Каким он был — самый первый компьютер в мире. Самый первый компьютер - ENIAC 1946 год создание первого компьютера

Машина Эниак (ENIAC, аббревиатура от Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный цифровой интегратор и вычислитель), подобно Марк-1 Говарда Эйкена, также предназначалась для решения задач баллистики. Но в итоге она оказалась способной решать задачи из самых различных областей.
ENIAC
С самого начала войны сотрудники Лаборатории баллистических исследований министерства обороны США, расположенной в районе Абердинского полигона, шт. Мэриленд, трудились над созданием баллистических таблиц, столь необходимых артиллеристам на полях сражений. Значение этих таблиц трудно переоценить. С их помощью артиллеристы могли делать поправки при наводке орудия с учетом расстояния до цели, ее высоты над уровнем моря, а также метеорологических условий - ветра и температуры воздуха. Однако для построения таблиц требовались очень длинные и утомительные вычисления - для расчета лишь одной траектории приходилось выполнять минимум 750 операций умножения, а каждая таблица включала не менее 2000 траекторий. Правда, дифференциальный анализатор позволил несколько ускорить расчеты, но это устройство давало лишь приближенные результаты, для уточнения которых привлекались затем десятки людей, работавших с обычными настольными калькуляторами.
Война разрасталась, военные разработки требовали ускорения, лаборатория не справлялась с работой и в конце концов вынуждена была обратиться за помощью. В расположенном неподалеку Высшем техническом училище Пенсильванского университета был создан вспомогательный вычислительный центр. Училище располагало дифференциальным анализатором, однако двое сотрудников вычислительного центра, Джон У. Мочли и Дж. Преспер Эккерт, вознамерились придумать кое-что получше.

Джон У. Мочли(слева) и Дж. Преспер Эккерт(справа)
Мочли, физик, увлекавшийся метеорологией, давно мечтал о создании устройства, которое позволило бы применить статистические методы для прогнозирования погоды. Перед войной он смастерил несколько простых цифровых счетных устройств на электронных лампах. Возможно, интерес к электронным вычислительным машинам возник у него под влиянием идей Джона Атанасоффа, работавшего в шт. Айова. В июне 1941 г. Мочли в течение пяти дней гостил у Атанасоффа, наблюдая, как тот вместе со своим помощником Клиффордом Берри трудился над прототипом компьютера, содержащим около З00 электронных ламп.
Существенным или нет оказалось влияние Атанасоффа - позже этот вопрос стал предметом судебной тяжбы, - но вдохновил Мочли на эту работу Прес Эккерт. Моложе Мочли на 12 лет Эккерт был поистине виртуозом в технике. В возрасте восьми лет он построил миниатюрный приемник. Как вспоминал позднее Мочли, Эккерт убедил его, что «мечты О компьютере можно осуществить на практике».
В августе 1942 г. Мочли написал нечто вроде заявки на пяти страничках, где вкратце изложил их совместное с Эккертом предложение о создании быстродействующего компьютера на электронных лампах. Заявка затерялась в инстанциях. Однако через несколько месяцев лейтенант Герман Голдстейн, прикомандированный к училищу военный представитель, случайно услышал об этой идее. В то время армия крайне нуждалась в новых баллистических таблицах. Артиллеристы сообщали из Северной Африки, что из-за очень мягкого грунта орудия далеко откатываются при отдаче и снаряды не достигают цели.

Голдстейн, до войны преподававший математику в Мичиганском университете, сразу же оценил значение предлагаемого проекта компьютера и начал хлопотать от имени военного командования, чтобы проект приняли к разработке. Наконец, 9 апреля 1943 г. - в день, когда Эккерту исполнилось 24 года, - армия заключила с училищем контракт на 400 тыс. долл., предусматривающий создание компьютера Эниак.
Группа специалистов, работавшая над этим проектом, в конечном счете выросла до 50 человек. Мочли был главным консультантом проекта, Эккерт - главным конструктором. Разные по своему характеру и привычкам эти два человека прекрасно дополняли друг друга. Быстрый и общительный Мочли генерировал идеи, а сдержанный, хладнокровный и осторожный Эккерт подвергал эти идеи строгому анализу, желая убедиться, что они действенны. «Он обладал потрясающей способностью переводить все на практический уровень, пользуясь простыми техническими средствами, - так охарактеризовал Эккерта один из членов группы, - Преспер был не тем человеком, который мог бы потеряться в тысяче уравнений».
Конструкция машины выглядела фантастически сложной - предполагалось, что она будет содержать 17468 ламп. Такое обилие ламп отчасти объяснялось тем, что Эниак должен был работать с десятичными числами. Мочли предпочитал десятичную систему счисления, ибо хотел, чтобы «машина была понятна человеку». Однако столь большое количество ламп, которые, перегреваясь, выходили из строя, приводили к частым поломкам. При 17 тыс. ламп, одновременно работающих с частотой 100 тыс. импульсов в секунду, ежесекундно возникало 1,7 млрд. ситуаций, в которых хотя бы одна из ламп могла не сработать. Экерт разрешил эту проблему, позаимствовав прием, который широко использовался при эксплуатации больших электроорганов в концертных залах: на лампы стали подавать несколько меньшее напряжение, и количество аварий снизилось до одной-двух в неделю.

Экерт разработал также программу строгого контроля исправности аппаратуры. Каждый из более чем 100 тыс. электронных компонентов 30-тонной машины подвергался тщательной проверке, затем все они аккуратно расставлялись по местам и запаивались, а иногда и перепаивались не раз. Эта работа потребовала большого напряжения сил всех членов группы, включая Мочли, ее «мозговой центр».

В конце 1945 г., когда ENIAC был наконец собран и готов к проведению первого официального испытания, война, нуждам которой он был призван служить, окончилась. Однако сама задача, выбранная для проверки машины, - расчеты, которые должны были ответить на вопрос о принципиальной возможности создания водородной бомбы, - указывала на то, что роль компьютера в послевоенные годы и годы «холодной войны» не снижалась, а скорее возрастала.
Эниак успешно выдержал испытания, обработав около миллиона перфокарт фирмы IBM. Спустя два месяца машину продемонстрировали представителям прессы. По своим размерам (около 6 м в высоту и 26 м в длину) этот компьютер более чем вдвое превосходил Марк-1 Говарда Эйкена.
Эйкен Говард Хатауэй
Однако двойное увеличение в размерах сопровождалось тысячекратным увеличением в быстродействии. По словам одного восхищенного репортера, Эниак работал «быстрее мысли».

Не успел Эниак вступить в эксплуатацию, как Мочли и Эккерт уже работали по заказу военных над новым компьютером. Главным недостатком компьютера Эниак были трудности, возникавшие при изменении вводимых в него инструкций, т. е. программы. Объема внутренней памяти машины едва хватало для хранения числовых данных, используемых в расчетах. Это означало, что программы приходилось буквально «впаивать» в сложные электронные схемы машины. Если требовалось перейти от вычислений баллистических таблиц к расчету параметров аэродинамической трубы, то приходилось бегать по комнате, подсоединяя и отсоединяя сотни контактов, как на ручном телефонном коммутаторе. В зависимости от сложности программы такая работа занимала от нескольких часов до двух дней. Это было достаточно веским аргументом, чтобы отказаться от попыток использовать Эниак в качестве универсального компьютера.

ЭВМ 1-ого поколения. Эниак (ENIAC)

Начиная с 1943 года, группа специалистов под руководством Говарда Эйкена, Дж. Моучли и П. Эккерта в США начала конструировать вычислительную машину на основе электронных ламп, а не на электромагнитных реле. Эта машина была названа ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) и работала она в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1». ENIAC содержал 18 тысяч вакуумных ламп, весил 30 тонн и потреблял мощность 150 киловатт. ENIAC имел и существенный недостаток - управление им осуществлялось с помощью коммутационной панели, у него отсутствовала память, и для того чтобы задать программу приходилось в течение нескольких часов или даже дней подсоединять нужным образом провода. Худшим из всех недостатков была ужасающая ненадежность компьютера, так как за день работы успевало выйти из строя около десятка вакуумных ламп.

Чтобы упростить процесс задания программ, Моучли и Эккерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. В 1945 году к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине. В этом докладе фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров. Это первая действующая машина, построенная на вакуумных лампах, официально была введена в эксплуатацию 15 февраля 1946 года. Эту машину пытались использовать для решения некоторых задач, подготовленных фон Нейманом и связанных с проектом атомной бомбы. Затем она была перевезена на Абердинский полигон, где работала до 1955 года.

ENIAC стал первым представителем 1-го поколения компьютеров. Любая классификация условна, но большинство специалистов согласилось с тем, что различать поколения следует исходя из той элементной базы, на основе которой строятся машины. Таким образом, первое поколение представляется ламповыми машинами.

Практически все рекомендации фон Неймана впоследствии использовались в машинах первых трех поколений, их совокупность получила название «архитектура фон Неймана». Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 году английским исследователем Морисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 года Джон фон Нейман.

Новые машины первого поколения сменяли друг друга довольно быстро. В 1951 году заработала первая советская электронная вычислительная машина МЭСМ, площадью около 50 квадратных метров. МЭСМ имела 2 вида памяти: оперативное запоминающее устройство, в виде 4 панелей высотой в 3 метра и шириной 1 метр; и долговременная память в виде магнитного барабана объемом 5000 чисел.

Всего в МЭСМ было 6000 электронных ламп, а работать с ними можно было только после 1,5-2 часов после включения машины. Ввод данных осуществлялся с помощью магнитной ленты, а вывод - цифропечатающим устройством сопряженным с памятью. МЭСМ могла выполнять 50 математических операций в секунду, запоминать в оперативной памяти 31 число и 63 команды (всего было 12 различных команд), и потребляла мощность равную 25 киловаттам.

В 1952 году на свет появилась американская машина EDWAC. Стоит также отметить построенный ранее, в 1949 году, английский компьютер EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) - первую машину с хранимой программой. В 1952 году советские конструкторы ввели в эксплуатацию БЭСМ - самую быстродействующую машину в Европе, а в следующем году в СССР начала работать «Стрела» - первая в Европе серийная машина высокого класса.

Среди создателей отечественных машин в первую очередь следует назвать имена С.А. Лебедева, Б.Я. Базилевского, И.С. Брука, Б.И. Рамеева, В.А. Мельникова, М.А. Карцева, А.Н. Мямлина. В 50-х годах появились и другие ЭВМ: «Урал», М-2, М-3, БЭСМ-2, «Минск-1», - которые воплощали в себе все более прогрессивные инженерные решения.

ЭВМ первого поколения, эти жесткие и тихоходные вычислители, были пионерами компьютерной техники. Они довольно быстро сошли со сцены, так как не нашли широкого коммерческого применения из-за ненадежности, высокой стоимости, трудности программирования.

Сегодня компьютерная техника настолько глубоко вошла в жизнь людей, что она воспринимается как что-то обязательное и существующее давно в человеческом обществе. Однако самый первый компьютер в мире на самом деле появился совсем недавно. Особенно, если сравнить этот временной отрезок с историей человеческой цивилизации в целом, которая насчитывает многие тысячелетия.

ENIAC

Первым компьютером считается ENIAC. Это аббревиатура полного наименования устройства - электронный цифровой вычислитель и интегратор. На английском языке - Electronic Numerical Integrator And Computer. Эта электронная машина была введена в эксплуатацию в США в 1946 году. В изготовление ENIAC в масштабах того времени было вложено довольно много средств. Общая сумма инвестиций составила полмиллиона долларов.

Сооружение машины происходило в 1943-1945 годы, во время бушевавшей в то время II мировой войны. Как и большинство высокотехнологичных, современных изобретений компьютер создавали для военных нужд, а именно, артиллерии и авиации. Его основной задачей был обсчет баллистических таблиц. В дальнейшем умная техника стала применяться в проекте создания водородной бомбы, а также в мирных целях - для анализа излучений из космоса.

Левиафан

Если сравнить ENIAC с современными персональными компьютерами, то его можно назвать настоящим левиафаном. Его габариты были исполинскими, сопоставимыми с размерами самого крупного животного на земле - кита. В частности:

площадь 85 метров2;
масса 28 тонн;
длина 30 метров;
энергопотребление до 200 кВт;
количество электронных ламп - 19 тыс. штук.

Если сопоставить его энергопотребление с чем-то обычным, то оно равнялось с потребностями громадного супермаркета в зимнее время года. Компьютер состоял из 42 металлических шкафов, внутреннее содержимое которых охлаждалось множеством вентиляторов. Для диагностики аппаратуры было предусмотрено пять мобильных стоек на колесиках. И все это опутывалось множеством кабелей. Программирование и настройка самого первого компьютера в мире осуществлялись аналогично старинным шнуровым телефонным коммутаторам. Никаких клавиатур и мониторов. конечно, у него не было.

Как он работал

ENIAC собрали в штате Пенсильвания на территории университета Филадельфии. Его творцами были Джон Макли (разработал архитектуру компьютера) и Дж. Преспер Эккерт (воплотил в жизнь теоретические разработки Джона Макли).

Компьютер мог обрабатывать десятизначные числа. В его конструкции были электромеханические элементы: считыватель перфокарт и перфоратор. Они были нужны для вывода и ввода информации. Конечно, устройство часто выходило из строя из-за большого количества ламп, перегрева или повышенной влажности. Однако ENIAC проработал больше десятка лет и стал основательной базой для дальнейшего развития компьютерной техники.

Есть мнения, что благодаря этой умной машине воплотились в реальность мечты Готфрида Лейбница и задумки математика Дж. Фон Неймана о двоичном устройстве, решающем все вопросы ответами "да" или "нет". Конечно, до нее были и более ранние попытки в этой сфере, но именно сконструированный в США ENIAC с его функциональностью считают первым в мире компьютером.

ENIAC

Первая в мире электронно-вычислительная машина

ENIAC первая универсальная электронная цифровая вычислительная машина, на фото выше была установлена на полигоне Абердин, штат Мэриленд. Она весила около 30 тонн и занимала 15 000 квадратных метров жилой площади.

ENIAC содержал более 19 000 вакуумных трубок. Его вычислительная мощность составляла 5000 операций в секунду. Вследствие чего вычисления на ENIAC занимало длительное время. Операторы соединяли проводами разъемы плат для программирования необходимых операций и вводили числа, используемые в расчетах, поворачивая циферблаты, пока те не соответствовали правильной цифры.

По сегодняшним меркам, ENIAC был медленным, но в 60 раз быстрее, чем механические дифференциальные анализаторы, на замену которых он пришел и для своего времени этот компьютер стал большим достижением. ENIAC «правил» в области компьютерных технологий в период с 1949 по 1952 г., когда он служил в качестве основного компьютера для решения научных проблем нации. Это был главный инструмент вычисления всех баллистических таблиц для американской армии и ВВС.

ENIAC был перевезен в Научно-исследовательскую лабораторию баллистики (BRL) в 1946 году. Его практически не использовали для решения «сложных ядерных задач», но он занимался вычислением баллистических таблиц для ракетного полигона Уайт-Сэндс.

В научно-исседовательской лаборатории было много новинок. Около 1958/1959 BRL решила построить очень высокопроизводительная ЭВМ для научных расчетов. Им стал BRLESC (BRL Electronic Scientific Computer). Это был очень дорогой и мощный компьютер и создан на основе вакуумных ламп в то время, когда все коммерческие компьютеры переключались на выпуск полупроводниковых приборов.

BINAC

Следующей машиной, произведенной командой Eckert & Mauchly, стал Binac, компьютер специального назначения. Создан был только в одном экземпляре. Binac воплотил четыре важных новшества:

первый компьютер, который использовал параллельную вместо последовательной логику;
первый компьютер, который можно запрограммировать изнутри;
первый компьютер, который использовал магнитную ленту;
первый компьютер, который был построен на полупроводниковых элементах.

Внутреннее программирование устранило длительную и утомительную задачу изменения поставленной задачи, пересоединяя кабелей открытой проводки.

В системах параллельной логики, если хотите сложить два трехзначных числа, каждое число обозначает три схемы сложения, одно для каждого столбца. В последовательной машине столбцы добавлены по одному, последовательно. Такое устройство уменьшило количество элементов системы, что привело к улучшению отказоустойчивости компьютера и удешевило его.

В Binac использовалось ограничение по диаметру катушек магнитной ленты. Небольшие, двух дюймовые катушки стали предшественниками сложной системы ввода и хранения данных на магнитной ленте.

Частично, Binac достиг скорости вычислений, сравнимых со скоростью последовательных машин, построенных на полупроводниковых диодах вместо вакуумных ламп.

Все последовательные машины представляли собой гигантские сети, коммутируемые проводами. Вакуумные трубки по-прежнему использовались для усиления сигналов, но первое использование кристалических диодов, еще в 1948 году, легло в основу современных полупроводниковых компьютеров с их значительно увеличившейся скоростью обработки информации и значительно уменьшившимися размерами, мощностью и требованиями к охлаждению.

Память, используемая в BINAC, был ртутный бак. Конструкция этого устройства хранения была основана на очень простом принципе: электрический импульс может быть преобразован в звуковой импульс (с помощью пьезоэлектрического кристалла кварца). Звуковой импульс проходит сквозь бак, заполненый ртутью на относительно низкой скорости и может быть снова преобразован в электрический импульс другим кристаллом, усилен и передан обратно в резервуар. «Бит» информации продолжает циркулировать до тех пор, пока его не затребует компьютер. Mercury Delay Memory также использовался в Univac

Свой день компьютерщики отмечают 14 февраля. Именно в этот февральский день 1946 года в Америке был запущен первый в мире реально программируемый электронный компьютер ENIAC. ENIAC весил 30 тонн и состоял из 18 тысяч электронных ламп. ENIAC по сравнению с современным ПК был просто черепахой - его быстродействие было всего 5 000 операций в секунду. Компьютер проработал девять лет до 1955 года.

До него в мире существовали и более ранние модели компьютеров, но все они были экспериментальными вариантами не получившими практического использования. Если смотреть в корень, то первым компьютером была английская аналитическая машина Бэббиджа…

В 1912 году по проекту российского ученого математика А. Н. Крылова была создана первая машина предназначенная для работы с дифференциальными уравнениями.

За ней в 1927 году в Америке, в Массачусетском технологическом институте изобрели первый в своём роде аналоговый компьютер. В 1938 году в Германии выпускник Берлинского политехнического института инженер Конрад Цузе создал свою машину, названную впоследствии Z1. Соавтора изобретения звали Гельмут Шрейер. Z1 была программируемая полностью механическая цифровая машина. Её модель была пробной. Практического использования она не получила. В Берлинском Техническом музее можно увидеть её восстановленную версию. На её основе Конрад Цузе сразу же приступил к созданию её модификации Z2.

Первоначальное название его компьютеров было V1 и V2. На немецком это звучало как «Фау 1» и «Фау 2». Возникшая вскоре путаница с названиями немецких ракет привела к переименованию компьютеров Конрада Цузе.

Их стали называть Z1 и Z2. В 1941 году Конрад Цузе создаёт следующую вычислительную машину Z3. Она обладала уже практически всеми имеющимися у современного компьютера свойствами.

В 1942 году в американском университете штата Айова Джон Атанасов совместно со своим аспирантом Клиффордом Берри разрабатывает явившийся революционным электронный цифровой компьютер (Atanasoff-Berry Computer -ABC). Они приступают к его монтажу, но Атанасова призвали в действующую армию и монтаж ABC так и не был завершен. Недостроенный ABC увидел Джон Мочли и под впечатлением приступил к созданию своей ЭВМ Electronic Numerical Integrator And Computer - сокращенно ENIAC. В начале1943 года в Америке прошла успешные испытания другая вычислительная машина Марк I. Она была предназначенная для выполнения сложных баллистических расчётов американского ВМФ. Строго говоря Марк I ещё не был компьютером. В конце1943 года англичане запустили свою вычислительную машину Колосс. Он также не был компьютером. Машина была узкого назначения и успешно справлялась с расшифровкой секретных кодов Третьего Рейха. В 1944 году уже известный нам Конрад Цузе создал следующую, ещё более быструю версию своего компьютера - Z4.

Но признанным годом создания первой универсальной ЭВМ стал 1946 год, когда в Америке заработал ENIAC. ENIAC был первой реально выполняющей практические задания ЭВМ. В компьютере ENIAC была применена двоичная система исчисления, которую переняли от него все современные компьютеры.

Он разрабоатывался по заказу армии для решения одной из насущных задач военного времени. В артиллерии и авиации при бомбометании применялись баллистические таблицы. Для их составления работали целые отделы вычислителей. Они пользовались логарифмическими линейками и поэтому их выполняемое ими количество расчетов и их быстродействие не удовлетворяло огромные потребности армии в военное время. В начале 1943 года армия обратилась к кибернетикам с просьбой разработать концептуально новое программируемое вычислительное устройство. Так и был создан компьютер ENIAC.

7 полезных уроков, которые мы получили от компании Apple