бэббидж считается изобретателем первого компьютера. Его «машина Бэббиджа» была первой программируемой аналитической машиной и, к тому же, полностью автоматической. По сути, сегодня компьютеры делают то же самое: читают программы и выполняют их.
Чарльз Бэббидж родился в Англии, где и провел свою жизнь и карьеру. После частной школы Чарльз начал учится в академии в Энфилде, где и начал проявлять интерес к математике. Далее Бэббидж поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета и завершил свое обучение в колледже Св. Петра. Немало значило и его самостоятельное обучение основам математики.
Образование Бэббиджа сыграло главную роль в его будущих изобретениях. Англия очень гордится своим сыном и некоторые из его работ находятся сегодня в одном из музеев Лондона.
Изобретение компьютера
Уникальностью вычислительной машины Бэббиджа является то, что ее можно было запрограммировать. Ведь разработки калькулятора были тогда доступны, но они работали только по фиксированным правилам. Разве это не удивительно, что изобретение, которое стремился создать Бэббидж, стало безумно полезным для человечества столетия спустя?
Ученый использовал свои студенческие знания, чтобы разработать машину, вычисляющую математические задачи. К сожалению, он так и не закончил проект своей мечты из-за нехватки денег. Хотя его машина осталась незавершенной, немного позже его идея превратилась в версию компьютера, известного нам сегодня, и Бэббидж по праву считается «отцом компьютеров».
Как компьютер получил свое название?
Задумывались ли Вы когда-либо, откуда пришло слово «компьютер»? Мы должны быть благодарны Бэббиджу за название компьютера, так же, как и за его разработку.
Все достаточно просто. Бэббидж пытался создать машину, которая бы вычисляла математические задачи так же, как и человек. А само название компьютера пришло от английского «computer», где «compute» переводится как «вычислять». И именно идея Бэббиджа стала основой для всех будущих компьютеров.
Алан Тьюринг и его заслуги
Разработка электронных компьютеров, которые очень схожи с современными, была осуществлена Аланом Мэтисоном Тьюрингом, английским ученым.
Алан Тьюринг родился 23 июня 1912 года в Лондоне, Англия. Он очень интересовался наукой и математикой в школьный период. Однако он поступил позже в колледж Шерборна, где акцент ставился на гуманитарные предметы, а не на точные. Но это не остановило его от изучения высшей математики. Например, изучая элементарные исчисления, он параллельно рассматривал сложные выводы Эйнштейна относительно Законов Ньютона. Алан много времени проводил в библиотеке и занимался самообучением.
Алан Тьюринг начал исследовать возможности вычисления, когда он учился в Королевском колледже Кембриджа на бакалавра в области математики. Там он написал научные статьи и отлично защитил докторскую диссертацию. Он также переформулировал теорему Курта Геделя, заменив универсальный формальный язык простыми гипотетическими устройствами, которые позже стали известны, как машины Тьюринга.
Машина Тьюринга была первым устройством, которое могло использовать алгоритмы для решения арифметических задач. Для многих экспертов это была первая теоретическая концепция современного компьютера. Интересно, что основная концепция машины Тьюринга до сих пор изучается в области информатики по всему миру.
ACE
Основываясь на изобретенной машине, Тьюринг работал над ACE (the Automatic Computing Engine) в период с 1945 по 1947 год. Он также представил доклад о том, что компьютер может хранить программы в памяти (что и делают современные компьютеры). Алан Тьюринг разрабатывал и другие теории и концепции, например, шифратор речи, Тьюринг-Велшман «Bombe», «Колосс», «Hut 8», «the Naval Enigma» и т.д.
Умер Алан Тьюринг 7 июня 1954 года в Англии. Причиной его смерти стало отравление цианидом, и как показала экспертиза – он покончил с собой. До этого его обвинили в гомосексуализме, который считался преступлением в то время.
Вконтакте
Сегодня мы уже не можем представить жизнь без компьютеров. Каждый шаг в современном мире связан с компьютерами: на работе, в государственных учреждениях и дома. Как и когда появился самый первый компьютер?
История началась ещё в далёких сороковых годах. Какой бы плохой ни была Вторая мировая война, но именно она дала мощный толчок для развития техники, и именно в те годы родились и реализовались первые идеи компьютеров (compute – вычислять, англ.).
Поначалу компьютеры занимали огромное пространство, потребляли много энергии и имели очень ограниченную функциональность. Мониторов ещё не было, а для отображения информации или обратной связи использовали ламповые панели.
Какими были первые прототипы компьютеров
Первая вычислительная машина, которая обладала всеми свойствами компьютера, была изобретена немецким учёным Конрадом Цузе в 1941 году. Называлась она Z3, и представляла собой двоичный вычислитель, работающий на основе телефонных реле с тактовой частотой 5.33 Гц. Этот компьютер также имел устройство хранения данных на телефонных реле, с 2200 ячейками памяти. Ранее у этого учёного были ещё экспериментальные модели Z1 и Z2, но именно Z3 считается более похожим на компьютер.
Z3 использовался немецким институтом аэродинамики для расчёта конструкций самолётов и управляемых ракет. Но, к сожалению, прототип компьютера в единственном экземпляре был уничтожен во время налёта в 1943 году (потом в 60 году была выполнена реконструкция). А ведь Z3 был намного меньше, чем более поздние американские модели. И, к тому же, он был двоичным, как современные компьютеры, а не десятичным.
Самый первый в мире программируемый компьютер был разработан и построен в 1941 году математиком из Гарварда Говардом Эйксоном совместно с инженерами компании IBM. Но Официальный запуск произошёл 7 августа 1944 года. Компьютер «Марк 1» был расположен в Гарвардском университете.
Компьютер обошёлся в 500 000 долларов. Он был собран из нержавеющей стали и стекла, был 2,5 метров в высоту и 17 в длину. Компьютер весил 4,5 тонны и занимал площадь в несколько десятков квадратных метров. Он работал на электромеханических реле и имел общее количество деталей около 765 000 штук.
Первый компьютер имел провода, общей протяжённостью почти 800 километров. Он мог оперировать 72 числами по 23 десятичных разряда. На каждую операцию вычитания или сложения компьютер затрачивал по 3 секунды, а на операции умножения и деления 6 и 15,3 секунд соответственно. Программирование и ввод данных производились посредством перфорированных карт.
«Марк 1» был самой первой автоматической вычислительной машиной, для завершения программы которой не требовалось вмешательства человека.
Намного более мощным, уже после Второй мировой, был американский компьютер «ENIAC».
Он весил 28 тонн и потреблял более 140 кВт энергии, а для его охлаждения использовались авиационные двигатели Chrysler.
А вот так появился первый компьютер в деревне 🙂
Сейчас использование персональных компьютеров от Apple, Samsung, HP, Dell и других производителей кажется нам чем-то абсолютно естественным. Однако меньше века назад среднестатистический человек не имел представления о компьютерных технологиях, и любые разработки, которые сегодня используются на каждом устройстве, становились настоящим прорывом в индустрии.
В этой статье мы поговорим о том, что представляли собой самые первые компьютеры в мире, кто и зачем их разрабатывал, каковы были их возможности, и насколько большой вклад в развитие технологий они привнесли.
Создание самых первых компьютеров
Самые первые компьютеры в мире занимали десятки квадратных метров, а их вес измерялся тоннами. Тем не менее, именно они позволили человечеству прийти к тем компактным и удобным устройствам, которыми мы пользуемся сейчас. Точного ответа на вопрос, какая ЭВМ действительно была самым первым компьютером, к сожалению, нет. Однако существуют несколько вариантов этого ответа, которые мы рассмотрим ниже.
Компьютер «Марк 1»
«Марк 1», также известный как ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator), был спроектирован и создан в 1941-ом году. В роли заказчика работ выступал Военно-морской флот США, а в качестве генерального подрядчика – компания IBM. Непосредственно разработкой устройства занимались пять инженеров, которыми руководил представитель американской армии Говард Эйкен. За основу при реализации проекта разработчики взяли аналитическую вычислительную машину, которую создал известный британский изобретатель Чарльз Бэббидж.
По своей сути «Марк 1» был усовершенствованным арифмометром, который можно было запрограммировать и который не требовал человеческого вмешательства непосредственно в сам процесс выполнения расчетов. Разработчики не учли всех преимуществ двоичной системы счисления, которой пользуется большинство современных компьютеров мира, и заставили машину оперировать десятичными числами.
Ввод информации в устройство выполнялся при помощи перфолент. Никаких условных переходов «Марк 1» выполнять не мог, и потому код каждой программы был очень длинным и громоздким. Программной возможности для создания циклов также не было: чтобы сделать петлю в коде, перфоленту с кодом в буквальном смысле слова нужно было «замкнуть», соединив ее начало и конец.
Физически ASCC имел следующий вид:
- длина порядка 17 м;
- высота свыше 2,5 м;
- вес около 4,5 тонн;
- 765 000 деталей;
- 800 км соединительных проводов;
- 15-метровый вал, обеспечивающий синхронизацию основных вычислительных элементов;
- электрический двигатель мощностью 4 кВт.
По настоянию главного исполнительного директора IBM Томаса Уотсона компьютер был помещен в корпус из нержавеющей стали и стекла, тогда как Говард Эйкен настаивал на прозрачном корпусе, чтобы оставить «внутренности» ЭВМ видимыми.
«Марк 1» умел работать с числами, длина которых составляла до 23 разрядов. На вычитание и сложение тратилось всего 0,3 с, на умножение – 6 секунд, на деление – 15,3 секунды, на выполнение тригонометрических функций и вычисление логарифмов – более минуты. На то время это было поразительное быстродействие, позволявшее за один день выполнять расчеты, на которые ранее потребовалось бы полгода. Поэтому на завершающем этапе Второй Мировой войны устройство довольно успешно использовалось американским флотом, после чего около 15 лет проработало в Гарвардском университете.
Споры о том, кто создал самый первый в мире компьютер, и когда это произошло, не утихают до сих пор. Как не сложно догадаться, в США первым «предком» современных ПК считают именно «Марк 1». Однако в действительности он начал работать примерно через 2 года после того, как немецкий инженер Конрад Цузе разработал свою ЭВМ Z3, представленную широкой общественности все в том же 1941-ом году. Кроме того, Цузе в принципе использовал более прогрессивные технологии (хотя бы двоичную систему счисления), тогда как «Марк 1», по оценкам ряда исследователей, устарел еще до того, как был создан.
Или все-таки Z3 от Цузе Конрада
Конрад Цузе – одна из самых важных фигур в истории всего компьютеростроения в мире, хотя он и трудился на благо Третьего рейха. Впрочем, главной мотивацией в своем труде Цузе считал бомбардировки Дрездена и других немецких городов, где оставалось преимущественно гражданское население, англо-американской авиацией. Работать над своими вычислительными машинами Конрад начал еще в 1930-ых годах, проходя обучение в Берлинском политехническом университете.
Его работы были основаны на нескольких, революционных на тот момент, идеях:
- Память должна быть разделена: одна ее часть должна отводиться под управляющие данные, другая – под вычисляемые.
- Числа должны быть представлены в двоичной системе счисления.
- Машина должна уметь работать с числами с плавающей запятой (тогда как «Марк 1» работал только с числами с фиксированной запятой). Стоит отметить, что алгоритм реализации этой идеи, который Цузе назвал «полулогарифмической записью», аналогичен применяемому на современных компьютерах.
Данные в Z3 вводились при помощи перфоленты. Все инструкции, которые могла выполнят машина, были разделены на три группы: арифметические операторы, память, и также ввод и вывод. Никаких ограничений на расположение инструкций в пределах перфоленты не накладывалось, при этом существовали две специфические команды — Ld и Lu – предназначенные для вывода информации на дисплей и чтения с клавиатуры соответственно.
Обе эти инструкции останавливали машину, чтобы оператор смог записать полученный результат, или ввести необходимое число. Условные переходы эта ЭВМ не поддерживала, а циклы, как и в случае с «Марк 1», приходилось реализовывать скреплением начала и конца перфоленты.
Основные характеристики машины сводятся к следующим:
- операция сложения выполнялась за 0,7 секунды;
- операции умножения и деления длились 3 секунды;
- устройство состояло из 2600 телефонных реле;
- тактовая частота Z3 составляла примерно 5,33 Гц;
- устройство потребляло 4 кВт энергии;
- его размер был примерно в два раза меньше, чем габариты «Марк 1»;
- его вес составлял 1 тонну.
Машина просуществовала до 1944-го года и помогала Третьему рейху производить сложные расчеты для фашистской авиации. В 1944-ом году ЭВМ сгорела вместе с проектной документацией после одной из очередных авиабомбардировок. Впрочем, вскоре Конрад Цузе создал Z4, а компьютер Z3 был в 1960-ом году реконструирован силами компании «Zuse KG». Но это уже совсем другая история.
Непредвзятые критики сходятся на том, что статус первого свободного программируемого и работоспособного компьютера в мире по праву принадлежит именно Z3, а все попытки опровергнуть это утверждение – псевдопатриотическая спекуляция представителей отдельных стран. Вряд ли когда-то будет положен конец этим дискуссиям, однако однозначно можно сказать следующее: если «Марк 1» устарел еще до своего выпуска, то в Z3 были реализованы многие технологии и принципы, которые начали применяться в компьютерах будущего.
Первая в СССР и континентальной Европе электронно-вычислительная машина
Первой ЭВМ на территории СССР и континентальной Европы считается разработка под названием «МЭСМ», что расшифровывается как «Малая электронная счетная машина». Устройство было создано в Украине, в лаборатории вычислительной техники киевского Института электротехники. Проект реализовывался под руководством академика Сергея Лебедева.
Над созданием ЭВМ Сергей Алексеевич, как и Цузе, начал задумываться еще в 30-ых годах прошлого века. Однако вплотную приступить к этой работе он смог только после войны, да и то не в самых лучших условиях: Институту электротехники предоставили помещения монастырской гостиницы в Феофании (на расстоянии около 10 км от Киева), в полуразрушенном доме.
Однако отечественным инженерами удалось более-менее отремонтировать здание, и всего за три года создать и наладить МЭСМ. При этом над проектом трудились всего лишь 12 инженеров, а также 15 монтажниц и техников, которые помогали им по мере необходимости. Машина имела следующие характеристики:
- занимала комнату площадью порядка 60 квадратных метров;
- могла совершать 3000 операций в минуту, что по тем временам было невероятным показателем;
- работала на 6000 электронных ламп, которые потребляли 25 кВТ;
- могла выполнять сложение, вычитание, деление, умножение и сдвиг с учетом сравнения по абсолютной величине, знака, передачи чисел с магнитного барабана, передачи управления и сложения команд.
Как не сложно догадаться, 6000 ламп обеспечили в помещении практически тропический климат. Тем не менее, МЭСМ вплоть до 1957-го года успешно использовалась в большом количестве научных исследований: в области космических полетов, термоядерных процессов, механики, дальних линий электропередач и так далее.
Другие самые первые системы
«Марк 1» и Z3 – это далеко не все участники спора за титул самого первого компьютера в мире. Учитывая, что в середине двадцатого века разработка компьютерных технологий начала развиваться в геометрической прогрессии, и ЭВМ приобретали все больше признаков современных компьютеров, многие исследователи отдают первое место в этом своеобразном «рейтинге» и тем системам, о которых речь пойдет ниже.
Вычислители Eniac
Электронный цифровой вычислитель ЭНИАК начали разрабатывать в 1943-ем году, а закончили – в 1945-ом. Над его созданием трудились ученые из Пенсильванского университета Джон Эккерт и Джон Мокли. Заказ на разработку ЭНИАКа выполнила Армия США, которой нужно было устройство для точного расчета таблиц стрельбы. Но из-за того, что компьютер собрали только к концу войны, его предназначение пришлось поменять: с 1947-го по 1955-ый годы его использовала Лаборатория баллистических исследований Армии США, которая с помощью ENIAC выполняла различные расчеты при разработке термоядерного оружия. Примечательно, что первыми программистами этого компьютера стали шесть девушек.
Первые коммерческие экземпляры UNIVAC
Условно первый компьютер серии UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer I) считают первой коммерческой ЭВМ в США, и третей – во всем мире. Его разработкой занимались те же Джон Эккерт и Джон Мокли, по заказу ВВС США и Армии США в сотрудничестве с Бюро переписи населения. Разработка UNIVAC I производилась с 1947-го по 1951-ый годы. Первую ЭВМ этой серии официально продали именно Бюро, несколько других десятков экземпляров появились в частных корпорациях, правительственных учреждениях и трех американских университетах. UNIVAC I использовал двоично-десятичную арифметику, 5200 электровакуумных ламп с потреблением 125 кВт электричества, и весил 13 тонн. В одну секунду он мог осуществлять 1905 операций. Для его размещения требовалась комната площадью 35,5 квадратных метров.
Первый компьютер от Apple
Первая ЭВМ от именитого «яблочного» бренда носила название «Apple I» и была выпущена в 1976-ом году. Ключевой новинкой, использованной при создании этого компьютера, стала возможность вводить информацию с клавиатуры с ее мгновенным отображением на дисплее. Во время презентации устройства проявился ораторский и предпринимательский талант Стива Джобса, тогда как непосредственно разработкой Apple I занимался его стеснительный приятель Стив Возняк. Эта ЭВМ была полностью собрана на монтажной плате, которая состояла примерно из тридцати микросхем, из-за чего ее порой называют самым первым полноценным ПК в мире.
Цена самого первого компьютера
Стоимость разработок первых ЭВМ в мире была существенно выше, чем актуальные расценки на компьютеры среднего ценового сегмента. Так, в создание «Марк 1» было вложено порядка 500 000 долларов. Z3 обошелся Третьему рейху в 50 000 рейхсмарок, что по курсу тех времен составляло примерно 20 000 долларов. На создание ЭНИАКа разработчики запросили 61 700 долларов. А для выполнения первого заказа на Apple I, сделанного Полом Терреллом, Джобсу и Возняку понадобилось 15 000 долларов. При этом первые модели «яблочного» компьютера продавались по 666,66 долларов за штуку.
Видео «Первый компьютер»
Вся предоставленная выше информация была взята из открытых источников, преимущественно – из свободной энциклопедии «Википедия».
Первая советская электронно-вычислительная машина была сконструирована и введена в эксплуатацию недалеко от города Киева. С появлением первого компьютера в Союзе и на территории континентальной Европы связывают имя Сергея Лебедева (1902-1974 гг.). В 1997 году ученая мировая общественность признала его пионером вычислительной техники, и в том же году Международное компьютерное общество выпустило медаль с надписью: «С.А. Лебедев - разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения». Всего при непосредственном участии академика было создано 18 электронно-вычислительных машин, 15 из которых переросли в серийное производство.
Сергей Алексеевич Лебедев - основоположник вычислительной техники в СССР
В 1944-м, после назначения на должность директора Института энергетики АН УССР, академик с семьей переезжает в Киев. До создания революционной разработки остается еще долгих четыре года. Данный институт специализировался по двум направлениям: электротехническое и теплотехническое. Волевым решением директор разделяет два не совсем совместимых научных направления и возглавляет Институт электроники. Лаборатория института переезжает в предместье Киева (Феофания, бывший монастырь). Именно там и воплощается в жизнь давнишняя мечта профессора Лебедева - создать электронно-цифровую счетную машину.
Первый компьютер СССР
В 1948 году модель первого отечественного компьютера была собрана. Устройство занимало почти все пространство комнаты площадью в 60 м 2 . В конструкции было так много элементов (особенно нагревательных), что при первом запуске машины выделилось столько тепла, что пришлось даже разобрать часть кровли. Первую модель советского компьютера назвали просто - Малая Электронная Счетная Машина (МЭСМ). Она могла производить до трех тысяч счетно-вычислительных операций в минуту, что по меркам того времени было заоблачно много. В МЭСМ был применен принцип электронной ламповой системы, который уже апробирован западными коллегами («Колосс Марк 1» 1943 г., «ЭНИАК» 1946 г.).
Всего в МЭСМ было использовано порядка 6 тысяч различных электронных ламп, устройству требовалась мощность в 25 кВт. Программирование происходило за счет ввода данных с перфолент или в результате набора кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился посредством электромеханического печатающего устройства или путем фотографирования.
Параметры МЭСМ:
- двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом система счета;
- 17 разрядов (16 плюс один на знак);
- емкость ОЗУ: 31 для чисел и 63 для команд;
- емкость функционального устройства: аналогичная ОЗУ;
- трехадресная система команд;
- производимые вычисления: четыре простейших операции (сложение, вычитание, деление, умножение), сравнение с учетом знака, сдвиг, сравнение по абсолютной величине, сложение команд, передача управления, передача чисел с магнитного барабана и пр.;
- вид ПЗУ: триггерные ячейки с вариантом использования магнитного барабана;
- система ввода данных: последовательная с контролем через систему программирования;
- моноблочное универсальное арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках.
Несмотря на максимально возможную автономную работу МЭСМ, определение и устранение неполадок все же происходило вручную или посредством полуавтоматического регулирования. Во время испытаний компьютеру было предложено решить несколько задач, после чего разработчики заключили, что машина способна производить вычисления, неподвластные человеческому разуму. Публичная демонстрация возможностей малой электронной счетной машины произошла в 1951 году. С этого момента устройство считается введенным в эксплуатацию первым советским электронно-вычислительным аппаратом. Над созданием МЭСМ под руководством Лебедева работало всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц.
Несмотря на ряд существенных ограничений, первый компьютер, сделанный в СССР, работал в соответствии с требованиями своего времени. По этой причине машине академика Лебедева было доверено проводить расчеты по решению научно-технических и народно-хозяйственных задач. Опыт, накопленный в процессе разработки машины, был использован при создании БЭСМ, а сама МЭСМ рассматривалась в качестве действующего макета, на котором отрабатывались принципы построения большой ЭВМ. Первый «блин» академика Лебедева на пути развития программирования и разработок широкого круга вопросов вычислительной математики не оказался комом. Машину применяли как для текущих задач, так и рассматривали прототипом более усовершенствованных аппаратов.
Успех Лебедева был высоко оценен в высших эшелонах власти, и в 1952 году академик получил назначение на руководящую должность института в Москве. Малая электронная счетная машина, произведенная в единичном экземпляре, использовалась до 1957 года, после чего устройство демонтировали, разобрали на составляющие и поместили в лабораториях Политехнического института в Киеве, где части МЭСМ служили студентам в лабораторных исследованиях.
ЭВМ серии «М»
Пока академик Лебедев работал над электронно-вычислительным устройством в Киеве, в Москве образовывалась отдельная группа электротехников. Сотрудники Энергетического института имени Кржижановского Исаака Брука (электротехник) и Башира Рамеева (изобретатель) в 1948 году подают в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. В начале 50-х Рамеев становится руководителем отдельной лаборатории, где и предназначалось появиться этому устройству. Буквально за один год разработчики собирают первый прототип машины М-1. По всем техническим параметрам это было устройство, намного уступающее МЭСМ: всего 20 операций в секунду, тогда как машина Лебедева показывала результат в 50 операций. Неотъемлемым преимуществом М-1 были ее габариты и энергопотребление. В конструкции использовано всего 730 электрических ламп, они требовали 8 кВт, а весь аппарат занимал лишь 5 м 2 .
В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп увеличилось лишь вдвое. Этого удалось достичь за счет использования управляющих полупроводниковых диодов. Но инновации требовали больше энергии (М-2 потребляла 29 кВт), да и площадь конструкция заняла в четыре раза больше, чем предшественница (22 м 2). Счетных возможностей данного устройства вполне хватало для реализации ряда вычислительных операций, но серийное производство так и не началось.
«Малютка» ЭВМ М-2
Модель М-3 снова стала «малюткой»: 774 электронные лампы, потребляющие энергию в размере 10 кВт, площадь - 3 м 2 . Соответственно, уменьшились и вычислительные возможности: 30 операций в секунду. Но для решения многих прикладных задач этого вполне было достаточно, поэтому М-3 выпускалась небольшой партией, 16 штук.
В 1960 году разработчики довели производительность машины до 1000 операций в секунду. Данную технологию заимствовали далее для электронно-вычислительных машин «Арагац», «Раздан», «Минск» (произведены в Ереване и в Минске). Эти проекты, реализованные параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, показали серьёзные результаты уже позже, в период перехода ЭВМ на транзисторы.
«Стрела»
Под руководством Юрия Базилевского в Москве создается ЭВМ «Стрела». Первый образец устройства был завершен в 1953 году. «Стрела» (как и М-1) содержала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). Проект данной модели компьютера был настолько удачным, что на Московском заводе счетно-аналитических машин началось серийное производство этого типа продукции. Всего за три года было собрано семь экземпляров устройства: для пользования в лабораториях МГУ, а также в вычислительных центрах Академии наук СССР и ряда министерств.
ЭВМ «Стрела»
«Стрела» выполняла 2 тысячи операций в секунду. Но аппарат был весьма массивным и потреблял 150 кВт энергии. В конструкции использовалось 6,2 тысячи ламп и более 60 тысяч диодов. «Махина» занимала площадь в 300 м 2 .
БЭСМ
После перевода в Москву (в 1952 году), в Институт точной механики и вычислительной техники, академик Лебедев взялся за производство нового электронно-вычислительного устройства - Большой Электронной Счетной Машины, БЭСМ. Заметим, что принцип построения новой ЭВМ во многом был заимствован у ранней разработки Лебедева. Реализация данного проекта послужила началом самой успешной серии советских компьютеров.
БЭСМ осуществляла уже до 10 000 исчислений в секунду. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» - её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения расчетов различной сложности.
Модель БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч. После испытаний ЭЛТ и ртутных трубок, в данной модели оперативная память уже была на ферритовых сердечниках (основной тип ОЗУ на следующие 20 лет). Серийное производство, начавшееся на заводе имени Володарского в 1958 году, показало результаты в 67 единиц техники. БЭСМ-2 положила начало разработок военных компьютеров, руководивших системами ПВО: М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения - 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.
Переход на транзисторы в советской кибернетике прошёл плавно. Особо уникальных разработок в этот период отечественного компьютеростроения не значится. В основном старые компьютерные системы переукомплектовывали под новые технологии.
Большая электронная счетная машина (БЭСМ)
Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров (вычислительного и контроллера периферийных устройств), имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500 тысячам операций в секунду для основного процессора и 37 тысяч – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с компьютерным блоком работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 м 2 .
Уже после 5Э92б разработчики снова возвратились к БЭСМ. Основная задача здесь - производство универсальных компьютеров на транзисторах. Так появились БЭСМ-3 (осталась в качестве макета) и БЭСМ-4. Последняя модель была выпущена в количестве 30 экземпляров. Вычислительная мощность БЭСМ-4 - 40 операций в секунду. Устройство в основном применялось как «лабораторный образец» для создания новых языков программирования, а также как прототип для конструирования более усовершенствованных моделей, таких как БЭСМ-6.
За всю историю советской кибернетики и вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой прогрессивной. В 1965 году это компьютерное устройство было самым передовым по управляемости: развитая система самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами, возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд, поддержка виртуальной памяти, кэш команд, чтение и запись данных. Показатели вычислительных способностей - до 1 млн операций в секунду. Выпуск данной модели продолжался вплоть до 1987 года, а использование - до 1995-го.
«Киев»
После того, как академик Лебедев отбыл в «Златоглавую», его лаборатория вместе с персоналом перешла под руководство академика Б.Г. Гнеденко (директор Института математики АН УССР). В этот период был взят курс на новые разработки. Так, зарождается идея создания компьютера на электронных лампах и с памятью на магнитных сердечниках. Он получил название «Киев». При его разработке впервые был применен принцип упрощенного программирования - адресный язык.
В 1956 году бывшую лебедевскую лабораторию, переименованную в Вычислительный центр, возглавил В.М. Глушков (сегодня данное отделение действует как Институт кибернетики имени академика Глушкова НАН Украины). Именно под началом Глушкова «Киев» удалось завершить и ввести в эксплуатацию. Машина остается на службе в Центре, второй образец компьютера «Киев» был приобретен и собран в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Московская область).
Виктор Михайлович Глушков
Впервые в истории применения компьютерной техники, с помощью «Киева» удалось наладить дистанционное управление технологическим процессами металлургического комбината в Днепродзержинске. Заметим, что объект испытаний был удален от машины почти на 500 километров. «Киев» был вовлечен в ряд экспериментов по искусственному интеллекту, машинному распознаванию простых геометрических фигур, моделированию автоматов для распознавания печатных и письменных букв, автоматическому синтезу функциональных схем. Под руководством Глушкова на машине была апробирована одна из первых систем управления базами данных реляционного типа («Автодиректор»).
Хотя основу устройства составляли те же электронные лампы, у «Киева» уже было феррит-трансформаторное ЗУ с объемом в 512 слов. Также аппарат использовал блок внешней памяти на магнитных барабанах с общим объемом в девять тысяч слов. Вычислительная мощность этой модели компьютера в триста раз превышала возможности МЭСМ. Структура команд - аналогичная (трехадресная на 32 операции).
«Киев» имел собственные архитектурные особенности: в машине был реализован асинхронный принцип передачи управления между функциональными блоками; несколько блоков памяти (ферритовая оперативная память, внешняя память на магнитных барабанах); ввод и вывод чисел в десятичной системе счисления; пассивное запоминающее устройство с набором констант и подпрограмм элементарных функций; развитая система операций. Устройство производило групповые операции с модификацией адреса для повышения эффективности обработки сложных структур данных.
В 1955 году лаборатория Рамеева переехала в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ под названием «Урал-1» - менее затратной, от того и массовой машины. Всего 1000 ламп с энергопотреблением в 10 кВт - это позволило существенно снизить производственные затраты. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было собрано 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру. Например, в центре управления полётами космодрома «Байконур».
«Урал 2-4» также был на электронных лампах, но уже использовал оперативную память на ферритовых сердечниках, выполнял по несколько тысяч операций в секунду.
Московский государственный университет в это время проектирует собственный компьютер - «Сетунь». Он также пошел в массовое производство. Так, на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких компьютеров.
«Сетунь» - электронно-вычислительное устройство на троичной логике. В 1959 году эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4,5 тысячи операций в секунду и потребляла 2,5 кВт энергии. Для этого использовались феррито-диодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954 году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1.
«Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР. При этом создание локальных и глобальных компьютерных сетей требовало максимальную совместимость устройств (т.е. двоичная логика). Будущее компьютеров стояло за транзисторами, тогда как лампы оставались пережитком прошлого (как когда-то механические реле).
«Сетунь»
«Днепр»
В свое время Глушкова называли новатором, он не раз выдвигал смелые теории в области математики, кибернетики и вычислительной техники. Многие из его инноваций были поддержаны и внедрены в жизнь еще при жизни академика. Но всецело оценить тот весомый вклад, который сделал ученый в развитие этих направлений, помогло время. С именем В.М. Глушкова отечественная наука связывает исторические вехи перехода от кибернетики к информатике, а там - к информационным технологиям. Институт кибернетики АН УССР (до 1962 года - Вычислительный центр АН УССР), возглавляемый выдающимся ученым, специализировался на усовершенствовании компьютерной вычислительной техники, разработке прикладного и системного программного обеспечения, систем управления промышленным производством, а также сервисов обработки информации прочих сфер деятельности человека. В Институте были развернуты масштабные исследования по созданию информационных сетей, периферии и компонентов к ним. Можно с уверенностью заключить, что в те годы усилия ученых были направлены на «покорение» всех основных направлений развития информационных технологий. При этом любая научно обоснованная теория тут же воплощалась в жизнь и находила свое подтверждение на практике.
Следующий шаг в отечественном компьютеростроении связан с появлением электронно-вычислительного устройства «Днепр». Этот аппарат стал первым для всего Союза полупроводниковым управляющим компьютером общего назначения. Именно на базе «Днепра» появились попытки серийного производства компьютерно-вычислительной техники в СССР.
Эта машина была разработана и сконструирована всего за три года, что считалось очень незначительным временем для такого проектирования. В 1961 году произошло переоснащение многих советских промышленных предприятий, и управление производством легло на плечи ЭВМ. Глушков позже попытался объяснить, почему удалось так быстро собрать аппараты. Оказывается, еще на стадии разработок и проектирования ВЦ тесно сотрудничал с предприятиями, где предполагалось установить компьютеры. Анализировались особенности производства, этапность, а также выстраивались алгоритмы всего технологического процесса. Это позволило более точно запрограммировать машины, исходя из индивидуальных промышленных особенностей предприятия.
Было проведено несколько экспериментов с участием «Днепра» по удаленному управлению производствами разной специализации: сталелитейным, судостроительным, химическим. Заметим, что в этот же период западные конструкторы спроектировали аналогичный отечественному полупроводниковый компьютер универсального управления RW300. Благодаря проектированию и введению в эксплуатацию ЭВМ «Днепр» удалось не только сократить дистанцию в развитии компьютерной техники между нами и Западом, но и практически ступать «нога в ногу».
Компьютеру «Днепр» принадлежит еще одно достижение: устройство производилось и использовалось как основное производственно-вычислительное оборудование на протяжении десяти лет. Это (по меркам компьютерной техники) достаточно значительный срок, так как для большинства подобных разработок этап модернизации и усовершенствования исчислялся пятью-шестью годами. Эта модель компьютера была настолько надежной, что ей было доверено отслеживать экспериментальный космический полет шатлов «Союз-19» и «Аполлон», состоявшийся в 1972 году.
Впервые отечественное компьютеростроение вышло на экспорт. Также был разработан генеральный план строительства специализированного завода по производству вычислительной компьютерной техники - завод вычислительных и управляющих машин (ВУМ), расположенный в Киеве.
А в 1968 году небольшой серией была выпущена полупроводниковая ЭВМ «Днепр 2». Эти компьютеры имели более массовое назначение и использовались для выполнения различных вычислительных, производственных и планово-экономических задач. Но серийное производство «Днепр 2» было вскоре приостановлено.
«Днепр» отвечал следующим техническим характеристикам:
- двухадресная система команд (88 команд);
- двоичная система счисления;
- 26 двоичных разрядов с фиксированной запятой;
- оперативное запоминающее устройство на 512 слов (от одного до восьми блоков);
- вычислительная мощность: 20 тысяч операций сложения (вычитания) в секунду, 4 тысячи операций умножения (деления) в тех же временных частотах;
- размер аппарата: 35-40 м 2 ;
- энергопотребление: 4 кВт.
«Промінь» и ЭВМ серии «МИР»
1963 год становится переломным для отечественного компьютеростроения. В этот год на заводе по производству вычислительных машин в Северодонецке производится машина «Промінь» (с укр. - луч). В этом аппарате впервые были использованы блоки памяти на металлизированных картах, ступенчатое микропрограммное управление и ряд других инноваций. Основным назначением этой модели компьютера считалось произведение инженерных расчетов различной сложности.
Украинский компьютер «Промінь» («Луч»)
За «Лучом» в серийное производство поступили компьютеры «Промінь-М» и «Промінь-2»:
- объем ОЗУ: 140 слов;
- ввод данных: с металлизированных перфокарт или штекерный ввод;
- количество одномоментно запоминающихся команд: 100 (80 - основные и промежуточные, 20 - константы);
- одноадресная система команд с 32 операциями;
- вычислительная мощность – 1000 простейших задач в минуту, 100 вычислений по умножению в минуту.
Сразу за моделями серии «Промінь» появилось электронно-вычислительное устройство с микропрограммным выполнением простейших вычислительных функций - МИР (1965 г.). Заметим, что в 1967 году на мировой технической выставке в Лондоне машина МИР-1 получила достаточно высокую экспертную оценку. Американская компания IBM (ведущий мировой производитель-экспортер компьютерной техники в то время) даже приобрел несколько экземпляров.
МИР, МИР-1, а за ними вторая и третья модификации были поистине непревзойденным словом техники отечественного и мирового производства. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными компьютерами обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти во много раз. На этой машине впервые в практике отечественного компьютеростроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером. Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины.
С появлением этой серии устройств в работу был внедрен новый «машинный» язык программирования - «Аналитик». Алфавит для ввода состоял из заглавных русских и латинских букв, алгебраических знаков, знаков выделения целой и дробной части числа, цифры, показателей порядка числа, знаков препинания и так далее. При вводе информации в машину можно было пользоваться стандартными обозначениями элементарных функций. Русские слова, например, «заменить», «разрядность», «вычислить», «если», «то», «таблица» и другие использовались для описания вычислительного алгоритма и обозначения формы выходной информации. Любые десятичные значения можно было вводить в произвольной форме. Все необходимые параметры вывода программировались в период постановки задач. «Аналитик» позволял работать с целыми числами и массивами, редактировать введенные или уже запущенные программы, менять разрядность вычислений путем замены операций.
Символическая аббревиатура МИР была ни чем иным, как аббревиатура основного назначения устройства: «машина для инженерных расчетов». Эти устройства принято считать одними из первых персональных компьютеров.
Технические параметры МИР:
- двоично-десятичная система счисления;
- фиксированная и плавающая запятая;
- произвольная разрядность и длина производимых расчетов (единственное ограничение накладывал объем памяти - 4096 символов);
- вычислительная мощность: 1000-2000 операций в секунду.
Ввод данных осуществлялся за счет печатающего клавиатурного устройства (электрической машинки Zoemtron), идущего в комплекте. Соединение комплектующих происходило посредством микропрограммного принципа. В последствии благодаря этому принципу удалось усовершенствовать как сам язык программирования, так и прочие параметры устройства.
Супермашины серии «Эльбрус»
Выдающийся советский разработчик В.С. Бурцев (1927-2005 гг.) в истории отечественной кибернетики считается главным конструктором первых в СССР суперкомпьютеров и вычислительных комплексов для систем управления реального времени. Он разработал принцип селекции и оцифровки сигнала радиолокации. Это позволило произвести первую в мире автоматическую съемку данных с обзорной радиолокационной станции для наведения истребителей на воздушные цели. Успешно проведенные эксперименты по одновременному сопровождению нескольких целей легли в основу создания систем автонаведения на цель. Такие схемы строились на базе вычислительных устройств «Диана-1» и «Диана-2», разработанных под руководством Бурцева.
Далее группа ученых разработала принципы построения вычислительных средств противоракетной обороны (ПРО), что привело к появлению радиолокационных станций точного наведения. Это был отдельный высокоэффективный вычислительный комплекс, позволяющий с максимальной точностью производить автоматическое управление за сложными, разнесенными на большие расстояния объектами в режиме онлайн.
В 1972 году для нужд ввозимых комплексов противовоздушной обороны были созданы первые вычислительные трехпроцессорные машины 5Э261 и 5Э265, построенные по модульному принципу. Каждый модуль (процессор, память, устройство управления внешними связями) был полностью охвачен аппаратным контролем. Это позволило осуществлять автоматическое резервное копирование данных в случае, если происходили сбои или отказ в работе отдельных комплектующих. Вычислительный процесс при этом не прерывался. Производительность данного устройства была для тех времен рекордной - 1 млн операций в секунду при очень малых размерах (менее 2 м 3). Эти комплексы в системе С-300 по сей день используются на боевом дежурстве.
В 1969 году была поставлена задача разработать вычислительную систему с производительностью 100 млн операций в секунду. Так появляется проект многопроцессорного вычислительного комплекса «Эльбрус».
Разработка машин «запредельных» возможностей имела характерные отличия наряду с разработками универсальных электронно-вычислительных систем. Здесь предъявлялись максимальные требования как к архитектуре и элементной базе, так и к конструкции вычислительной системы.
В работе над «Эльбрусом» и рядом предшествующих им разработок ставились вопросы эффективной реализации отказоустойчивости и непрерывного функционирования системы. Поэтому у них появились такие особенности, как многопроцессорность и связанные с ней средства распараллеливания ветвей задачи.
В 1970 году началось плановое строительство комплекса.
В целом «Эльбрус» считается полностью оригинальной советской разработкой. В него были заложены такие архитектурные и конструкторские решения, благодаря которым производительность МВК практически линейно возрастала при увеличении числа процессоров. В 1980 году «Эльбрус-1» с общей производительностью 15 млн операций в секунду успешно прошел государственные испытания.
МВК «Эльбрус-1» стал первой в Советском Союзе ЭВМ, построенной на базе ТТЛ-микросхем. В программном отношении ее главное отличие - ориентация на языки высокого уровня. Для данного типа комплексов были также созданы собственная операционная система, файловая система и система программирования «Эль-76».
«Эльбрус-1» обеспечивала быстродействие от 1,5 до 10 млн операций в секунду, а «Эльбрус-2» - более 100 млн операций в секунду. Вторая ревизия машины (1985 год) представляла собой симметричный многопроцессорный вычислительный комплекс из десяти суперскалярных процессоров на матричных БИС, которые выпускались в Зеленограде.
Серийное производство машин такой сложности потребовало срочного развертывания систем автоматизации проектирования компьютеров, и эта задача была успешно решена под руководством Г.Г. Рябова.
«Эльбрусы» вообще несли в себе ряд революционных новшеств: суперскалярность процессорной обработки, симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных - все эти возможности появились в отечественных машинах раньше, чем на Западе. Созданием единой операционной системы для многопроцессорных комплексов руководил Б.А. Бабаян, в свое время отвечавший за разработку системного программного обеспечения БЭСМ-6.
Работа над последней машиной семейства, «Эльбрус-3» с быстродействием до 1 млрд. операций в секунду и 16 процессорами, была закончена в 1991 году. Но система оказалась слишком громоздкой (за счет элементной базы). Тем более, что на тот момент появились более экономически выгодные решения строительства рабочих компьютерных станций.
Вместо заключения
Советская промышленность была в полной мере компьютеризирована, но большое количество слабо совместимых между собой проектов и серий привело к некоторым проблемам. Основное «но» касалось аппаратной несовместимости, что мешало созданию универсальных систем программирования: у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Да и массовым серийное производство советских компьютеров вряд ли можно назвать (поставки происходили исключительно в вычислительные центры и на производство). В то же время отрыв американских инженеров увеличивался. Так, в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Силиконовая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.
В 1968 году была принята государственная директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически. По его мнению, путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Но другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого стало выполнение программы «Ряд» - разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360.
Результат работы центра - появление в 1971 году компьютеров серии ЕС. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование отечественных машин начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.