Как называется вычислительная машина ставшая первым электронным компьютером
Первая ЭВМ — универсальная машина на электронных лампах построена в США в 1945 году.
Эта машина называлась ENIAC (расшифровывается так: электронный цифровой интегратор и вычислитель). Конструкторами ENIAC были Дж.Моучли и Дж.Эккерт.
Скорость счета этой машины превосходила скорость релейных машин того времени в тысячу раз.
Первый электронный компьютер ENIAC программировался с помощью штеккерно-коммутационного способа, то есть программа строилась путем соединения проводниками отдельных блоков машины на коммутационной доске.
Эта сложная и утомительная процедура подготовки машины к работе делала ее неудобной в эксплуатации.
Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были разработаны крупнейшим американским математиком Джоном фон Нейманом
В 1946 году в журнале «Nature» вышла статья Дж. фон Неймана, Г. Голдстайна и А. Беркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства».
В этой статье были изложены принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них — принцип хранимой в памяти программы, согласно которому данные и программа помещаются в общую память машины.
В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана — английская машина EDSAC.
Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC. Названные машины существовали в единственных экземплярах. Серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах.
В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ — малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев 
Под руководством С.А. Лебедева в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина), БЭСМ-2, М-20.
В то время эти машины были одними из лучших в мире.
В 60-х годах С.А. Лебедев руководил разработкой полупроводниковых ЭВМ БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4, М-220, М-222.
Выдающимся достижением того периода была машина БЭСМ-6. Это первая отечественная и одна из первых в мире ЭВМ с быстродействием 1 миллион операций в секунду. Последующие идеи и разработки С.А. Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.
Заглядывая в прошлое: История БЭСМ
История вычислений уходит в далекое прошлое. Человечеству пришлось потратить не один век, чтобы создать первую электронно-вычислительную машину (ЭВМ). Несомненно – это одно из величайших открытий XX-го века, тот старт, который позволил человечеству двигаться вперед в мире информационных технологий.
Так, в 1950 г. в Киевской лаборатории моделирования и вычислительной техники Института электротехники АН СССР под руководством академика С. А. Лебедева была создана первая советская ЭВМ — МЭСМ (малая электронная счетная машина). Это был настоящий прорыв – Лебедев применил принцип параллельной обработки слов. В последующем началось активное строение первого поколения БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина).
БЭСМ-1
Разработка БЭСМ-1 была завершена в 1952 г. Машина имела 2000 электронных ламп и быстродействие – 8000 оп./с. Система представления чисел в машине — двоичная с учётом порядков, в форме чисел с плавающей запятой. Диапазон чисел, с которыми оперирует машина, примерно от 9 до 109. В систему команд машины входят 9 арифметических операций, 8 операций передач кодов, 6 логических операций, 9 операций управления. Общий объем оперативной памяти составил 1024 разрядных слова. Потребляемая мощность – 35 кВт.
В 1953 г. советская БЭСМ-1 была самой быстродействующей ЭВМ в Европе, уступив лишь американской IBM 701, которая, в частности, имела огромный коммерческий успех.
БЭСМ-1 была машиной, способной решать сложные математические задачи, заменяя тысячи вычислений. Машина бесспорно внесла огромный вклад в развитие атомной энергетики и исследование космоса. В 1950 годах было создано еще много советских ЭВМ, таких как Минск, Урал, Днепр, Мир и т. д, но они значительно уступали в производительности БЭСМ-1.
БЭСМ-2 и БЭСМ-3M
В конце 1950-х начался бум транзисторных ЭВМ, которые по своим характеристикам значительно опережали ламповые. В Англии в 1958 г. была выпущена транзисторная ЭВМ – Elliot-803, в Германии – Simens-2002, в Японии – H-1. В СССР первой транзисторной ЭВМ стала – Сетунь. Что касается серии БЭСМ, то впервые транзисторы были использованы на БЭСМ-6, но об этом позже. В тоже время для облегчения пользования машиной были созданы первые языки программирования – Алгол и Фортран.
После успеха БЭСМ-1 было решено создать усовершенствованный вариант для массового производства. Так, в 1958 г. на свет появилась БЭСМ-2. Всего было выпущено 67 машин в период с 1958 по 1962 год под руководством коллектива ИТМиВТ и завода им.Володарского. По достоверным фактам с помощью БЭСМ-2 была рассчитана траектория полета беспилотной советской ракеты на Луну.
Основные характеристики БЭСМ-2 аналогичны предшественнице. Машина имела 4000 электронные лампы, а быстродействие было увеличено до 20000 оп./c., и ОЗУ до 2024 разрядных слов.
Помимо БЭСМ-2 но основе БЭСМ-1 была создана серийная ЭВМ – М-20, которая серийно разрабатывалась с 1955 по 1958 год. На момент окончания разработки М-20 была самой быстрой ЭВМ в мире и имела 20000 оп./c. Всего было выпущено 64 машины.
БЭСМ-3М была сконструирована молодыми и талантливыми инженерами ИТМиВТ. Это был небольшой макет, который повторял структуру М-20 и стал в дальнейшем основой для серийной БЭСМ-4.
БЭСМ-4
Если бы не один мультфильм, то БЭСМ-4 можно было бы назвать просто хорошей ЭВМ. Она основывалась на элементной базе – транзисторах и имела хорошую производительность (до 40 000 операций в секунду). Тем не менее, IBM на тот момент выпускала более достойные образцы.
БЭСМ-4 полностью унаследовала архитектуру М-20 и имела ОЗУ – 4156 разрядных слова. Машина серийно производилась с 1965 года, всего было выпущено 30 экземпляров. Для БЭСМ-4 существовало не менее 3 разных компиляторов с языка Алгол-60, компилятор Fortran.
Наверное, кто-то слышал о мультфильме «Кошечка». Он был совсем коротким, и в нем было показано перемещение силуэта кошки. Вся суть в том, что движение моделировалось системой дифференциальных уравнений второго порядка на БЭСМ-4. Кадры мультфильма создавались печатью символов БЭСМ-4 на бумаге с помощью АЦПУ-128. Поэтому можно с уверенностью сказать, что БЭСМ-4 имеет прямое отношение к созданию одного из первых роликов с использованием компьютерной анимации.
БЭСМ-6
Особое место в отечественном компьютеростроении безусловно занимает легендарная БЭСМ-6. Принципы, заложенные в ее структурную организацию актуальны до сих пор. Эти ЭВМ до сих пор используются в научно-исследовательских институтах для решения наиболее сложных и важных задач.
БЭСМ-6 была разработана группой инженеров под руководством С.А. Лебедева в 1965г., поступила в производство в 1968 году. Всего было выпущено 367 моделей. БЭСМ-6 – это первая суперЭВМ, сконструированная на элементной базе второго поколения.
Основной целью БЭСМ-6 являлось создание быстродействующей, относительно недорогой серийной машины, которая могла бы удовлетворять всем современным требованиям автоматизации и программирования. Как показывают результаты, задача была выполнена.
БЭСМ-6 имеет достойные технические показатели:
На основе БЭСМ-6 были созданы известные компьютеры на интегральных микросхемах серии Эльбрус. Во второй половине 80-х была разработана 64-разрядная машина БЭСМ-6 (Эльбрус-Б), включающая собственную систему команд и два режима совместимости с БЭСМ.
На основе БЭСМ-6 был создан тестовый эмулятор.
Подводя итоги
Безусловно, серия ЭВМ БЭСМ послужила развитию советской компьютерной школы. Если посмотреть на историю, то можно сказать, что в 1950 – 1960 годах CCCР шла наравне с Америкой во всех планах, включая и компьтеризацию. БЭСМ были достойными конкурентами американским IBM, и кто знает, как могли повернуться события, если бы не роковая ошибка, допущенная в 1967 году правительством СССР. По мнению многих экспертов, именно тот год был переломным, после того как началась разработка серии ЕС ЭВМ.
Началось полное копирование западных технологий IBM. Так, во второй половине 80-х годов в Минске начался выпуск персональных ЕС ЭВМ (ЕС-1840, ЕС-45 и 55) на процессорах, подобных Intel. Однако технология производства микропроцессоров не позволила пойти дальше уровня Intel 286. После этого пошла на спад советская компьютерная индустрия. Были закрыты многие заводы, и разогнаны коллективы ученых. Но историю не изменишь, и в настоящее время БЭСМ очень ценится среди фанатов советских компьютеров.
История ЭВМ: от перфокарт до персональных компьютеров
Ровно 33 года назад, 12 августа 1981 года, на свет появился первый массовый персональный компьютер IBM PC, который со временем стали называть просто PC (ПК). То, что для нас уже давно стало привычным делом, в то время было настоящей революцией. M24.ru выделило основные этапы развития электронно-вычислительных машин.
Электронные вычислительные машины того времени представляли из себя массивные конструкции весом в несколько тонн. Каждый новый этап развития ЭВМ был связан не только с техническим прогрессом, но и с программным. Взять хотя бы Windows, который пришел на смену «бездушному» DOS.
Именно IBM, годом основания которой считается 1889 год, внесла огромный вклад в развитие компьютерной техники. Ее прародительница, корпорация CTR (Computing Tabulating Recording) включала в себя сразу три компании и выпускала самое различное электрическое оборудование: весы, сырорезки, приборы учета времени. После смены директора в 1914 году компания начала специализироваться на создании табуляционных машин (для обработки информации). Спустя 10 лет CTR поменяло свое название на International Business Machines или IBM.
M24.ru выделило основные этапы развития ЭВМ и их основных представителей, давших толчок к развитию современных компьютеров.
При этом история компьютеров IBM началась спустя более полувека, в 1941 году, когда был разработан и создан первый программируемый компьютер «Марк 1» весом порядка 4,5 тонн, 17 метров в длину, 2,5 метра – в высоту. Президент IBM вложил в него 500 тысяч долларов. Впервые «Марк 1» был запущен в Гарвардском университете в 1944 году. Чтобы понять, насколько сложна была конструкция машины, достаточно сказать, что общая длина проводов составила 800 км. При этом компьютер осуществлял три операции сложения и вычитания в секунду.
Первое поколение ЭВМ
Первая ЭВМ, основанная на ламповых усилителях, под названием «Эниак» была создана в США в 1946 году. По размерам она была больше, чем «Марк 1»: 26 метров в длину, 6 метров в высоту, а ее вес составлял около 30 тонн. При этом по производительности «Эниак» в 1000 раз превышала «МАРК-1», а на ее создание ушло почти 500 тысяч долларов. Но у нее были существенные недостатки: очень мало памяти для хранения данных и долгое время перепрограммирования – от нескольких часов и до нескольких дней.
Кстати, среди создателей «Эниак» был ученый Джон фон Нейман, предложивший архитектуру ЭВМ, заложенную в компьютерах с конца 1940-х до середины 1950-х годов. Именно он осуществил переход к двоичной системе счисления и хранению полученной информации.
Второе поколение ЭВМ
Второе поколение ЭВМ использовало в своей основе транзисторы, созданные в 1947 году. Это была очередная революция, в результате которой существенно уменьшились размеры и энергопотребление компьютеров, так как сами биполярные транзисторы в разы меньше вакуумных ламп.
В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах. Они были надежны, и ВВС США стали использовать их в системе раннего оповещения ПВО. А в 1960 году IBM разработала мощную систему Stretch или «IBM-7030». Она была и вправду сильна – создатели добились 100-кратного увеличения быстродействия. В течение трех лет он был самым быстрым компьютером в мире. Однако со временем IBM уменьшила его стоимость, а вскоре и вовсе сняла с производства.
Третье поколение ЭВМ
Третье поколение компьютеров связано с использованием интегральных схем (в которых используется от десятков до сотен миллионов транзисторов), впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом.
В 1964 году IBM объявила о начале работы над целой линейкой IBM System/360.
Четвертое поколение ЭВМ
Четвертое поколение связано с использованием микропроцессоров. Первый такой микропроцессор под названием «Intel-4004» был создан в 1971 году компанией Intel, до сих пор остающейся в лидерах. Спустя 10 лет IBM выпустила первый персональный компьютер, который так и назывался IBM PC. Самая дорогая конфигурация стоила 3000 долларов и предназначалась для бизнеса, а конфигурация за 1500 долларов – для дома.
Интересно, что разработкой компьютера занимались всего четыре человека. Причем IBM не запатентовала ни операционную систему DOS, ни BIOS, что породило огромное количество клонов. Уже в 1996 году IBM уступило первое место по продажам ПК на ею же основанном рынке.
Несмотря на то, что современные гаджеты сильно отличаются по характеристикам от своего предшественника, все они относятся к тому же поколению ЭВМ.
Основные толчки для развития компьютеров дала наука (появление ламп, а затем транзисторов). В настоящее время распространяется ввод информации с голоса, общения с машиной на человеческом языке (приложение Siri в iPhone) и активная работа над роботами. Основное мнение, что будущее – за квантовыми компьютерами, которые будут использовать в своей основе молекулы и нейрокомпьютерами, использующими центральную нервную систему человека и непосредственно его мозг. Однако для того, чтобы эти технологии появились, необходимо досконально изучить эти системы.
Как американцы собрали ЭВМ, чтобы «отдокторстрэнджить» все возможные сценарии ядерной войны с СССР.
Фото: Jerry Cooke / Getty Images
История компьютера ENIAC началась в 1930-х, когда американский профессор Джон Мокли захотел предсказывать погоду не на недели, а на годы вперёд. Он считал, что для этого нужно разгадать закономерности вспышек и пятен на Солнце.
У профессора были данные наблюдений метеорологов за много лет. Чтобы проанализировать их, он купил у банков списанные калькуляторы и усадил за работу студентов. Но вычисления шли медленно — информации было много, а студенты часто ошибались.
Мокли понял: чтобы ускорить работу, нужно мощное вычислительное устройство. Тогда он начал разрабатывать машину на радиолампах, которая выдавала бы результат сразу после ввода информации. Но собрать её изобретатель не мог — у него не хватало денег.
В 1941 году Мокли начал преподавать в инженерной школе при университете. Там он познакомился с изобретателем Джоном Эккертом, которого тоже увлекла идея создать электронный компьютер.
Программист, консультант, специалист по документированию. Легко и доступно рассказывает о сложных вещах в программировании и дизайне.
Компьютер для артиллерии
Вскоре у Мокли появилась возможность реализовать идею. В 1942 году союзники высадились в Северной Африке и артиллеристам понадобились баллистические таблицы под местный климат.
Школа, где работал Мокли, сотрудничала с баллистической лабораторией. В ней такие таблицы составляла сотня сотрудников — в основном девушки с высшим математическим образованием.
Девушек в лаборатории называли просто — «компьютеры» (от англ. computer — вычислитель). В Америке тогда царило гендерное неравенство и к инженерным задачам женщин не допускали, а вот кропотливую, трудоёмкую и низкооплачиваемую работу им доверяли. Впрочем, девушки были довольны — это была хорошая альтернатива карьере провинциальной учительницы.
Таблицы составляли для всех снарядов и орудий. Причём для каждого вида нужно было рассчитать около трёх тысяч траекторий полёта и учесть множество факторов: угол возвышения ствола, скорость снаряда, температуру воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра.
Объём работ был огромным, и люди с ним не справлялись. Тогда Мокли с Эккертом обратились к начальству своего института с предложением создать электронную вычислительную машину, которая сможет ускорить расчёты во много раз. Но их идею не оценили.
В апреле 1943 года Мокли по совету знакомых подал заявку на выделение средств напрямую в баллистическую лабораторию. Он обещал, что построенный компьютер будет вычислять одну траекторию за пять минут.
В описании проекта Мокли схитрил — назвал своё изобретение электронным дифференциальным анализатором, чтобы не вызвать недоверие у военных. Они не любили финансировать всё новое и непроверенное, но анализаторы были вещью знакомой.
У проекта тут же появилось немало противников. Они ворчали, что радиолампы быстро выйдут из строя, а одна перегоревшая деталь остановит всю машину. Даже знаменитый физик Энрико Ферми сказал, что лампы в таком количестве проработают не больше пяти минут. Тем не менее деньги учёным дали.
В 1944 году все чертежи были готовы и группа инженеров под руководством Мокли и Эккерта начала строить компьютер. Начальником проекта стал Мокли, а главным конструктором — Эккерт. Позже в качестве научного консультанта к ним присоединился Джон фон Нейман.
Машина весом в 30 тонн
Осенью 1945 года компьютер построили. Его назвали ENIAC — электронным числовым интегратором и вычислителем. Машина получилась весом в 30 тонн и длиной в 30 метров, в ней было 17 000 радиоламп, 10 000 конденсаторов, 7000 резисторов, 15 000 реле и 6000 переключателей.
Архитектура ENIAC была несовершенной, поэтому на него ушло так много деталей. У компьютера были модули для сложения, умножения, деления и извлечения квадратного корня. Промежуточные результаты передавались от модуля к модулю.
В современных компьютерах числа хранятся в регистрах, обрабатываются в отдельных арифметических модулях, а результаты опять помещаются в регистры, но в ENIAC каждый модуль хранения чисел был одновременно модулем обработки, который мог выполнять арифметические операции.
ENIAC работал не с двоичным кодом, а с десятичными числами. На каждую цифру приходилось 10 ламп: если горела лампа №1 — это был ноль, №2 — единица, №3 — двойка и так далее. Это приводило к огромному расходу электронных элементов. Например, чтобы представить число 1000 в двоичном виде (1111101000), нужно 10 ламп — по одной на каждую цифру в двоичной системе счисления. А в схеме ENIAC для этого требовалось 40 ламп — по 10 на одну цифру.
ENIAC мог совершать 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. В его памяти помещалось 20 десятизначных чисел. Компьютер не хранил программы в памяти.
Ни операционных систем, ни языков программирования тогда не было, поэтому всё делали вручную — устанавливали переключатели и присоединяли провода. Данные на перфокартах вводили через кард-ридер IBM, а для вывода результатов использовался перфоратор IBM.
Хотя ENIAC не был таким надёжным, как электромеханический компьютер Mark I Говарда Эйкена, по скорости он превосходил его в тысячу раз. А на траекторию, которую механический дифференциальный анализатор рассчитывал в течение 15 минут, ENIAC тратил всего 20 секунд. Работал он с той же точностью, что и человек с механическим калькулятором.
Расчёты для проектирования водородной бомбы и сверхзвукового самолёта
14 февраля 1946 года ENIAC показали публике (этот день теперь считается Днём программиста). Сначала компьютер за одну секунду посчитал сумму 5000 чисел, а затем — вычислил траекторию полёта снаряда быстрее, чем тот долетает от орудия до цели.
Присутствовавшие удивились. Они видели: чтобы машина ожила и начала вычислять, достаточно было нажать одну кнопку. Восхищённые репортёры называли ENIAC «электронным мозгом», «искусственным мозгом» и «волшебником».
Когда ENIAC был готов, война уже закончилась и артиллерийские расчёты стали не такими актуальными. Для него подобрали новую задачу — проверить один из вариантов устройства водородной бомбы.
Задача требовала огромного объёма вычислений, для которых пришлось бы решать дифференциальные уравнения. Программисты разбивали её на несколько этапов — сначала решения находили вручную, а потом переводили этот алгоритм на язык переключателей и проводов, чтобы всё автоматизировать.
Промежуточные результаты выводили на перфокарты и после перенастройки снова вводили в компьютер. С чем-то похожим тогда не могло справиться ни одно из электромеханических устройств.
ENIAC умел выполнять сложные операции, в том числе циклы, переходы и подпрограммы, но предварительно все уравнения нужно было решить вручную огромное количество раз.
На ENIAC прогнозировали погоду в Советском Союзе, чтобы узнать, где выпадут радиоактивные осадки в случае ядерной войны. Ещё проводили инженерные расчёты, составляли баллистические таблицы, в том числе для атомных боеприпасов. Британский физик Дуглас Хартри рассчитал на ENIAC аэродинамику сверхзвукового самолёта.
Фон Нейман вычислял на ENIAC числа π и е (число Эйлера) с точностью в 2000 знаков после запятой. Он хотел выяснить, как цифры в этих числах распределены статистически, чтобы узнать, могут ли компьютеры генерировать случайные числа. Оказалось, что могут. Позже с группой метеорологов фон Нейман сделал первый численный прогноз погоды.
Невидимые программисты ENIAC
На презентации ENIAC никто не узнал про работу девушек, которые запрограммировали компьютер для демонстрации. Они были на мероприятии, но изображали хозяек — рассаживали гостей, раздавали им перфокарты и бумаги с результатами вычислений.
О команде программистов первой ЭВМ совершенно случайно узнали только в конце восьмидесятых. В 1946 году выпускница Гарварда Кети Клейман нашла фотографии с демонстрации ENIAC, на которых были подписаны только мужчины. Она спросила о женщинах у компьютерного историка, но он ответил, что это refrigerator ladies — так называли моделей, которые позировали для рекламы холодильников и стиральных машин.
Кети не устроил этот ответ, и она нашла сведения о девушках-программистах, которые рассчитывали процесс ядерного синтеза, траектории полётов баллистических ракет и форму крыльев сверхзвукового самолёта. Она даже их разыскала, записала и опубликовала интервью.
Оказалось, что для работы на ENIAC выбрали лучших вычислителей из Лаборатории баллистических исследований: Кей Антонелли, Фрэнсис Билас, Джин Дженнингс, Рут Лихтерман, Бетти Холбертон и Марлин Вескоф. Эти девушки стали первыми в мире программистами ЭВМ.
Их команда программировала и поддерживала ENIAC. Чтобы ввести новую программу, им каждый раз приходилось его перекоммутировать — установить тысячи тумблеров в новое положение и протянуть много проводов. Электронные лампы и конденсаторы перегорали почти каждый день, и для их замены операторы часами искали неисправные элементы. Одна настройка занимала несколько дней, на отладку уходили недели.
Работа девушек не получила особого признания — её называли второстепенной, «женской». Ведущие физики и инженеры проектировали и создавали вычислительное оборудование, это дело считали гораздо более важным.
Конец ENIAC
ENIAC работал до 1955 года. Несмотря на то что компьютер много раз модернизировали, к этому времени он окончательно устарел. Его демонтировали, когда появились более совершенные и мощные ЭВМ.
Машин с похожей архитектурой больше никогда не строили — вскоре в Пенсильванском университете разработали фоннеймановскую архитектуру, которая используется в современных компьютерах.
Значимость ENIAC в том, что это был первый полностью электронный универсальный компьютер, который теоретически мог справиться с любой задачей. Он доказал, что вычислительную машину можно создать на основе электронных элементов и она окупится.