История отрасли пособие

для их сортировки. Комплекс образца 1900 г. предназначался для обработки занесенных на перфокарты статистических данных. Каждая перфокарта размерами 168х83 мм имела 288 позиций, соответствующих определенным сведениям. Табулятор содержал электрохимические реле, металлические стержни для вставки в отверстия перфокарт, счетчики и 24 бункера. Реле представляли собой чашечки с ртутью, к которым подключалась батарея питания. В нормальном положении все крышки бункеров были закрыты. Для чтения перфокарты вставлялись стержни и при попадании их в отверстия создавался электрический контакт с соответствующим счетчиком, увеличивая показания в нем на единицу. Табулятор Холлерита в виду простоты уст-

ройства, надежности в работе и достаточно большой скорости обработки данных получил распространение во многих странах. В 1908 г. Холлерит усовершенствовал табулятор, в котором вместо электрохимических реле использовал контактные щетки, включающие электромагниты, обеспечивающие соединение вращающегося вала с цифровыми колесами счетчиков.

1888 г. Леон Болле (Франция) изготовил множительную машину с высокой производительностью операции умножения за счет использования принципа параллельности. Немецкий изобретатель Отто Шнайгер с1893 г. наладил промышленное производство этой множительной машины под фирменной маркой "Миллионер".

1889 г. Г.Холлерит построил ручной перфоратор, который был использован для нанесения цифровых данных на перфокарты.

1902 г. П.Лудгейт разработал аналитическую машину, где предусмотрел использование условного перехода в управлении, трехадресные команды, принцип распределения адресов по ячейкам.

1904 г. Академик А.Н.Крылов предложил конструкцию машины для интегрирования дифференциальных уравнений. Аналоговая вычислительная машина по проекту А. Крылова была построена в 1912 г.

1905 г. Немецкий изобретатель Г.Гаман изготовил арифмометр с -ис пользованием десяти параллельных зубчатых реек, перемещающихся с помощью специального "пропорционального" рычага. Арифмометр выпускался под названием "Мерседес-Евклид", последние модели которых были снабжены клавишным вводом и электроприводом.

1911 г. Дж.Пауэрс сконструировал автоматический карточный перфоратор с печатающим результаты устройством.

1914 г. Испанский инженер Л.Торрес де Кеведо в работе"Очерки по автоматике" предложил общую концепцию счетной машины с устройством

условного перехода на электромагнитных реле. На основе его предложения разработано автоматическое множительное устройство с выводом результатов на пишущую машинку. Устройство выпускалось с 30 гг. фирмой IBM.

Профессор А.Н.Щукарев в Московском Политехническом музее прочитал лекцию на тему"Познание и мышление" с демонстрацией "машины логического мышления". Машина осуществляла логические выводы на основе исходных данных, вводимых нажатием расположенных на панели ввода кнопок. Логические выводы из заданных смысловых посылок высвечивались на световом табло.

1920 г. Юджин Кариссан сконструировал машину для факторизации целых чисел, механизм которой представлял собой14 соединенных между собой металлических колец.

1925 г. Г.Гаман разработал конструкцию счетного колеса с переключающей защелкой, что позволило создать арифмометр, у которого вращение управляющей рукоятки производилось в одну сторону. Переключение на режимы сложения или вычитания производилось дополнительным рычагом.

На Сущевском механическом заводе им. Ф. Э Дзержинского в Москве налажено производство арифмометров под маркой"Оригинал-Однер", которые с 1931 г. стали известны как арифмометры "Феликс".

1926 г. Деррик Генри Леммер сконструировал машину для факторизации целых чисел, в которой использовалось 19 велосипедных цепей. В последующем варианте машины он использовал вместо цепей кинопленку.

1928 г. Американский математик Джон Янош Нейман(уроженец Венгрии) сформулировал основы теории игр, нашедшее применение в теории и практике машинного моделирования сложных ситуаций.

1930 г. Вэннивер Буш конструирует дифференциальный анализатор для выполнения громоздких научных вычислений.

1931 г. Французский инженер Р.В.Валтат выдвигает идею использования двоичной системы счисления в механических счетных устройствах.

1928-1933 гг. Английский инженер-математик Л.Д.Комри создает счетные машины для табулирования функций, вычисляет и печатает семи - и восьмизначные таблицы тригонометрических функций с шагом в однусе кунду дуги. Его первая разностная машина"Нёйшн" (1933 г.) табулировала со скоростью до 13 знаков.

1932 г. Д.Г.Леммер свою машину факторизации чисел дополнил оптическим считывателем, что позволило устройству увеличить скорость работы до 5000 операций в секунду.

Английский инженер Ф.Вильямс предложил использовать в качестве носителя информации статические заряды, остающиеся на экране электронной лучевой трубки после попадания на него электронного пучка. Впоследствии трубки Вильямса применялись при разработке устройств памяти -вы числительных машин.

1934 г. Немецкий инженер Конрад Цузе разработал модель автоматического калькулятора по архитектуре совпадавшей с архитектурой современных компьютеров, которая состояла из устройства управления, вычислительного устройства и памяти., построение которого основывалось на следующих принципах:

-применение двоичной системы счисления;

-использование устройств, работающих по принципу "да/нет" (1,0);

-автоматизированный процесс работы вычислителя;

-программное управление процессом вычислений;

-поддержка арифметики с плавающей запятой;

-использование памяти большой емкости.

К.Цузе ввел понятие, что обработка данных начинается сбита (бит он называл да/нет-статусом, а формулы двоичной алгебрыусловными суждениями), первым ввел термин "машинное слово", первым объединил в вычислителе арифметические и логические операции, отметив, что "элементарная операция компьютера - проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)".

В.Агапов предложил в табуляторах использовать фотоэлементы для считывания информации с перфокарт.

1935 г. Корпорация IBM представила машину "IBM 601", арифметическое устройство которой было построено на реле и было способно проводить операцию умножения за 1 с.

В СССР начат выпуск клавишного полуавтоматического арифмометра "КСМ-1", а позже аналогичный калькулятор "ВК-2".

1936 г. Английский математик А.Тьюринг и независимо от него американский математик Э.Л.Пост (уроженец Польши) выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины. "Машина Тьюринга" - гипотетический универсальный преобразователь дискретной информации, теоретическая вычислительная система. Тьюринг и Пост показали принципи-

альную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности ее алгоритмизации с учетом выполняемых ими операций.

К.Цузе запатентовал идею механической памяти.

1937 г. К.Цузе предложил идею концепции "хранимой программы", на основе которой он разработал работающую память для хранения12 двоичных чисел по 24 бита.

Американский физик болгарского происхождения Д.Атанасовсформулировал принципы автоматической цифровой вычислительной машины на ламповых схемах для решения систем линейных уравнений.

Алан М.Тьюринг издал научный труд, решающий многие математические проблемы построения компьютеров. Описанный им теоретический сильно упрощенный компьютер известен сейчас как машина Тьюринга.

Французский ученый Л.Куффиньял описал электромеханическое устройство с программным управлением.

Рис.102. Электромеханический калькулятор ВК-2

1938 г. Мариан Ржевски, работавший на польское Бюро Шифров, завершил создание "Бомбы" - машины, которая, используя электромеханическое логическое устройство, подбирала комбинации букв для взлома немецкого кода Enigma.

Устройство Энигмы представляло собой серию роторов с26-ю контактами на каждом роторе (один контакт на каждую букву алфавита).

К.Цузе начал работу	над созданием первой версии своего вычисли-
теля Z1. Арифметический	модуль вычислителя мог работать с числами с

плавающей запятой. Ввод программы производился с помощью перфорированной киноленты. Результаты расчетов показывались с помощью электрических ламп. Z1 был закончен в 1938 г. и работал неустойчиво из-за ненадежной механической памяти.

Американский математик К.Шэннон, а в 1941 г. русский ученый В.И.Шестаков показали возможности аппарата математической логики для синтеза и анализа релейно-контактных переключательных схем.

Клод Э.Шеннон завершил работу по имплементации символьной логики при помощи реле.

В телефонной компании Bell Laboratories Джордж Стибиц на основе телефонных реле сконструировал первое в США электромеханическое релейное устройство - двоичный сумматор.

Французский ученый Л.Куффиньял описал электромеханическое устройство с программным управлением.

1939 г. Профессор физики Д.Атанасов изготовил устройство на электронных лампах для решения систем линейных алгебраических уравнений.

И.С.Брук на заседании Академии наук СССР сделал доклад о механическом интеграторе, позволяющим решать дифференциальные уравнения до шестого порядка.

В фирме Bell Labs С.Вильямс и Д.Стибиц завершили работу над калькулятором, имеющим возможность оперировать комплексными числами в двоично-пятиричной системе. Машина была названа"Complex Number Calculator", а впоследствии переименована в"Model I Relay Calculator". Ло-

гическое устройство было выполнено на450 реле. Управление машиной осуществлялось на расстоянии.

К.Цузе закончил работу над следующей моделью вычислителяZ2. В качестве более надежной элементной базы он выбрал электромагнитные телефонные реле, единственные в то время устройства, пригодные для создания релейной логики.

1940 г. А.Тьюринг и Г.Велшман, работая на государственную школу кодов и шифров Великобритании, усовершенствовали конструкцию "Бомбы", добавив в эту машину дополнительные логические цепи, что позволило значительно снизить процент ошибок.

Д.Стибиц на математической конференции продемонстрировал -воз можность удаленного управления калькулятором через телетайп.

Под руководством Д.Неймана разработан компьютер"MANIAC" (Mathematical Analyzer Numerical and Computer).

1941 г. Инженер фирмы IBM Б.Фелпс начал работу по созданию десятичных электронных счетчиков для табуляторов, а в 1942 году создал экспериментальную модель электронного множительного устройства.

Д.Атанасов и Берри завершили разработку специализированного каль-

кулятора для решения систем линейных	уравнений, названным	позднее
"ABC" (Atanasoff-Berry Computer).
К.Цузе построил машину"Z3" - первый	программируемый	калькуля-

тор. Он мог работать с числами, содержащими плавающую точку, семибитную экспоненту и 14-битную мантиссу. Память, выполненная на 1400 реле, позволяла хранить 64 слова. Арифметическое и контрольное устройства содержали еще 1200 реле. Ввод программы, представлявшей собой последовательность логических команд, производился с перфорированной киноленты. Для арифметического вычислителя потребовалось600 реле, и еще 400 реле

применялось в устройстве управления. Z3 выполнял не только 4 арифметических операции, но и вычисление квадратного корня, умножение на –1, 0,1, 0,5, 2 и 10. Для упрощения чтения и записи данных с помощью специальных модулей машина производила автоматическое преобразование чисел из двоичной системы в десятичную.

1942 г. Дж.Стибиц сконструировал вычислительное устройство с программным управлением "Белл – П ".

1943 г. Под руководством Говарда Айкена в Гарвардском университете изготовлена машина "Mark-1" (Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark I), также известная как"Harvard Mark-I". Эта машина стала первым программируемым калькулятором. В "Mark-1" использовались механические элементы для представления чисел и электромеханическиедля управления работой машины. Машина была длиною около15 метров, весила 5 тонн и состояла из 750 тысяч деталей. В машине имелось 72 аккумулятора, каждый из которых содержал свое собственное арифметическое устройство и механический регистр емкостью в 23 цифры и 1 знаковый бит. Числа обрабатывались с фиксированной точкой, положение которой определялось с помощью специального переключателя. Функции ввода/вывода осуществляли несколько устройств для чтения перфокарт и печатающих устройств. Операция сложения составляла треть секунды, умножение - приблизительно 1 секунду. Хранение чисел в машине производилось в регистрах на24 зубчатых колесах, блок управления выполнен на основе электромагнитных реле. Ввод команд производился с помощью перфоленты. Каждая команда кодировалась посредством пробивки отверстий в 24 колонках, идущих вдоль ленты, и считывалась с помощью контактных щеток. Вывод результатов счета производился на перфорационное устройство или пишущую машинку.

Д.Моучли, Д.Эккерт и Д.Брейнерд написали "Доклад об электронном дифференциальном анализаторе".

1944 г. Д.Эккерт выдвинул концепцию хранимой в памяти компьютера программы и предложил создавать машинную память на ультразвуковых линиях задержки.

1945 г. К.Цузе разработал символический язык программирования "Планкалькуль" ("исчисление планов"), В языке было введены понятие объекта, оператор присваивания, допускалось использование подпрограмм, имелась возможность работы с массивами программ.

1947 г. Говард Айкен и его команда завершили постройкуHarvard Mark II, большого калькулятора, в котором использовались реле для реализации 50 регистров с плавающей точкой и арифметического устройства.

7.3. ЗАРУБЕЖНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Первые работы по созданию средств электронной вычислительной техники проводились в основном в Англии, Германии и США по заданиям военных ведомств. Началом электронной вычислительной техники принято считать 1946 год, в котором создан компьютерENIAC - первая полномасштабная универсальная вычислительная машина.

Хронология

1942 г. Под руководством Д.Моучли и Д.Эккерта начата работа над электронным числовом интегратором и калькулятором"ENIAC" (Electronic Numerical Integrator and Computer). По проекту машина содержала 178468

электронных ламп шести различных типов, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов. Предполагалось, что ENIAC должен был в 1000 раз превосходить по быстродействию релейные вычислительные машины.

В университете штата Айова Д.Атанасов и К.Бер создали первый в США электронный компьютер – "ABC". Ввод расчетных данных в машине в десятичной системе счисления производился с перфокарт. В машине имелся блок для перевода десятичных чисел в двоичные. В качестве элементов памяти использовалось 1632 конденсатора. Процессор выполнен был на 300 электронных лампах.

1943 г. В Англии под руководством Т.Флаверса разработана первая программируемая электронная цифровая машина"Colossus", предназначенная для декодирования немецких телеграфных сообщений. Математический метод дешифровки был разработан группой математиков, в число которых входил Алан Тьюринг. Считывание телеграфных сообщений производилось с перфоленты фотоэлектрическим считывающим устройством. Хотя и "ENIAC" и "Colossus" работали на электронных лампах, они по существу копировали электромеханические машины.

1944 г. Дж.Эккерт предложил создавать машинную память на ультразвуковых линиях задержки.

1946 г. К.Цузе разработал для машиныZ4 символический язык "Plankalkul". В "Plankalkul" было введено понятие объекта, принципы использования подпрограмм. В качестве идентификаторов переменных применялось сочетание "буква + число". Первой буквой могла бытьV (параметр ввода), Z (промежуточное значение), R (результирующее значение), C (константа). Программы и подпрограммы трактовались как переменные(префикс P). Например, запись P3.7 означала вызов 7-й программы 3-й программной группы. "Plankalkul" предусматривал возможность работы массивов программ, что сегодня только реализуется в распределенных системах.

1945 г. Д.Нейман разработал концепцию цифровой вычислительной машины. Главными особенностями концепции были - управление процессом вычисления вводимой и хранимой в машине программой и принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводились по всем его разрядам одновременно. Также Нейман использовал идеи Бебиджа по применению команд условного и безусловного переходов, определяющих путь вычислительного процесса.

Рис. 103. Архитектура ЭВМ по Нейману

1945 г. Вэннивер Буш в статье "Пока мы мыслим", напечатанной в

журнале "The Atlantic	Monthly", изложил идею создания гипертекста.
1946 г. Д.Моучли и Д.Эккерт в Пенсильванском университете завер-
шили изготовление	электронного	числового интегратора и компьютера
"ENIAC" (Electronic Numerical integrator and Computer), который стал первой
цифровой вычислительной машиной,		спроектированной по предложенной

Д.Нейманом архитектуре. Эту машину можно было считать первым полнофункциональным цифровом компьютером. Машина содержала около 18000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов. Производительность машины составляла 5 тыс. оп/с. Ввод программы осуществлялся с помощью штеккеров на специальной наборной панели. Ввод расчетных данных производился с помощью перфокарт. Потребляемая мощность "ENIAC" -174 кВт, занимаемая площадь - около 300 кв. м.

Д.Нейман выдвинул идею создания математической машины, способной реализовать некоторые принципы теории игр.

1947 г. Ф.Вильямс и Т.Килберн в Манчестерском университете создали новый прибор, использующий эффект наличия остаточного заряда на экране электронно-лучевой трубки после попадания на нее электронного пучка. Прибор был назван "Трубкой Вильямса или CRT – памятью".

1948 г. Математик Клод Шеннон (США) выпустил книгу "Математическая теория передачи информации", в которой ввел понятие меры информа-

ции, так как информационное содержание любого сообщения можно представить в соответствии с принципами булевой алгебры.

У.Эккерт из IBM завершил работу над"SSEC" (Selective Sequence Electronic Calculator). Этот технологический гибрид содержал 8 регистров на вакуумных трубках, 150 слов памяти на реле и 66 замкнутых бумажных лент, хранящих в общей сложности 20 тысяч слов по 20 знаков.

Ф.Вильямс, Т.Килберн построили машину "Manchester Mark I", в которой была полностью реализована концепция хранимой программы.

В г. Манчестере разработали первое в мире программируемое элек- тронно-вычислительное устройство "Baby". Объем памяти устройства на трубке Вильямса составлял всего1024 бит. Впоследствии "Baby" был доработан и продавался под названием "Mark 1".

Фирма IBM представила программируемый калькулятор "IBM-604". Программирование осуществлялось с помощью панели переключателей.

Сотрудник Гарвадского университета Г.Фуллер предложил конструкцию устройства, у которого на экране электронно-лучевой трубки отображались цифровые данные расчетов.

1949 г. В США сконструированы первые машины-переводчики с русского языка на английский.

Х.Дэвис из Bell Laboratories (США) конструирует машину, способную распознавать человеческую речь. Возможности данного компьютера ограничивались названиями десяти цифр.

Д.Моучли создал первый интерпретатор языка программирования под названием "Short Order Code", который позволял производить ввод в ЭВМ алгебраических выражений.

Память компьютера "Manchester Mark I" была увеличена до128 40битных слов. Была добавлена так называемая вторичная память на магнитных барабанах, хранящая дополнительные 1024 слова.

Говард Айкен завершил работу над "Harvard Mark-3". Основным нововведением в машине было раздельное хранение данных и инструкций.

В математической лаборатории Кембриджского университета (Англия) под руководством профессора М.Уилкса изготовлен большой полнофункциональный электронный цифровой компьютер"EDSAC" (Electronic Delay Storage Automatic Computer) с запоминающим устройством на512 ртутных линиях задержки с хранимой программой. Машина была впервые снабжена операционной системой.

Морис Уилкс ввел систему мнемонических обозначений для машинных команд, названную языком "ассемблер".

К.Цузе построил машину Z22, которая поддерживала общие алгоритмы вычислений, могла работать с произвольными структурами данных, имела достаточный объем памяти. Изготовил автоматическую чертежную доскупервый прообраз современных CAD.

Эн Ванг запатентовал концепцию оперативной памяти.

Г.Айкен завершил работу над "Harvard Mark-3". Основным нововведением было раздельное хранение данных и инструкций.

Разработана система команд управления ЭВМ под названием"Краткий код". Программирование на этом языке сводилось к переводу каждого знака формулы в машинное двухзначное число, которое в свою очередь специальной программой переводилось в двоичный код.

1950 г. Д.Нейман описал устройство будущего компьютера "EDVAC" с вводимыми в память программами и числами, где дал детальное определение концепции хранимой программы. С этой работы и началась т..н"Архитектура фон Неймана".

Йоширо Накамета из Токийского императорского университета -изо бретает гибкий диск.

К.Шеннон публикует работу, озаглавленную "Программирование компьютера для игры в шахматы".

1951 г. Д.Моучли и Д.Эккерт закончили разработку универсального электронного компьютера общего назначения"UNIVAC" (Universal Automatic Computer). Синхронная, последовательного действия вычислительная машина "UNIVAC-1" была создана на базе ЭВМ "ENIAC" и "EDVAC". Работала она с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство емкостью 1000 12-разрядных десятичных чисел было выполнено 100на ртутных линиях задержки. Ввод/вывод осуществлялся с магнитной ленты (120000 слов и 1440000 цифр), перфокарт и перфоратора. В нем использовалась электрическая пишущая машинка для распечатки содержимого магнитной ленты.

ВАнглии начат выпуск компьютеров "Ferranti Mark-1" и "LEO-1".

ВВеликобритании в июне 1951 г. на конференции в Манчестерском университете М.Уилкс представил доклад "наилучший метод конструирования автоматической машины", который заложил основы микропрограммирования. Свою идею микропрограммирования Уилкс реализовал в1957 г. при создании машины "EDSAC-II".

М.Уилкс совместно с Д.Уиллером и С.Гиллом подготовилипервый учебник по программированию"Составление программ для электронных счетных машин" (русский перевод - 1953 г.).

Фирма IBM выпустила свой первый промышленный компьютер"IBM 701". Фирма Remington-Rang в 1952 г. выпустила ЭВМ "UNIVAC-1103", ко-

торая	работала в 50 раз быстрее "UNIVAC-1". Позже	в	ЭВМ"UNIVAC-
1103"	впервые были применены программные прерывания.
	Офицер ВМФ США и руководитель группы	программистов Грейс

Хоппер разработала первую транслирующую программу, которую она назвала компилятором (фирма Remington Rand). Эта программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме.