38 лет назад появился первый ПК. Как компьютеры изменились за это время
12 августа 1981 года в США был выпущен первый в мире персональный компьютер — IBM PC. Лайф разобрался, что он собой представлял и как изменились ПК за это время.
Фото © Keith Beaty / Toronto Star via Getty Images
Первый ПК создала компания IBM
До этого она выпускала вычислительные машины, занималась правительственными и военными заказами
Фото © SSPL / Getty Images
Над созданием первого ПК работали 12 человек
Ведущим разработчиком был Дон Экстридж. Как следствие, он получил прозвище Отец IBM PC
Фото © Public Domain
Первый в мире персональный компьютер продавался в двух комплектациях — на 16 или 64 Кбайт оперативной памяти. Самая дорогая предназначалась для бизнеса, конфигурация попроще — для дома.
В минимальной комплектации IBM РС стоил $1565, самая дорогая версия — $3005
В 2019 году за такую сумму можно купить топовый игровой ПК для игр в разрешении 4К
Объём оперативной памяти в минимальной комплектации составлял 16 Кбайт
В 2019 году объём ОЗУ в компьютерах начинается от 8 Гбайт, а устройства для требовательных задач предлагают от 16 Гбайт
Фото © AP Photo / Katsumi Kasahara
Жёсткого диска не было. В 2019 году представить ПК без накопителя невозможно
Вместо него предлагался модуль расширения с объёмом памяти в 10 Кбайт, он требовал отдельного источника питания
У IBM PC не было мыши
Первым ПК с мышью стал Apple Lisa, выпущенный в 1983 году
Фото © Public Domain
У IBM РС быстро появились конкуренты, но не из-за того, что компьютер понравился пользователям. Производитель не запатентовал ни дизайн монитора, ни базовую систему ввода и вывода (BIOS). Это позволило конкурентам создать свои модели на основе IBM РС. Таким действием IBM открыла дорогу другим производителям и дала персональным компьютерам возможность развиваться.
Операционной системой IBM PC была MS-DOS
Права на неё принадлежали Microsoft, тогда маленькой компании
В 1981 году компания Билла Гейтса не считалась гигантом, в её штате было всего 32 человека. Для сравнения, в 2018 году в компании числилась 131 тысяча человек на постоянной основе.
MS-DOS, как и IBM PC, дебютировала в августе 1981 года. С того момента и вплоть до 1993 года IBM и Microsoft совместно её совершенствовали. В 2000 году компания Билла Гейтса официально прекратила разработку операционной системы.
MS-DOS была базовым слоем в разработке ранних версий Windows. В будущем она служила загрузчиком для нескольких версий главной операционной системы Microsoft, вплоть до Windows ME (версия 8.0).
Самый первый компьютер в мире
Сегодняшние персональные компьютеры сильно отличаются от массивных, неуклюжих устройств, возникших во время Второй мировой войны, и разница не только в их размерах. «Отцы» и «деды» современных десктопов и лэптопов не умели многое из того, с чем играючи справляются современные машины. Однако самый первый компьютер в мире стал прорывом в области науки и техники. Устраивайтесь поудобнее перед монитором, и мы расскажем о том, как зарождалась эпоха ПК.
Кто создал самый первый компьютер в мире
В 40-е годы прошлого столетия существовали сразу несколько устройств, которые могут претендовать на звание первого компьютера.
Конрад Цузе
Ранний компьютер, созданный немецким инженером Конрадом Цузе, который работал в полной изоляции от разработок других ученых. Он имел отдельный блок памяти и отдельную консоль для ввода данных. А в качестве их носителя выступала восьмидорожечная перфокарта, изготовленная Цузе из 35 мм кинопленки.
В машине было 2600 телефонных реле и ее можно было свободно программировать в двоичном коде с плавающей точкой. Аппарат Z3 использовался для аэродинамических расчетов, но был уничтожен при бомбежке Берлина в конце 1943 года. Цузе руководил реконструкцией своего детища в 1960-х годах, и сейчас эта программируемая машина демонстрируется в музее Мюнхена.
Марк 1
Марк 1
Устройство «Марк 1» задуманное профессором Говардом Эйкеном и выпущенное IBM в 1941 году, представляло собой первый в Америке программируемый компьютер. Машина стоила полмиллиона долларов, и применялась для разработки оборудования для ВМФ США, такого как торпеды и средства подводного обнаружения. Также «Марк 1» использовали при разработке имплозионных устройств для атомной бомбы.
Именно «Марк 1» можно назвать самым первым компьютером в мире. Его характеристики в отличие от немецкого Z3, позволяли выполнять вычисления в автоматическом режиме, не требуя вмешательства человека в процесс работы.
Atanasoff-Berry Computer (ABC)
Atanasoff-Berry Computer
В 1939 году профессор Джон Винсент Атанасов получил средства для создания машины, названной Atanasoff-Berry Computer (ABC). Она была спроектирована и собрана Атанасовым и аспирантом Клиффордом Берри в 1942 году. Однако устройство ABC не имело широкой известности до патентного спора, связанного с изобретением компьютера. Он был разрешен лишь в 1973 году, когда было доказано, что соавтор ENIAC Джон Мокли видел компьютер ABC вскоре после того, как тот стал функциональным.
Юридический результат судебных тяжб был знаковым: Атанасов был объявлен инициатором нескольких основных компьютерных идей, но компьютер как концепция был объявлен непатентоспособным и, следовательно, свободно открыт для всех разработчиков. Полномасштабная рабочая копия ABC была завершена в 1997 году, доказав, что машина ABC функционировала так, как утверждал Атанасов.
ENIAC
ENIAC
ENIAC разрабатывался двумя учеными из Пенсильванского университета — Джоном Эккертом и Джоном Мокли. Он мог решать «широкий спектр числовых задач» путем перепрограммирования. Хотя машина была предъявлена публике уже после войны, в 1946 году, она была важна для расчетов во время последующих конфликтов, таких как «Холодная война» и Корейская война. Она использовалась для вычислений при создании водородной бомбы, инженерных расчетов и создания таблиц стрельбы. А также делала прогнозы погоды в СССР, чтобы американцы знали, куда могут выпасть радиоактивные осадки в случае ядерной войны.
В отличие от «Марк 1» с его электромеханическими реле, в «ЭНИАКе» были вакуумные лампы. Считается, что ENIAC провел больше расчетов за свои десять лет эксплуатации, чем все человечество до этого времени.
EDSAC
EDSAC
Первый компьютер с хранимым в памяти программным обеспечением назывался EDSAC. Он был собран в 1949 году в Кембриджском университете. Проект по его созданию возглавлял профессор Кембриджа и директор Лаборатории вычислительных исследований Кембриджа Морис Уилкс.
Одним из основных достижений в программировании было использование Уилксом библиотеки коротких программ под названием «подпрограммы». Она хранилась на перфокартах и использовалась для выполнения общих повторяющихся вычислений в рамках программы lager.
Как выглядел первый компьютер в мире
Американский «Марк 1» был огромен, занимая в длину свыше 17 метров, а в высоту — свыше 2.5 метра. Машина, в оболочке из стекла и нержавеющей стали, весила 4,5 тонны, а общая протяженность ее соединительных проводов чуть-чуть не дотягивала до 800 км. За синхронизацию основных вычислительных модулей отвечал пятнадцатиметровый вал, который приводил в движение электродвигатель мощностью 4 кВт.
Марк 1 в музее IBM
Еще тяжелее, чем «Марк 1», был «ЭНИАК». Он весил 27 тонн, и требовал 174 кВт электроэнергии. Когда его включали, городские огни тускнели. Машина не имела ни клавиатуры ни монитора, занимала площадь в 135 кв.м и была обвита километрами проводов. Чтобы получить представление о внешнем виде «ЭНИАКа» представьте себе длинный ряд металлических шкафов, которые сверху донизу заставлены лампочками. Поскольку качественного охлаждения у компьютера тогда еще не было, в помещении, где он находился, было очень жарко, и «ЭНИАК» давал сбои.
ENIAC
Первый советский компьютер
В СССР не желали отставать от Запада и вели свои разработки по созданию ЭВМ. Результатом усилий советских ученых стала «Малая электронная счетная машина» (МЭСМ). Ее первый запуск состоялся в 1950 году. В МЭСМ использовались 6 тысяч ламп, она занимала площадь в 60 кв. м и требовала для работы мощности до 25 кВт.
МЭСМ
Устройство могло выполнять до 3 тысяч операций в секунду. МЭСМ применялась для сложных научных вычислений, затем ее использовали как учебное пособие, а в 1959 году машину разобрали.
В 1952 году у МЭСМ появилась старшая сестра — «Большая электронная счетная машина» (БЭСМ). Количество электронных ламп в ней возросло до 5 тысяч, выросло и количество операций в секунду — от 8 до 10 тысяч.
БЭСМ
Первый в мире коммерческий компьютер
UNIVAC 1, представленный в США в 1951 году, можно назвать первым компьютером, предназначенным для коммерческого использования.
UNIVAC 1
Он прославился после того, как использовал данные опроса 1% населения, имеющего право голоса, чтобы правильно предсказать, что генерал Дуайт Эйзенхауэр выиграет выборы 1952 года. Когда люди поняли возможности компьютерной обработки данных, многие предприятия начали приобретать эту машину для своих нужд.
Самый первый персональный компьютер в мире
Впервые термин «персональный компьютер» был применен к творению итальянского инженера Пьера Джорджио Перотто под названием Programma 101. Выпустила его фирма Olivetti.
Programma 101
Стоило устройство 3200 долларов и разошлось тиражом около 44 000 экземпляров. Десять штук купило NASA, чтобы использовать для расчетов посадки Apollo 11 на Луну в 1969 году. Сеть ABC (American Broadcasting Company) использовала Programma 101 для прогнозирования президентских выборов 1968 года. Американские военные использовали его для планирования своих операций во время войны во Вьетнаме. Он также закупался для школ, больниц и правительственных учреждениях и отмечал начало эпохи быстрого развития и продаж ПК.
Первый домашний компьютер массового производства за рубежом
В 1975 году в одном из выпусков журнала « Популярная электроника» появилась статья о новом компьютерном наборе — Altair 8800. В течение нескольких недель после появления устройства клиенты наводнили его производителя, компанию MITS, заказами. Машина была оснащена 256-байтовой памятью (расширяемой до 64 Кб) и универсальной интерфейсной шиной, которая превратилась в стандарт «S-100», широко используемый в любительских и персональных компьютерах той эпохи.
Altair 8800
«Альтаир 8800» можно было купить за 397 долларов. После покупки владельцу-радиолюбителю нужно было самостоятельно паять и проверять работоспособность собранных узлов. На этом трудности не заканчивались, предстояло еще освоить написание программ с помощью нулей и единиц. У Altair 8800 не было клавиатуры или монитора, жесткого диска и дисковода. Чтобы ввести нужную программу пользователь щелкал тумблерами на передней панели устройства. А проверка результатов осуществлялась путем наблюдения за лампочками, мигающими на передней панели.
А в 1976 году «на свет» появился первый компьютер Apple, разработанный и изготовленный вручную Стивом Возняком и рекламируемый его другом Стивом Джобсом как первый продукт компании Apple Computer Company. Apple 1 считается первым ПК, поставляемым в готовом виде.
Apple 1
На самом деле у устройства не было ни монитора, ни клавиатуры (предусматривалась возможность их подключения). Зато была полностью укомплектованная монтажная плата, на которой находилось 30 микросхем. У «Альтаир 8800» и других поступивших на рынок устройств и этого не было, их надо было собирать из набора. Первоначально у Apple 1 была почти «адская» цена в 666, 66 долларов, однако год спустя она была снижена до 475 долларов. Позже была выпущена дополнительная плата, которая позволяла записывать данные на кассетный магнитофон. Она стоила 75 долларов.
Первый домашний компьютер массового производства в СССР
С 80-х годов XX века в Болгарии начали выпускать компьютер под названием «Правец». Это был клон второй версии Apple. Еще одним клоном, входящим в линейку «Правец», был «советский» IBM PC, базировавшийся на процессорах Intel 8088 и 8086. Более поздним клоном Oric Atmos была «домашняя» модель «Правец 8D» в небольшом корпусе и со встроенной клавиатурой. Она выпускалась с 1985 по 1992 годы. Компьютеры «Правец» стояли во многих школах Советского Союза.
Правец
Желающие собрать себе домашний компьютер могли воспользоваться инструкциями в журнале «Радио» 1982-83 гг. и воспроизвести модель под названием «Микро-80». Она базировалась на микропроцессоре КР580ВМ80, аналогичном Intel i8080.
В 1984 году в Советском Союзе появился компьютер «Агат», достаточно мощный по сравнению с западными моделями. Объем ОЗУ составлял 128 КБ, что вдвое превышало объем оперативной памяти у моделей Apple начала 80-х годов двадцатого века. Компьютер выпускался в нескольких модификациях, имел внешнюю клавиатуру с 74 клавишами и черно-белый либо цветной экран.
Агат
Производство «Агатов» шло до 1993 года.
Компьютеры современности
В наши дни современные компьютерные технологии меняются очень быстро. Самые мощные компьютеры современности в миллиарды раз превосходят своих предков. Каждая компания хочет удивить и так пресыщенных пользователей, и до сих пор многие преуспевают в этом. Вот лишь некоторые из основных тем за последние годы:
- Ноутбук, оказавший важное влияние на развитие индустрии: Apple Macbook (2006 год).
- Смартфон, оказавший важное влияние на развитие индустрии: Apple iPhone (2007 год).
- Планшет, оказавший важное влияние на развитие индустрии: Apple iPad (2010 год).
- Первые «умные часы»: Pulsar Time Computer (1972 год). Их можно увидеть на руке Джеймса Бонда в боевике «Живи и дай умереть» 1973 года.
И, конечно же, различные игровые консоли: Playstation, Xbox, Nintendo и т. д.
Мы живем в интересное время (хотя это и звучит как китайское проклятие). И кто знает, что ждет в ближайшем будущем. Нейронные компьютеры? Квантовые компьютеры? Поживем-увидим.
Первая патентная война, или Кто изобрел компьютер
14 февраля 1946 года в университете штата Пенсильвания состоялось торжественное открытие одного из первых в мире компьютеров – ENIAC (что расшифровывалось как «Электронный числовой интегратор и вычислитель»). Событие достаточно необычное для того времени: крайне немногочисленные ЭВМ сороковых годов разрабатывались, как правило, с прицелом на военные нужды, и сам факт их существования оставался неизвестным не только широкой публике, но иногда даже и другим ученым и инженерам, работающим в области электротехники. А потому имя нынешнего 66-летнего именинника и стало для многих синонимом первого в истории компьютера.
Один из блоков первого (с очевидными оговорками) компьютера на выставке в своей Alma Mater
Созданный Джоном Вильямом Мокли (1907–1980) и Джоном Преспером Эккертом (1919–1995) компьютер был построен полностью на вакуумных лампах, которых насчитывалось 17468 штук (кроме того, в его составе было 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70 тыс. резисторов и 10 тыс. конденсаторов). Потребляемая мощность составляла 150 кВт, за секунду ЭНИАК мог выполнять 300 операций умножения или 5 тыс. операций сложения. Вся конструкция весила 27 тонн и занимала целую комнату, а обошлась заказчику – естественно, Министерству обороны, – в 500 тысяч долларов (или 6 млн. по сегодняшнему курсу).
С программированием, правда, дело обстояло не очень радужно, оно предполагало коммутацию кабелей и переключателей, которая осуществлялась вручную: сначала требовалось перевести в нужное положение 6 тысяч переключателей, а затем еще и подключить кабели. В результате иногда уходило целых два дня на то, чтобы запрограммировать задачу, которая просчитывалась машиной всего за 20 секунд.
Дж. Преспер Эккерт (в центре слева) и Джон Мокли (у колонны) возле блока управления ENIAC
Тем не менее, все эти сложности не помешали ENIAC успешно трудиться на армейские нужды – в расчетах баллистических таблиц, а также и в деле создания водородной бомбы. В 1946–1947 годах компьютер был «закрыт на апгрейд», добавивший ему мощности и памяти – было установлено довольно простое устройство хранения программы в режиме read only, значительно упростившее процедуру переключения кабелей. Компьютер проработал без сбоев до окончательного выключения 2 октября 1955 г. Для энтузиастов и историков программирования имеется даже онлайн-эмулятор ENIAC.
А что касается вопроса о первенстве, то, по сути дела, ENIAC действительно был первым – но со множеством оговорок: первый в мире электронный, широкомасштабный, цифровой компьютер общего назначения, который можно было с некоторым трудом, но перепрограммировать. От своих известных старших братьев пенсильванская ЭВМ отличалась скорее количественно – мощностью, универсальностью и масштабами, а не чем-то принципиально новым в архитектуре. Немецкий Z3 Конрада Цузе (1941 г.) был и цифровым, и универсальным, и даже программируемым (при помощи перфорированной кинопленки), но относился к классу не электронных, а электромеханических устройств, поскольку все его функции были реализованы на основе реле. Английский Colossus Mark 1 (1944 г.), в свою очередь, был цифровым и полностью электронным, но не мог похвастаться широтой назначения, так как предназначался исключительно для взлома немецких радиошифров.
Реконструкция гораздо более скромного на вид Z3 (оригинал, вместе с Z1 и Z2, погиб при бомбежке Берлина в 1944 году)
Казалось бы, изобретение компьютера так и войдет в историю, как дело рук сразу нескольких выдающихся ученых и инженеров – подобно радио, независимо и практически одновременно «изобретенному» в самых разных странах Маркони, Поповым и Тесла. Однако, все оказалось не так просто: этим делом вскоре вплотную занялись не историки техники, а юристы, способные безнадежно запутать и гораздо менее сложные вопросы…
В наши дни «патентным войнам» в мире IT уделяется весьма существенная доля новостных лент, но и полвека назад ситуация в области патентного права была не менее запутана. Дело это, конечно, довольно скучное и зачастую малоприятное – но зато прибыльное и судьбоносное для всей индустрии. Поэтому поневоле коснемся и этой стороны истории вычислительной техники.
В марте 1946 г. Мокли и Эккерт, уволившись из университета, основали собственную компанию Eckert-Mauchly Computer Corporation и, как и следует порядочным американским изобретателям, подали в июне следующего года заявку на патент на создание ENIAC как первого компьютера. Значительная задержка в подаче заявки объяснялась трудоемкостью оформления официальных бумаг: назначенный специалист, Макс Либман, занимался составлением документации со множеством зарисовок и технических характеристик в течение целого года!
Однако, задержка между торжественным открытием ENIAC и подачей заявки на патент – сущая мелочь, по сравнению с опозданием, с которым соответствующий патент (№3 120 606) был наконец-то выписан: это событие произошло спустя восемнадцать лет после демонстрации первой ЭВМ, 4 февраля 1964 года.
Первая (из 91) страница выданного патента демонстрирует схему ENIAC, блоки которого занимают целую комнату
К тому времени ситуация в мире IT, конечно же, изменилась. Большие ЭВМ активно эволюционировали и стали появляться не только в военных вычислительных центрах, но и в каждом уважающем себя американском университете. Маленькая компания Эккерта и Мокли в 1950 г. была выкуплена корпорацией Remington Rand, которая спустя еще пять лет слилась со Sperry Corporation. Образовавшаяся Sperry Rand стала одним из игроков на бурно развивающемся компьютерном рынке, наряду с шестью другими относительно небольшими IT-компаниями, которые все вместе получили у прессы прозвище «семи гномов» – по сравнению с Белоснежкой-гигантом IBM: в ту пору она одна контролировала примерно 85% рынка. Конкуренты поспевали за ней с трудом, их подразделения по части хранения и обработки данных, как правило, работали себе в убыток – и едва ли не единственным гарантированным источником прибыли у «гномов» оказалась… торговля патентами.
Поскольку Sperry Rand получила таким образом и патент на ENIAC как первый из компьютеров, то для начала она потребовала от остальных производителей отчислять ей 1% от всех продаж. И если соглашение с IBM было достигнуто достаточно быстро, – лидер компьютерного рынка мог позволить себе и не такие мелочи, – то со многими из более мелких корпораций договориться не удавалось. 26 мая 1967 года Sperry Rand и корпорация Honeywell одновременно подали друг на друга в суд: первая обвиняла вторую в нарушении патента, а последняя, в свою очередь, доказывала неправомочность этого патента, выданного на изобретение ENIAC.
Окончательное решение суда было вынесено только 19 октября 1973 г., после того как объем протоколов судебных заседаний достиг рекордных 20 667 страниц, и было оно достаточно недвусмысленным: патент Эккерта и Мокли был аннулирован, по причине как несвоевременной подачи заявки, так и заимствований при создании ENIAC, поскольку «изобретателем первого компьютера» тем же решением был объявлен Джон Винсент Атанасов.
Памятник Джону Атанасову в Софии
Сын болгарского эмигранта, физик и инженер-электрик Джон Атанасов (1903–1995) задумал создание цифрового компьютера для решения больших систем линейных алгебраических уравнений еще в 1937 году, когда работал преподавателем математики в колледже штата Айова и размышлял, кроме прочего, и над неосуществленными планами Чарльза Бэббиджа.
А чтобы и его собственные планы не постигла такая же судьба, колледж по его просьбе выделил ему в помощники изобретателя – Клиффорда Эдварда Берри (1918–1963). Точно так же, как и в случае с дуэтом физика Мокли и техника Эккерта, в паре Атанасов – Берри первый был теоретиком и автором идей, а второй – гением их практического воплощения. Результатом их совместной работы и стал Atanasoff–Berry Computer (ABC) до конца 1960-х годов практически никому не известный, но зато после прославившийся как первая ЭВМ – по крайней мере, первая полностью электронная и основанная на двоичной системе исчисления – ведь даже позднейший ENIAC пользовался менее удобной в случае работы с компьютерами десятичной системой.
Реконструкция компьютера Атанасова-Берри (ABC)
Нельзя не заметить, что, в отличие от ENIAC, Mark 1 и работ Цузе, машина Атанасова и Берри была не исполнением заказа какого-нибудь государственного или военного учреждения с неограниченными административными и финансовыми возможностями, а скорее плодом личного энтузиазма ее авторов. Отсюда и ее достаточно скромные технические данные, и незавидная судьба. ЭВМ была практически готова, основная вычислительная часть уже успешно работала, не хватало лишь блока для хранения промежуточных результатов – схемы считывания для двоичных карт, когда в июне 1942 года ее конструирование было прекращено: Берри женился и перешел на работу в частную корпорацию, а Атанасов был призван руководить исследованиями в Военно-морской Артиллерийской лаборатории. Но и после окончания войны он не вернулся к своему увлечению, не придав ему большого значения, – пока им самим и его детищем не заинтересовались юридические отделы крупных корпораций, занимающиеся патентными войнами. Зато в конце 1960-х годов его ожидала всемирная слава – увы, не разделенная Клиффордом Берри, который погиб при крайне подозрительных обстоятельствах в 1963 году.
А еще в 1940 году Атанасов подробно рассказал о своем замысле не кому-нибудь, а Джону Мокли, с которым встречался на одной из конференций и который в июне 1941 года провел пять дней в доме у Атанасова в беседах о компьютерах, причем Берри продемонстрировал гостю и работу своего с Атанасовым детища. Всех этих фактов было достаточно для решения судьи – хотя Мокли и Эккерт считали его несправедливым, отрицая наличие каких бы то ни было заимствований: ABC не был программируемым и универсальным, он был создан для решения одной специальной задачи, и, по их мнению, независимо созданный ENIAC был-таки первым компьютером в современном смысле этого слова.
И, тем не менее, несмотря на все возражения, решение 1973 года, с его юридической однозначностью, так и не было оспорено в судебном порядке. Для большинства исследователей вопрос о приоритете неактуален: свой вклад в развитие компьютера внесли все четверо американских изобретателей – не говоря уже о немецких или английских. Кстати, многие считают, что отмена патента на ENIAC поспособствовала дальнейшему развитию IT-технологий: теперь ведь производителям компьютеров не нужно было платить отчислений владельцам патента, что пришлось бы делать вплоть до 1981 года! Хотя, если судить по букве закона, в свой первоначальной заявке на патент Мокли и Эккерт несколько недооценили потенциал развития ЭВМ и указали неточное значение «импульса», так что под патент на их изобретение подпадали только компьютеры с частотой не более 1 МГц…
Компьютерное наследие США: Марк I
Американский ученый Говард Эйкен взялся за разработку машины, в основе которой были использованы смелые идеи XIX и технологии XX века. Заручившись поддержкой командования военно-морского флота США и финансово-техническим обеспечением от фирмы IBM, Эйкен создал первый американский компьютер — Марк I. В качестве переключающих устройств в машине Эйкена использовались простые электромеханические реле; инструкции программ обработки данных были записаны на перфоленте. Данные вводись в машину в виде десятичных чисел, закодированных на перфокартах фирмы IBM.
Американский ученый Говард Хэтауэй Эйкен (англ. Howard Hathaway Aiken, 1900 — 1973 г.г.) родился в Хобокене, штат Нью-Джерси, США. Этот человек обладал чрезвычайно широким кругозором и интересовался различными научными направлениями, в круг которых входили физика, математика и множество естественных наук. Эйкен закончил военно-инженерную школу города Индианаполис и получил степень бакалавра. В университете штата Висконсин он успешно защитил диплом по направлению «электротехника». Но останавливаться на полпути Эйкен не собирался и продолжил свое обучение поступив в 1939 году в магистратуру чикагского университета. И вскоре он перешел в знаменитый Гарвард, чтобы там завершить обучение. Эйкен получил степень доктора философии по физике в 1939 году и приступил к работе над диссертацией, посвященной методикам решения нелинейных дифференциальных уравнений. Примерно в то время у него и возникла идея создать автоматическое вычислительное устройство, которое могло бы избавить от необходимости проводить утомительные математические расчеты. В процессе размышлений и разработки конструкции нескольких простых вычислителей, каждый из которых мог бы решать определенную задачу узкой специализации, Эйкен пришел к выводу о необходимости создания универсального устройства, способного осуществлять любые математические расчеты. Загоревшись этой идеей, он заручился поддержкой Гарвардского университета и одной из крупнейших американских коммерческих компаний тех времен — International Business Machines (IBM). Ученый приступил к практической реализации своих замыслов. Занимая должность инженера IBM, Эйкен руководил работами по созданию первого американского компьютера Марк I.
Говард Эйкен наблюдает за работой Марк I (1944 г.)
К работе над компьютером Эйкена вдохновила разностная машина Чарльза Бэббиджа. Описание этой аналитической машины, которое осталось от самого Бэббиджа, оказалось достаточно основательным и полным.
Как в последствии заявлял Эйкен:
разностная машина Бэббиджа
После плодотворной работы Эйкену удалось воплотить в реальность свою идею. Первоначально проект имел название «Automatic Sequence Controlled Calculator» (ASCC), то есть — «вычислительное устройство, управляемое автоматическими последовательностями». Но на слуху первый американский компьютер закрепился под именем «Гарвардский Марк I».
Реализация проекта
Процесс создания машины Марк I проходил спокойно, гладко и без эксцессов. В начале 1943 года устройство успешно прошло первые испытания и было перенесено в Гарвардский университет. А вот отношения между создателем устройства и его спонсором были далеко не так гармоничны. Марк I стал причиной разногласий Эйкена с главой компании IBM Томасом Уотсоном.
Томас Уотсон — председатель совета директоров IBM
Эти два человека обладали сильным, но невероятно упрямым характером. Они оба любили делать все исключительно по-своему. Прежде всего их мнения разошлись из-за внешнего вида машины. Марк I достигал в длину почти 17 метров, а по высоте превышал 2,5 метра. Он содержал около 750 000 деталей, которые соединялись проводами общей протяженностью примерно 800 км. Можно представить, каким монстром представлялась для инженера такая махина. Эйкену хотелось оставить открытыми внутреннее содержимое Марка, чтобы при необходимости специалисты могли видеть состав и работу устройства. Уотсону же, как главе компании и бизнесмену, хотелось сделать Марк I наиболее привлекательным для покупателей. Поэтому он активно настаивал на том, чтобы машину заключили в корпус из стекла и блестящей нержавеющей стали. В этом споре победил Уотсон. Собственно и все последующие разногласия решались также в его пользу. Последнее слово оставалось за IBM, ведь компания финансировала разработку машины и могла диктовать собственные условия. Но Эйкен удалось «отыграться» на презентации Марка I перед прессой и общественностью в августе 1944 г. Рассказывая про устройство и процесс разработки, он едва упомянул о вкладе корпорации IBM в создание компьютера. А о самом Томасе Уотсоне не сказал ни слова. Естественно, это привело в бешенство главу компании.
Возмущению Уотсона не было предела, что он даже не побоялся резких высказываний в сторону Эйкена перед СМИ:
Его сын и преемник Уотсон-младший говорил позже, что если бы Эйкен и Уотсон-старший жили в другом веке, то непременно бы стрелялись на дуэли и убили друг друга.
Военная служба
Вскоре после этого Уотсон на время передал Марк I в распоряжение военно-морского флота США. Там машину использовали для выполнения сложных баллистических расчетов, которыми руководил сам Эйкен. Марк I мог работать с числами длиной до 23 разрядов. На сложение и вычитание тратилось 0,3 секунды, а на умножение — около 3 секунд. Подобная скорость была необычной и даже потрясающей, хотя совсем незначительно превосходило показатели, изначально запланированы Бэббиджем. Марк I за один день проводил исчисления, на которые раньше уходило до полугода.
Эйкен с ученой Грейс Хопер и участниками команды ВМФ США, обслуживающими Марк I
Компьютер Марк I выглядел весьма впечатляюще. Дизайнерская задумка Уотсона реализовалась должным образом и сыграла свою роль — прозрачное стекло и сверкающая нержавеющая сталь привлекали внимание как со стороны прессы, так и со стороны технических специалистов. Кроме того, машину обслуживали морские офицеры, поддерживающие ее образцовую чистоту и порядок. Серьезные, деловые, они ходили вокруг Марк I отдавая друг другу честь. Как вспоминали гарварские ученые — создавалось такое впечатление, будто офицеры управляют машиной, стоя по стойке смирно. Вот только шум компьютера слегка портил идиллию — включающиеся и выключающиеся реле (3304 шт.) громко щелкали, управляя вращением валиков и шестеренок.
матрос, обслуживающий работу машины Марк I
Ссора с компанией IBM в лице ее директора не помешала Эйкену продолжить работу по созданию новых компьютеров. И уже в 1947 году он закончил «Гарвардский Марк II», в след за которым вышли «Гарвардский Марк III» (1949 год) и «Гарвардский Марк IV» (1952 год). В компьютере Марк III уже использовались отдельные электронные компоненты, а Марк IV был полностью электронным устройством. В машинах имелась память на основе магнитных барабанов. Кроме того, в «Марк IV» применялась ещё одна разновидность компьютерной памяти, основанная на использовании магнитных сердечников.
Поскольку Марк I приносил неоцененную пользу, неудивительно, что финансированием дальнейших разработок вычислительных машин занималось Министерство обороны США. Американские специалисты в области кибернетики очень сильно заинтересовались проектами Эйкена. Собственно Марк II был построен ученым специально для военно-морского флота, он стал первым на планете многозадачным вычислительным устройством: предусмотренные в его конструкции параллельные сумматоры позволяли одновременно выполнять несколько математических операций и передавать результат из одного модуля машины в другой.
Первые компьютер, такие как Марк I были основаны на электромеханических переключателях, широко применяющихся в те времена в технике телефонной связи. Когда переключатель находился в открытом состоянии, цепь была обесточена. Но если на обмотку железного сердечника подавался ток низкого напряжения (изображен красным на схеме), то в сердечнике создавалось магнитное поле, притягивающее один конец вращающегося на шарнире рычажка. В этот момент другой его конец сжимал контакты: цепь замыкалась и по ней начинал проходить электрический ток (изображен зеленым на схеме).
схема действия электромеханических переключателей
Обрабатываемые машиной числа хранились в специальных регистрах, реализованных в виде металлических зубчатых колес, которые приводились в движение специальным механизмом. Каждый регистр включал 24 колеса, из которых 23 использовались для представления самих разрядов числа, а 24-е — его знака. Помимо этого, каждый регистр имел устройство, позволявшее сохранять значения десятков и передавать результат вычислений в другой регистр. Всего архитектура Марк I насчитывала 72 регистра для обработки цифровых значений и 60 дополнительных регистров для хранения математических постоянных — в них при помощи системы переключателей вручную записывались неизменные в процессе вычислений константы. В составе Марк I находился основной математический блок, а также имелось несколько отдельных модулей, предназначенных для выполнения операций умножения, деления, подсчета степени числа, значения синуса и вычисления логарифма. В качестве операторского пульта была панель, содержащая 420 механических переключателей, не считая нескольких контрольных панелей, позволявших оператору управлять режимами работы машины. Аппарат потреблял около 160 киловатт мощности в процессе своей работы.
вид регистров Марк I
Настоящим технологическим новаторством было устройство, предложенное Эйкеном, которое предназначалось для программирования выполняемой счетной машиной последовательности операций. В качестве носителя информации изобретатель использовал перфоленту из диэлектрического целлулоида, в которой пробивались отверстия, расположенные в 24 параллельных рядах. Полученные данные разделялись на две категории: операционные команды, описывавшие, что должна делать машина в данный момент времени, и команды вычислений, управлявшие самими математическими операциями. Перфоленту, содержащую описание последовательности операций, можно было хранить отдельно от самого математического устройства и многократно использовать по мере необходимости. Таким образом, в вычислительной машине Марк I был впервые реализован принцип независимо хранимой программы. Данные с перфоленты считывались специальными контактными щетками, которые при попадании в отверстие замыкали электрическую цепь. После выполнения операции перфолента смещалась на одну позицию и подставляла под щетки новый ряд отверстий.
Грейс Хопер (1906-1992 г.г.)
Любопытно и то, что современный термин «баг» (от английского «bug» — «жучек»), обозначающий ошибку или сбой в программе, в те времена имел буквальное значение. В процессе работы вычислительные машины Марк I и Марк II достаточно сильно нагревались, так, что некоторые их узлы испускали неяркое свечение. На свет и тепло слетались всякие насекомые — мошкара, мотыльки, мелкие бабочки и т.д… Они забирались внутрь и часто вызывали короткие замыкания электрических схем. По одной из версий термин «баг» ввела в обиход сотрудница вычислительного центра береговой службы ВМФ США Грейс Хоппер. Она работала в команде Марк II. Позже эта женщина стала всемирно известным компьютерным аналитиком и программистом, а кроме этого получила за свои заслуги почетное звание контр-адмирала военно-морского флота.
Ей приписывают появление еще одного термина «debugging» («отладка»), обозначающего процесс исправления ошибок, допущенных программистом во время написания программного кода.
Грейс Хоппер описывала этот эпизод следующим образом:
Около 16 лет Марк I работал на математическом поприще в Гарвардском университете. Он помогал составлять математические таблицы и решал самые разнообразные задачи, от создания экономических моделей до конструирования электронных схем компьютеров. Но успех его в полной мере не оправдал ожидания Уотсона. Методы разработки компьютера уступали более перспективным методам немецких и английских изобретателей. По сути, Марк I устарел еще до того, как его построили.