Эниак

Содержание

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК — скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind (англ.), использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.


Древо родственных связей ранних компьютеров 50-х и 60-х годов. Корнем, от которого растут все остальные компьютеры, является ENIAC

Персональный компьютер

ПК использует микропроцессор (интегральная схема) в качестве единственного центрального процессора, выполняющего все логические и арифметические операции. Эти компьютеры относят к вычислительным машинам четвертого и пятого поколения. Помимо ноутбуков, к переносным микрокомпьютерам относят и карманные компьютеры — палмтопы. Основными признаками ПК являются шинная организация системы, высокая стандартизация аппаратных и программных средств, ориентация на широкий круг потребителей.

V поколение ЭВМ и суперкомпьютеры

Сейчас ведутся интенсивные разработки ЭВМ V поколения. Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие «интеллектуализации» компьютеров — устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальными знаниями в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК — скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind, использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.

Древо родственных связей ранних компьютеров 50-х и 60-х годов. Корнем, от которого растут все остальные компьютеры, является ENIAC

Именно на этапе начала массового производства ЭВМ разрыв между нашей страной и Западом начал резко нарастать.


Купленная у «Фиата» платформа «Жигулей» устаревала десятки лет, а быстро прогрессирующие компьютеры — раз в несколько лет. Покупать за рубежом платформы можно было до бесконечности — они все равно постоянно отставали от последних западных. Время, нужное на внедрение в производство западных клонов, оказалось равно времени разработки на Западе новых машин.

Уже в конце 1970-х появились персональные компьютеры Apple (Apple I и II), а позднее — и других фирм. Сходные конструкции предлагались и в СССР — тот же «Микро-80», но реакция руководства страны на такие предложения была довольно сдержанной. Заместитель министра радиопромышленности СССР Николай Горшков в 1980 году сказал авторам «Микро»: «Ребята, хватит заниматься ерундой. Персонального компьютера не может быть. Могут быть персональный автомобиль, персональная пенсия, персональная дача. Вы вообще знаете, что такое ЭВМ? ЭВМ — это 100 квадратных метров площади, 25 человек обслуживающего персонала и 30 литров спирта ежемесячно!» Этими словами он не только вошел в историю, но и продемонстрировал ряд причин отставания советской электронной отрасли.

Чтобы успевать в технологической гонке с Западом, надо все время бежать просто для того, чтобы оставаться на том же самом месте. А чтобы догонять, надо бежать вдвое быстрее. Чиновники в Министерстве радиопромышленности просто не понимали, что в отрасли происходит быстрый прогресс, а молодые конструкторы никак не могли повлиять на мнение чиновников. Впрочем, некоторые клоны решений Apple и IBM даже успели запустить в производство в СССР, но они тут же устаревали, а после распада СССР компьютерная отрасль пришла в полное небрежение. Российский бизнес в 1990-х был готов вкладывать деньги в торговлю компьютерами, но никак не в такое капиталоемкое дело, как разработка и производство, например, новых процессоров.

В то же время в последние годы стали появляться объективные предпосылки к серьезному улучшению ситуации в отечественной радиоэлектронике. Сейчас, как и когда-то в советское время, во многих отраслях не приходится рассчитывать на поставки из-за рубежа. С другой стороны, наконец-то резко замедлился темп развития кремниевой электроники по всему миру. В таких условиях, даже без вложения крупных средств, вполне возможно создание систем, по уровню приближающихся к продукции лидеров мировой микроэлектроники. Скажем, отрабатываемый сейчас восьмиядерный «Эльбрус-8СВ» использует 28-нанометровый технологический процесс. Это значит, что разрешение оборудования, делающего полупроводниковые кристаллы для таких процессоров, равно 28 миллиардным метра, и примерно таким же по размеру выходит и минимальный возможный размер полупроводниковых элементов процессора.

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК — скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind, использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.


Древо родственных связей ранних компьютеров 50-х и 60-х годов. Корнем, от которого растут все остальные компьютеры, является ENIAC

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК — скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind (англ.), использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.

Древо родственных связей ранних компьютеров 50-х и 60-х годов. Корнем, от которого растут все остальные компьютеры, является ENIAC

Ну и где же российские Apple и IBM?

Несмотря на довольно бодрый старт и создание в СССР первых в истории компьютеров на полупроводниковой базе, поддерживать столь же высокий темп развития компьютерной техники в нашей стране не удалось. Проблемы начались после появления микропроцессоров — базовые элементы первых компьютеров с начала 70-х стало возможно размещать на одной кремниевой микросхеме (до того надо было собирать процессор из многих микросхем). Здесь уже нельзя было вручную собирать элементную базу — слишком уж мелкими деталями приходилось оперировать. Требовались радиоэлектронные фабрики, со временем — и вакуумные камеры для выращивания нужных кремниевых кристаллов. В то же самое время сменилась парадигма технологической гонки СССР со странами Запада. Сталинскому Советскому Союзу конца 40-х — начала 50-х никто не продал бы ЭНИАК: машину, на которой рассчитывают параметры водородной бомбы, не экспортируют. А за пределами США во времена Брука и Рамеева работающих цифровых ЭВМ вообще не было. Поэтому, чтобы иметь хоть какие-то компьютеры, их приходилось делать самим.

Брежневская эпоха резко изменила ситуацию. СССР вышел на масштабный экспорт нефти, и на высшем уровне многие технические проблемы захотели решить методом покупки технологии и оборудования на Западе — это было если не дешевле, то точно проще, чем создавать такие технологии внутри страны. Так появились ВАЗ, КАМАЗ и первые ЭВМ на базе клонов западных микропроцессоров. Оборудование для выпускавших их заводов тоже завозилось из-за рубежа.

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК — скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind (англ.), использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.


Древо родственных связей ранних компьютеров 50-х и 60-х годов. Корнем, от которого растут все остальные компьютеры, является ENIAC

Если тот же ЭНИАК применялся для создания термоядерной бомбы (советская создавалась без цифровых компьютеров), то «эмки» разошлись по научным учреждениям, которые не могли себе позволить огромных специально построенных машинных залов.

Кроме научных расчетов, Брук предложил их использовать как управляющие машины сложных индустриальных и энергетических установок, оперировать которыми вручную было чрезвычайно трудно — слишком много для этого надо было учитывать параметров. Например,  электростанций, химических реакторов и тому подобного. Как бы сейчас сказали, он впервые предложил внедрение промышленных компьютеров.

Если М-1 и М-2 были построены в одном экземпляре и потеряли практическое значение уже в 1960-х, то линия ЭВМ М-3, с рядом модификаций, была востребована до конца 1960-х годов и оказалась весьма долгоживущей.

На следующем рисунке показано, каковы должны быть связи между устройствами компьютера согласно принципам фон Неймана (одинарные линии показывают управляющие связи, пунктир — информационные).

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.

Возможности машин первого поколения были достаточно скромны. Так, быстродействие их по нынешним понятиям было малым: от 100 («Урал-1») до 20 000 операций в секунду (М-20 в 1959 году). Эти цифры определялись в первую очередь инерционностью вакуумных ламп и несовершенством запоминающих устройств. Объем оперативной памяти был крайне мал – в среднем 2 048 чисел (слов), этого не хватало даже для размещения сложных программ, не говоря уже о данных. Промежуточная память организовывалась на громоздких и тихоходных магнитных барабанах сравнительно небольшой емкости (5 120 слов у БЭСМ-1). Медленно работали и печатающие устройства, а также блоки ввода данных. Если же остановиться подробнее на устройствах ввода-вывода, то можно сказать, что с начала появления первых компьютеров выявилось противоречие между высоким быстродействием центральных устройств и низкой скоростью работы внешних устройств. Кроме того, выявилось несовершенство и неудобство этих устройств. Первым носителем данных в компьютерах, как известно, была перфокарта. Затем появились перфорационные бумажные ленты или просто перфоленты. Они пришли из телеграфной техники после того, как в начале XIX в. отец и сын из Чикаго Чарлз и Говард Крамы изобрели телетайп.

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.

[править] Дополнение

Год выпуска Имя компьютера Создатель Примечания
1834 Аналитическая машина Беббидж Первая попытка построить цифровой компьютер
1936 Z1 Зус Первая релейная вычислительная машина
1943 COLOSSUS Британское правительство Первый электронный компьютер
1944 Mark 1 Айкен Первый американский многоцелевой компьютер
1946 ENIAC 1 Экерт/Моушли С этой машины начинается история современных компьютеров
1949 EDSAC Уилкс Первый компьютер с программами, хранящимися в памяти
1951 Whirlwind I МТИ Первый компьютер реального времени
1952 IAS Фон Нейман Этот проект используется в большинстве современных компьютеров
1960 PDP — 1 DEC Первый мини — компьютер (продано 50 экземпляров)
1961 1401 IBM Очень популярный маленький компьютер
1962 7094 IBM Очень популярная небольшая вычислительная машина
1963 B5000 Burroughs Первая машина, разработанная для языка высого уровня
1964 360 IBM Первое семейство компьютеров
1964 6600 CDC Первый суперкомпьютер для научных расчетов
1965 PDP-8 DEC Первый мини-компьютер массового потребления
1970 PDP-11 DEC Эти мини-компьютеры доминировали на рынке в конце 70-х
1974 8080 Intel Первый универсальный 8-разрядный компьютер на микросхеме
1974 CRAY-1 Cray Первый векторный суперкомпьютер
1978 VAX DEC Первый 32-разрядный суперминикомпьютер
1981 IBM PC IBM Началась эра современных персональных компьютеров
1981 Osborne-1 Osborne Первый портативный компьютер
1983 Lisa Apple Первый ПК с графическим пользовательским интерфейсом
1985 386 Intel Первый 32-разрядный предшественник линейки Pentium
1985 MIPS MIPS Первый компьютер RISC
1987 SPARC Sun Первая рабочая станция RISC на основе процессора SPARC
1990 RS6000 IBM Первый суперскалярный компьютер
1992 Alpha DEC Первый 64-разрядный ПК
1993 Newton Apple Первый карманный компьютер

Для чего применялись первые советские ЭВМ?

Благодаря малым габаритам и энергопотреблению машины Брука стали использовать не только для специализированных расчетов военно-прикладного значения. Еще в проекте 1948 года, написанном им совместно с Рамеевым, ученый описал пользу компьютера как для чисто военных расчетов (как в случае с ЭНИАК), так и для решения задач криптографии, обеспечения нерасшифровываемой специальной военной и правительственной связи. Там же было предложено использовать ЭВМ для моделирования метеорологических процессов и более точного прогноза погоды (в то время эта тема  рассматривалась как в первую очередь военная). По всем этим направлениям советские ЭВМ вполне успешно использовались уже с 1950—1960-х.

Техническое описание

По настоянию президента IBM Томаса Дж. Уотсона, вложившего в создание «Марк I» 500 тысяч долларов, машина была заключена в корпус из стекла и нержавеющей стали. Компьютер содержал около 765 тысяч деталей (электромеханических реле, переключателей и т. п.), достигал в длину почти 17 м (машина занимала в Гарвардском университете площадь в несколько десятков квадратных метров), в высоту — более 2,5 м и весил около 4,5 тонны. Общая протяжённость соединительных проводов составляла почти 800 км. Основные вычислительные модули синхронизировались механически при помощи 15-метрового вала, приводившегося в движение электрическим двигателем мощностью в 5 л. с. (4 кВт).

Компьютер оперировал 72 числами, состоящими из 23 десятичных разрядов, делая по 3 операции сложения или вычитания в секунду. Умножение выполнялось в течение 6 секунд, деление — 15,3 секунды, на операции вычисления логарифмов и выполнение тригонометрических функций требовалось больше минуты.

Фактически «Марк I» представлял собой усовершенствованный арифмометр, заменявший труд примерно 20 операторов с обычными ручными устройствами, однако из-за наличия возможности программирования некоторые исследователи называют его первым реально работавшим компьютером. На самом деле, машина начала работать через два года после того, как в Германии немецкий изобретатель Конрад Цузе создал вычислительную машину Z3.

«Марк I» последовательно считывал и выполнял инструкции с перфорированной бумажной ленты. Компьютер не умел выполнять условные переходы, из-за чего каждая программа представляла собой довольно длинный ленточный рулон. Циклы (англ. loops — петли) организовывались за счёт замыкания начала и конца считываемой ленты (то есть действительно за счёт создания петель). Принцип разделения данных и инструкций получил известность, как гарвардская архитектура.

Однако главным отличием компьютера «Марк I» было то, что он был первой полностью автоматической вычислительной машиной, не требовавшей какого-либо вмешательства человека в рабочий процесс.

На церемонии передачи компьютера Говард Эйкен не упомянул о какой-либо роли IBM в создании машины. Томас Уотсон был разозлён и недоволен этим поступком Эйкена, поэтому прекратил их дальнейшее сотрудничество. Данное IBM название «Automatic Sequence Controlled Calculator» Эйкен, будучи старшим военно-морским офицером, заменил на стандартное наименование для вооружения и военной техники флота «Mark I» (то есть, первый образец из данной серии, поступивший на дежурство), а компания приступила к созданию нового компьютера «SSEC» уже без участия Говарда Эйкена.

В свою очередь, Говард Эйкен также продолжил работу над созданием новых вычислительных машин. За «Марком I» последовал «Марк II», затем в сентябре 1949 года «Марк III/ADEC», а в 1952 году — «Марк IV».


С этим читают