Как создавались первые серийные советские эвм

Самые первые приспособления для счёта

Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, – десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков.

С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления (десятичная – в Индии, шестидесятиричная – в Вавилоне).

Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.

В Китае в IV столетии нашей эры появились семикосточковые счёты – суанпан (суаньпань). На прямоугольную деревянную раму натягивались проволочки или верёвки — от девяти и более. Ещё одна проволочка (верёвка), натянутая перпендикулярно остальным, разделяла суанпан на две неравные части. В большем отделении, именуемом «землёй», на проволочки было нанизано по пять косточек, в меньшем – «небе» – их было по две. Каждая из проволочек соответствовала десятичному разряду.

Традиционные счёты соробан стали популярными в Японии с XVI века, попав туда из Китая. В это же время счёты появились и в России.

В XVII столетии на основании логарифмов, открытых шотландским математиком Джоном Непером, англичанин Эдмонд Гантер изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции.

Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.

История эволюции

Создание вычислительных машин проходило поэтапно. При этом исследователи и историки выделяют следующие этапы развития такой техники:

• ручной – такие устройства появились еще до семнадцатого века;
• механический – эти приборы создавались до конца девятнадцатого века;
• электромеханический – длился до 1946 года;
• электронный – этот этап продолжается до настоящего времени.

Такое деление носит весьма условный характер. В период применения одной вычислительной машины исследователи занимались активным развитием и других аналогичных приборов.

Первый этап – ручной

Причиной создания первой вычислительной машины стала потребность в проведении вычислений. В результате исследователям удалось создавать специальные устройства для выполнения расчетов.

Изначально для этой цели применяли пальцы, узелки, палки. Чтобы облегчить подсчеты, люди придумали специальную доску под названием «абак». Она была создана еще в 5-6 веках до нашей эры.

В этом случае процесс проведения вычислений осуществлялся при помощи перемещения костей и камней в углубления, расположенные на бронзовых досках. Их также часто делали из слоновой кости или камня. Со временем «абак» получил ряд колонок и полосок. В Греции такое устройство было создан в пятом веке до нашей эры. В Японии прибор называли «серобян», а в Китае – «суанпан».

В первой половине семнадцатого века Леонардо да Винчи создал тринадцатиразрядное устройство, которое позволяло определять суммы. В его структуру входили кольца с 10 зубцами. Их основой были стержни с 2 зубчатыми колесиками, которые отличались по размерам.

Замена механическими устройствами

Создание ЭВМ стало следствием развития человечества. В семнадцатом веке потребность в проведении математических расчетов вышла на первый план. Это стало причиной создания новых приборов. В семнадцатом веке Паскаль изобрел так называемую суммирующую машинку. Ее назвали Паскалиной. Устройство позволяло выполнять сложение и вычитание.

В 1670-1680 годах Лейбниц придумал счетную машину, которая могла совершать различные арифметические действия. В течение последующих двух столетий исследователи придумали ряд аналогичных приборов. Однако они не стали широко распространены. Это было связано со значительной продолжительностью функционирования устройств.

В СССР первую счетную машину придумал Чебышев. Это произошло в 1879 году. Устройство позволяло складывать и вычитать многозначные числа. Очень популярным прибором стал арифмометр. Его придумал Однер в 1874 году. Важным плюсом этого изобретения стала быстрая работа конструкции.

Электромеханические устройства

Вычислительная техника начала активно развиваться в девятнадцатом веке. При этом электромеханический этап продолжался не очень долго – около 60 лет. Он начался с создания табулятора. Автором этого устройства является Гурман Холлерит. Создание конструкции датируется 1887 годом. В структуру устройства входили такие элементы:

• сложные механизмы;
• реле;
• ящик для сортировки;
• счетчики.

Устройство позволяло считывать и сортировать статистические записи, которые выполнялись на перфокартах. Впоследствии Холлерит создал свою компанию, которая со временем преобразовалась в IBM.

В 1930 Ванновар Буш придумал дифференциальный анализатор, который работал с использованием электричества. При этом для хранения информации применялись электронные лампы. Машина использовалась для проведения сложных математических операций.

Создание устройства, которое послужило основой современных компьютеров, датируется 1936 годом. Его автором стал Алан Тьюринг. Прибор мог совершать пошаговые операции, которые были запрограммированы в его памяти.

Спустя 1 год американский исследователь Джордж Стибиц придумал электромеханические устройство, которое позволяло выполнять двоичные сложения. Его основой стала булевая алгебра, которая дала толчок к появлению современных компьютеров.

Классы вычислительной техники

Существуют различные варианты классификации ЭВМ.

Так, по назначению компьютеры делятся:

• на универсальные – те, которые способны решать самые различные математические, экономические, инженерно-технические, научные и другие задачи;
• проблемно-ориентированные – решающие задачи более узкого направления, связанные, как правило, с управлением определёнными процессами (регистрация данных, накопление и обработка небольших объёмов информации, выполнение расчётов в соответствии с несложными алгоритмами). Они обладают более ограниченными программными и аппаратными ресурсами, чем первая группа компьютеров;
• специализированные компьютеры решают, как правило, строго определённые задачи. Они имеют узкоспециализированную структуру и при относительно низкой сложности устройства и управления достаточно надёжны и производительны в своей сфере. Это, к примеру, контроллеры или адаптеры, управляющие рядом устройств, а также программируемые микропроцессоры.

По размерам и производительной мощности современная электронно-вычислительная техника делится:

• на сверхбольшие (суперкомпьютеры);
• большие компьютеры;
• малые компьютеры;
• сверхмалые (микрокомпьютеры).

Таким образом, мы увидели, что устройства, сначала изобретённые человеком для учёта ресурсов и ценностей, а затем – быстрого и точного проведения сложных расчётов и вычислительных операций, постоянно развивались и совершенствовались.

Эниак на электронных лампах

В первой половине 20 века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы.

Начиная с 1943 г. группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта в США начали конструировать машину, подобную «Марк-1», уже на основе электронных ламп, а не реле.

Их машина называлась ENIAC (сокр. от Electronical Numerical Integrator and Calculator — Электронный числовой интегратор и вычислитель).

Скорость счета этой машины превосходила скорость «Марк-1» в тысячу раз. Когда ENIAC (произносится как ЭНИАК) продемонстрировали в 1946 году, американская пресса немедленно окрестила его «Гигантский мозг» («Giant Brain»).

Масса системы составляла 27 тонн. ENIAC использовали, в частности, для вычислений, связанных с созданием водородной бомбы.

Однако для ввода программы, согласно которой ENIAC должен был производить вычисления, приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. Клавиатуры еще не было, монитора тоже не было.

Архитектура фон Неймана

Чтобы упростить процесс задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман совместно с другими учеными.

Журнал «Nature» в 1946 г. опубликовал статью Джона фон Неймана в соавторстве с другими менее известными учеными «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства». В этой статье ясно и просто были изложены общие принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них – принцип хранения в памяти программы, согласно которому данные и программа помещается в общую память машины.

Принципиальное описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ. Идеи, изложенные в упомянутой выше статьи, получили название «принципы Джона фон Неймана» или «архитектура фон Неймана».

Машина Эдвак

Совместной разработкой Мочли, Экерта и фон Неймана можно считать следующую модель после ENIAC – это машина Эдвак (EDVAC, сокр. от Electronic Discrete Automatic Variable Computer — электронный дискретный переменный компьютер). Ее более вместительная внутренняя память содержала не только данные, но и программу. В отличие от ENIAC это компьютер на двоичной, а не десятичной основе.

Как и ENIAC, EDVAC был разработан в Лаборатории баллистических исследований Армии США и является первым компьютером, построенным на основе принципов Джона фон Неймана.

Названные машины существовали в единственных экземплярах. А заводское, серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах 20 века.

МЭСМ в СССР

В нашей стране (СССР) первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ – малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев. Под его руководством в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-2, М-20.

Ряд последующих машин и разработок С.А.Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.

Когда компьютеры были большими

Жесткий диск (целая тумба), на который в начале 1960-ых годов мог поместиться всего один снимок, сделанный современным цифровым аппаратом

В заключение хочу предложить Вашему вниманию небольшой видеорепортаж из Музея информатики в Париже. Вы увидите своими глазами

• электровакуумную лампу,
• перфокарты,
• процессор,
• жесткий диск,
• микропроцессор,
• модем,
• узнаете о двоичной системе счисления, принципах первого Интернета:

P.S. Статья закончилась, но можно еще прочитать:

1. Разностная машина Бэббиджа

2. Леди Ада Лавлейс и первая компьютерная программа

3. Экскурсия в Политехнический музей Москвы

4. Краткая история появления персонального компьютера IBM PC

Распечатать статью

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик. Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам

M-20

М-20Сергея Лебедева

Следующим большим проектом Лебедева стала машина М-20, построенная на основе БЭСМ-1 и запущенная в 1958 году. Лебедев специализировался по суперЭВМ — большим и мощным машинам, которых нельзя было построить много, но на которых можно было рассчитывать сложные проекты, связанные, например, с ядерной физикой. «20» в названии означало число операций в секунду: 20 тысяч. Из советских машин первого поколения она была самой быстродействующей. Всего М-20 было выпущено тоже двадцать.

Тем временем все больше институтов, университетов и военных организаций хотели использовать ЭВМ. Ламповые машины постепенно переставали отвечать растущим требованиям потребителей: чтобы ЭВМ стали быстрее и мощнее, нужны были уже десятки тысяч ламп, которые все время перегорали — и в результате большую часть времени машина проводила в ремонте. Всем разработчикам было очевидно, что пора переходить с электронных ламп на новую элементную базу. Это случилось в самом начале 1960-х, когда изобретенные в США полупроводниковые транзисторы были освоены советской промышленностью и благодаря этому смогли появиться компьютеры второго поколения.

Какой была первая советская ЭВМ

Советские ученые трепетно относились к своим изобретениям, не желая уступать пальму первенства ученым других стран. Чаще всего проблемы возникали, когда первооткрывателем считали не изобретателя, а компанию, которая первой успевала запатентовать новый гаджет.

Официальный выход уникального продукта пришелся на 4 декабря 1948 года, когда Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал первую ЭВМ. Данное событие стало поворотным, позволив улучшить качество и скорость работы научных лабораторий.

Если же говорить об ученых, которые трудились над проектом, то ими стали Исаак Брук и Башир Рамеев.

Технические характеристики первой электронной вычислительной машины были невероятными для тех времен. Аппарат потреблял всего 8 кВт энергии и занимал всего 4 м2. Последующие иностранные изобретения были намного крупнее и поглощали больше ресурсов, а их ремонт занимал много времени.

Ее роль играли электростатические трубки или полупроводниковые диоды, которые чем-то напоминали запчасти от телевизоров. Дополнительно стоит упомянуть о двоичной системе исчисления с 25 разрядами в двоичном слове, быстродействием в 15-20 операций в секунду и двухадресной системой команд.

БК

Аббревиатура «БК» расшифровывается как «бытовой компьютер». Действительно, «бэкашки» довольно быстро стали мейнстримом, несмотря на внушительную стоимость — более 700 рублей. Дело в том, что многим советским инженерам эти компьютеры выдавали на работе, чтобы они и дома могли выполнять производственные задачи, поэтому тратиться приходилось максимум на монитор. Дома компьютер моментально оккупировали дети.

«БК» мог поставляться с обычной кнопочной клавиатурой и плоской — «сенсорной». Вторая была не такая удобная, однако такая модификация стоила немного дешевле. Загрузка программ и игр осуществлялась также через кассеты. В Москве и крупных городах существовало достаточно много фирм, писавших софт за деньги и продававших кассеты с ним.

БК (Бытовой Компьютер) — семейство советских 16-разрядных домашних и учебных компьютеровФото: Viacheslav Slavinsky/ Википедия

К компьютеру можно было подключать не только обычный телевизор, на который выводилось 4-цветное изображение, но и принтер. Последние, впрочем, достать было практически невозможно.

Материнская плата БКФото: Viacheslav Slavinsky/ Википедия

Начало компьютерной эры

Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров.

Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе – немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой.

Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе – Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название «Планкалкюль».

В 1942 году американские исследователи Джон Атанасов (Атанасофф) и Клиффорд Берри создали вычислительное устройство, работавшее на вакуумных трубках. Машина также использовла двоичный код, могла выполнять ряд логических операций.

В 1943 году в английской правительственной лаборатории, в обстановке секретности, была построена первая ЭВМ, получившая название «Колосс». В ней вместо электромеханических реле использовалось 2 тыс. электронных ламп для хранения и обработки информации. Она предназначалась для взлома и расшифровки кода секретных сообщений, передаваемых немецкой шифровальной машиной «Энигма», которая широко применялась вермахтом. Существование этого аппарата ещё долгое время держалось в строжайшей тайне. После окончания войны приказ о его уничтожении был подписан лично Уинстоном Черчиллем.

Программируемые устройства

Проделанных в развитии технологий прогресс за все время колоссален. В 1835 появилась первая аналитическая машина (Бэббиджа). Она стала программируемой.

Разностную машину 2-ой реконструкции можно увидеть в Лондонском музее науки. Она работает по принципам Бэббиджа. По стопам этого ученого шел Перси Лудгет из Дублина. Он смог представить механический компьютер. Устройство представлено миру в 1909.

Электродвигатели

В 1900 многих привычных ЭВМ не стало – их усовершенствовали. В именно – заменили проекты на включающие в себя электрические двигатели. В них менялась на то или иное положение позиция шестеренки.

Настольные арифмометры «электрического» типа умели:

• умножать;
• вычитать;
• складывать;
• делить.

В 1948 выпускавшееся ранее вычислительная продукция снова была усовершенствована. Речь идет о Curta – небольшим арифмометром карманного типа. Умещался в одной реке. У этого «инструмента» несколько версий, выходивших в свет до 1960-х.