Leta 1936 je ameriški fizik Howard Aiken, bodoči izdelovalec računalnika "Mark 1", začel graditi načrte za avtomatizirano računalniško napravo. Premik se je zgodil, ko je študiral za svojo disertacijo. Tema diplomskega dela je bila prostorska obremenitev. Kmalu je disertacijsko delo sestavljalo predvsem reševanje nelinearnih (diferencialnih) enačb. Edina metoda, ki je bila na voljo za numerično reševanje problemov, je razvoj izdelave elektromagnetnih namiznih kalkulatorjev. Članek bo obravnaval leto, v katerem se je pojavil prvi računalnik, ki se mu je treba zahvaliti za osnovo trenutne tehnologije.

Zgodovina ustvarjanja naprav

Ker je Ayken popolnoma spoznal, da je za izdelavo računalnika potrebno veliko denarja, se je odločil obrniti na enega največjih proizvajalcev mehanskih in elektromehanskih kalkulatorjev v ZDA - podjetje Monroe Calculating Machine Company. 22. aprila 1937 je glavnemu inženirju Chaseu predstavil svoje načrte za samodejni izračun na naslednjih področjih:

"štiri pravila aritmetike";

predhodno nastavljen nadzor zaporedja;

shranjevanje in shranjevanje ugotovljenih ali izračunanih vrednosti;

upravljanje zaporedja, ki se lahko samodejno odzove na izračunane rezultate ali znake, skupaj z natisnjenim vnosom vsega, kar se dogaja v avtu;

beleži vse izračunane rezultate.

Aiken je navdihnil energična podpora Chasea. Šel je k svojemu vodstvu v Monroeju in naredil vse, kar je bilo v njegovi moči, da bi jih prepričal o pravilnosti njegove izbire in idejah Aikena. Chase je zagotovil, da bo projekt "ogenj", čeprav bo to zahtevalo precejšnje stroške za izvedbo ideje. Imel je nekakšen vpogled in vizijo, da bi spoznal, da bi imel predlagani avtomobil neprecenljivo vrednost v poslovanju podjetja v prihodnjih letih. Kljub prepričevanju je bila avto zavrnjena.

Podpora projektom in neuspeh ideje

Monroejeva odločitev, da ne bo podprla projekta Aikena, je zagotovo bila udarec, vendar je bil učenjak navdihnjen s Chasejevo navdušenjem za novo idejo. Poleg tega je sam Chase povabil odvetnika, naj poišče pomoč profesorja Theodore Brown iz Harvarda, tesnega sodelavca Thomasa J. Watsona, predsednika IBM-a. Tako je Aiken vzpostavil uspešen stik z IBM-om. Brown je priporočil Aikenu višjemu inženirju IBM-a Bryceju, ki je odobril njegov projekt in priporočil, kako narediti računalnik in zgraditi avto za svoje sanje. Brycejeva misel je bila ključna za IBM in znanstvenik je dobil podporo predsednika Watsona, da je ustvaril Harvardski projekt.

Razvoj računalniške tehnologije

Aiken je pripravil uradni predlog z naslovom "Predlagani avtomat za avtomatsko računalništvo". Zasedal je 22 natisnjenih strani z dvojnim razmikom. Začel se je kratek zgodovinski dokument o pomožnih sredstvih za računanje, razpravi o mehanizmih Babbageja, sklicevanju na Shoiekove mehanizme za razlikovanje.Vieber in Grant. Kratek opis izuma izrezovanja, štetja, sortiranja in aritmetičnih strojev.
Znano je, da je Henry Babbage, sin Charlesa Babbageja, zbral približno šest majhnih predstavitvenih različic za motor avtomobila - kako bo izvajal zaporedne operacije in delo. Poslal je enega na Harvard. Aiken tudi opozarja, da so stroji, ki jih je izdelal IBM, vsak dan omogočili, da se v računih industrijskih podjetij po vsem svetu, kaj je Babbage želel doseči že dolgo nazaj. Potem se Ayken obrne na potrebo po močnejših metodah za izračun matematičnih znanosti. Na splošno je upodobil uporabo svoje računalniško-teoretične fizike, radia in televizije, astronomije, teorije relativnosti in celo hitro rastoče znanosti matematične ekonomije in sociologije.

Kaj znanost potrebuje?

Aiken je opredelil štiri konstruktivne značilnosti, ki razlikujejo običajne mehanizme za snemanje udarnih kartic in računalniških mehanizmov, kot jih zahteva znanost:

Stroj, zasnovan za matematiko, mora biti sposoben obvladovati pozitivne in negativne vrednosti, Računovodska oprema je skoraj v celoti namenjena nalogam s pozitivnimi številkami.

Računalniška tehnologija za matematične namene bi morala zagotavljati in uporabljati številne vrste transcendentnih funkcij (npr. Trigonometrične), eliptične, Besselove funkcije in verjetnostne funkcije.

Za matematiko mora računalnik delovati popolnoma samodejno.Pri izračunu vrednosti funkcije v njeni razširitvi v vrsti, vrednotenju formule ali numeričnem povezovanju (pri reševanju diferencialne enačbe), se mora proces, takoj ko je ustvarjen, nadaljevati neomejeno, dokler se ne pokrije obseg neodvisnih spremenljivk.

Računalniški stroji, namenjeni matematiki, bi morali imeti možnost izračuna vrstic namesto stolpcev, saj se pri numeričnem reševanju diferencialne enačbe pogosto izkaže, da je vrednost odvisna od prejšnjih vrednosti. To pravzaprav velja za obratno metodo, s katero lahko razpoložljiva računalniška oprema oceni funkcijo v fazah.

Prvi dve nalogi, postavljeni za nov stroj, sta bila izračun določenih integralov in tabel.

Razvoj in izvajanje naprav za vojaške namene

Leta 1944 je bil avto med vojno premeščen v mornarico. Po tem je postal uradna naprava v diviziji "Urad za ladje" pod poveljstvom Aikena. Avgusta je računalnik "Mark 1" delal z veliko pomorsko državo, vključno s številnimi častniki, med njimi Grace Hopper in Richard Bleich. Postali so veliki programerji. Bila je smešna zgodba, da je Grace Hopper, programerka na računalniku Mark I, našla prvo računalniško "napako": mrtev moljček, ki je prišel do Marka I, katerega krila so blokirala branje lukenj v papirnem traku. Beseda "napaka" je bila uporabljena za opis napake, vsaj od leta 1889, vendar je Hopper pripisal besedo"Odpravljanje napak" za opis dela pri odpravljanju programskih napak.

Leta 1944 in 1945 je računalnik "Mark 1" delal skoraj neprekinjeno 24 ur na dan, sedem dni v tednu. Težave med vojno, ki jih je moral avto rešiti, so bile raziskave magnetnih polj, povezanih z zaščito ladij iz magnetnih min, ter matematični vidiki načrtovanja in uporabe radarja. Nedvomno je bil najpomembnejši problem vojnega obdobja niz izračunov za implozije, ki so jih iz Los Alamosa pripeljali Johnu von Neumannu. Samo leto kasneje so se zaposleni zavedali, da so bili ti izračuni izvedeni v povezavi z razvojem atomske bombe. Izjemen uspeh in zaostanek pri delu na računalniku sta pripeljala do dejstva, da je mornarica v začetku leta 1945 zaprosila Aykena, da načrtuje in zgradi drugi tak avtomobil. Aiken je to storil. Računalnik je postal znan kot Mark II.

Značilnosti prve naprave

Računalnik Mark 1 je bil velikan - velik 25 metrov. Dolžina - 16 m in globina skoraj 1 m. Takšne velikosti prvih računalnikov nikogar niso presenetile, nasprotno, zaradi možnosti so svojo moč vsilile drugim:

Tehtal je pet ton.

Vsebuje 760000 podrobnosti.

Uporabili so 530 milj žic.

3000000 žičnih povezav.

3500 več relejev s 35000 stiki.

2225 metrov.

1484 stikal z 10 poli.

Na podlagi tehnologije, ki jo je razvil IBM leta 1944, so tradicionalni in poslovni poslovni stroji uporabljali tradicionalne IBM-ove komponente, kot soelektromagnetni releji, števci, odmični kontakti, perforatorji in električni pisalni stroji. Prav tako so bili prisotni elementi nove zasnove, vključno s releji in števci, ki v IBM-ovem avtomobilu še niso bili uporabljeni.
Bili so manjši in hitrejši. Vhodni podatki so bili sestavljeni iz udarnega traku, izhod pa je bil serija štancanih kartic ali izpisov iz standardnega električnega stroja IBM. Delo računalnika je poganjalo dolgo, vodoravno, neprekinjeno vrtljivo gred, ki je izdala rum, ki je bil opisan kot hrup velikega šivalnega stroja. Gred je nosila približno 3 vrtljaje na sekundo. Skladiščne in računalniške naprave so izdajale besede z dolžino 23 decimalnih mest, četrtič pa je bil rezerviran za algebraični znak. Izračuni so bili opravljeni v decimalnih številkah z določeno decimalno vejico.

Kakšen je bil avto prejšnjega stoletja?

Stroj je sestavljen iz 7 glavnih modulov, ki se nahajajo od leve proti desni:

Dva odseka po 60 registrov za vnos številskih podatkov (konstante, ki se pojavljajo v kateri koli algebraični ali diferencialni enačbi), vsaka vsebuje 24 stikal ustreznih 23 številk in 1 za znak (plus /minus). Lokacija vsakega od teh 60 registrov je bila dodeljena številki, tako da bi ljudje lahko uporabili to lokacijo v skladu z navodili za oštevilčenje, ki se kliče med izračunom. Pri vseh težavah jih je treba namestiti ročno.

Sedem odsekov, ki vsebujejo 72 dodatnih registrov (ti akumulatorji, kerne samo shranjevanje številk, temveč tudi zbiranje in odštevanje; dejansko odštevanje se izvede z dodajanjem).

Vsak register je sestavljalo 24 elektromagnetnih nasprotnih koles, ki ponavadi zagotavljajo zmogljivost za 23-mestna števila, pri čemer je eno mesto rezervirano za znak. Ta drugi niz panelov vključuje skladišče in enoto za obdelavo podatkov. Za dodajanje in odštevanje potrebujete 1 cikel naprave (približno 330 ms).

​​

70 akumulatorji za splošno rabo, 2 - posebni namen. Zelo zanimiva je zadnja baterija, s katero lahko naredite nekaj podobnega predstavitvi pogojnega operatorjevega signala (po primerjanju dveh številk).

Vendar pa je bil močnejši signal dodan programabilnemu računalniku po letu 1945, ko je bil zgrajen drugi čitalnik trakov za ekipe. Najbolj desno so električni pisalni stroji, čitalnik magnetnih trakov za ekipe in kladivo. Pisalni stroj je natisnil končno rešitev problema. Kartica se avtomatsko razbije s podatki. Trak ima 24 stolpcev (to je 24 odprtin v vrsti). Ena vrsta podatkov je zahtevala 4 vrstice (23 številskih elementov in 1 za znak za vsako številko, vsak položaj je zahteval 4 luknje, 24 x 4 = 96).

Glavne funkcije naprave

Prva generacija računalnikov je bila opremljena s štirimi čitalniki. Ena je bila uporabljena za poučevanje avtomobila, drugi trije pa so vsebovali tabelo funkcij in lahko po potrebi zagotovijo vrednost. Podana je bila tudi interpolacija vrednosti, navedenih na trakovih. Torejvgrajene "podprograme" (kot so se imenovali Aiken), ki vključujejo preoblikovanje števila z vgrajeno funkcijo (kot je sinus, eksponent, logaritem ali seštevek). Značilnosti "Mark 1" predpostavlja, da bo avto trajal približno 10 let. Vendar je še naprej delovala na Harvardu 14 let po vojni in opravljala koristno delo. In le do leta 1959 se je naprava končno "upokojila". V tem času je bil tudi predmet praktičnega pouka za več študentov na Harvardu, kjer je Aiken ustvaril inovativen program, ki se je kasneje imenoval računalništvo - s tečaji za študente in podiplomske študente, ki gredo na magisterij ali doktorat filozofije. Na to temo so bile predstavljene številne pomembne osebnosti v računalniškem svetu o Harvardu in Marku I.

Napredek pred tehnologijo - pojav novih "pametnih" avtomobilov

Če pogledamo nazaj, lahko rečemo, v katerem letu se je prvi računalnik dejansko pojavil. Toda največja vrednost "Marka I" je bila, da je bil to prvi popolnoma avtomatski računalnik, ki ni zahteval človeškega poseganja v potek dela, izvaja samodejno zaporedje izračunov v skladu s programom in to brez napak. Howard Eiken je še naprej delal na ustvarjanju novih računalnikov. Marku 1 je sledil Mark II, nato marca 1949, Mark III /ADEC in leta 1952 Mark IV. IBM je začel ustvarjati nov računalnik SSEC brez sodelovanja Howarda Aykena.

Izboljšanje tehnologije in inovacij pri delu

\ tKer je prvi računalnik uporabljal mehansko in relejno tehnologijo, je bilo delo zelo počasno. Novi "Mark" je dosegel rezultate hitreje kot običajne računalniške tehnike, vendar ne tako hitro kot stroji, ki so bili kmalu predstavljeni svetu. Med njimi je bil tudi ENIAC. Za dodajanje ali odštevanje potrebujete en cikel stroja, ki traja približno 03 sekund. Množenje je zahtevalo 20 ciklov ali 6 sekund, delitev pa bi lahko trajala do 51 ciklov ali več kot 15 sekund. Zaradi tega je bila v kasnejših modelih delitev nadomeščena z množenjem vzajemnih količin. Čeprav je bil Mark I počasen, ni bil samo programiran za določeno operacijo, ampak tudi univerzalen. Čeprav je bil ENIAC v svoji prvotni zasnovi omejen z nalogo izračunavanja balističnih tabel, se je "Mark I" lahko prilagodil na večje število vgrajenih aplikacij.