ИНТЕРНЕТ В РОССИИ И В МИРЕ

Сегодня Четверг 08.12.2016
История IT -> История информационных технологий (ИТ) и компьютера в 20 веке -> страница 2     Обновление - 04.06.2014

История информационных технологий (ИТ) и компьютера в 20 веке

Компьютер «ENIAC»

В США с июня 1943 года по осень 1945 года создавался компьютер «ENIAC» - «Electronic Numerical Integrator and Computer» или электронный числовой интегратор и компьютер. Причем, слова "and Computer" были добавлены уже после начала строительства ENIAC. В начале целью создания «ENIAC» было расчет таблиц траекторий полета снаряда. В зависимости от множества параметров (температура воздуха, скорость ветра и т.п.) требовался расчет около 3000 траекторий. Без этих таблиц артиллеристам просто невозможно было точно попасть в цель. Расчет каждой траектории требовал около 1000 операций. Вычислители типа анализатора Ванневара Буша сделать эту работу быстро не могли.
На создание «ENIAC» ушло 200 000 человеко-часов. Всего комплекс включал в себя 17 468 ламп 16 различных типов, 7 200 кремниевых диодов, 1 500 реле, 70 000 резисторов и 10 000 конденсаторов. Вес — 27 тонн (по другим данным 70 тонн), потребляемая мощность — 174 кВт, вычислительная мощность — 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Тактовая частота — 100 кГц, то есть один импульс каждые 10 микросекунд.
Устройство ввода-вывода данных было в виде табулятора перфокарт компании IBM: 125 карт в минуту на ввод и 100 карт в минуту на вывод. Вычисления производились в десятичной системе, которой было отдано предпочтение перед двоичной системой. Компьютер оперировал числами максимальной длиной в 20 разрядов.
Многие специалисты скептически предсказывали, что при таком количестве ламп в системе компьютер просто не сможет работать сколь-нибудь продолжительное время. Выход из строя одной лампы, одного конденсатора или резистора означал остановку работы всей машины. Всего было 1,8 миллиарда различных вариантов отказа в каждую секунду. До этого человечество не создавало ни один прибор такой сложности и с таким требованием к надежности. Для того, чтобы вакуумные лампы реже перегорали, на них подавали минимальное напряжение — 5,7 вольт вместо номинальных 6,3. За неделю сгорало примерно 2-3 лампы, а среднее время работы лампы составляло 2500 часов.
Так как война к тому времени уже была закончена, военное ведомство США решило использовать «ENIAC» в расчетах по разработке термоядерного оружия. В Баллистической Лаборатории на «ENIAC» выполнялись расчеты по применению термоядерного оружия, прогнозам погоды в СССР для прогноза направления выпадения радиоактивных осадков на случай ядерной войны, инженерные расчеты, включая таблицы стрельбы ядерными боеприпасами.
В 1946 года британский физик Дуглас Хартри решал на ЭНИАКе проблему обтекания воздухом крыла сверхзвукового самолета. ЭВМ выдала ему результаты расчётов с точностью до седьмого знака. В 1947 году было выполнено 9 расчётов, связанных с разработкой термоядерного оружия, методом Монте-Карло. Весной 1950 года был произведен первый успешный численный прогноз погоды командой американских метеорологов. Они использовали упрощённые модели атмосферных потоков. Это упрощение понизило вычислительную сложность задачи и позволило произвести расчёты с использованием доступных в то время вычислительных мощностей. Расчеты велись начиная с 5 марта 1950 года в течение 5 недель, пять дней в неделю в три 8-часовые смены. Еще несколько месяцев ушло на анализ и оценку результатов.
Работа на «ENIAC» прекратилась только 2 октября 1955 года.

"Memex" Вэнивара Буша

Вэнивар Буш
Вэнивар Буш (англ. Vannevar Bush, 11.03.1890 — 30.06.1974) — американский ученый, администратор научных проектов, в том числе Манхэттенского проекта (ядерное оружие), советник по науке при президенте США Рузвельте. Научная и организаторская деятельность Буша была настолько многогранна, что его называли царем американской науки.
Если придерживаться хронологии истории ИТ и Интернета, то необходимо отметить статью В. Буша "Как мы можем думать" (As we may think), опубликованную в июле 1945 года в "Atlantic Monthly". В этой статье он предложил прообраз гипертекстового устройства, под названием "Memex", который должен был быть одновременно и базой данных, и устройство для извлечения информации.
Эта идея пришла к В.Бушу намного раньше. В 1930-х годах большую популярность для хранения больших объёмов информации получили микрофильмы. В. Буш, бывший большим любителем фотографии, на основе этой технологии сконструировал прибор, способный показывать пользователю 1000 отпечатков пальцев всего за одну минуту. Своё новое изобретение он предложил специалистам из ФБР, но они нашли его бесполезным. Несмотря на это В. Буш продолжил совершенствовать данную модель. Вскоре им была предложена настольная версия прибора – быстрый селектор. Эта модель позволяла хранить большие объемы информации и проводить быстрый поиск документов с отображением их на экране.
Для середины 40-х годов "Memex" была революционной идеей. Статья оказала сильное влияние на будущих разработчиков сети Интернет – Д. Енгельбарта и Д. Ликляйдера. Даже спустя годы Д. Енгельбарт будет не раз восхищенно вспоминать идеи В. Буша.
Вэнивар Буш

Цитаты из конспекта перевода статьи "As we may think" (источник Uic.unn.ru):

С профессиональной точки зрения наши методы передачи и описания результатов исследований совершенно устарели и полностью неадекватны тем задачам, для которых они используются.
Так генетические законы Менделя были незамечены, утеряны и затем заново переоткрыты. Это произошло только потому, что публикация этих материалов не стала доступной тем людям, которые смогли бы схватить смысл этих материалов и оценить их по достоинству. Подобного рода катастрофы неизменно будут повторяться, и число их будет расти. Но сегодня уже существуют новые мощные инструменты, которые могут кардинально изменить положение вещей.

Прогресс в области фотографии, кинематографии и телевидения. Сухая фотография. Факсимильная передача. Сканирование. Микрофильмирование. Сжатие данных. Если прогресс в этой области будет продолжаться теми же темпами, то в ближайшие годы мы получим микрофильм Британской энциклопедии, который будет стоить пятак, а процесс его пересылки будет стоит копейку.

Наш мозг оперирует данными через ассоциации, создавая паутину из цепочек, в которые вовлечены клетки головного мозга. Представим будущее возможное устройство - назовем его "memex" - которое помогает человеку хранить все его книжки, все его записи и все его коммуникации с другими людьми.
Устройство выглядит как обычный стол, на котором клавиатура, кнопки и рычажки. Небольшая часть стола занята данными в виде микрофильмов, остальная часть - рабочий механизм. Книги всех типов, картинки, газеты могут быть немедленно получены и включены в систему. На верху устройства находится прозрачный валик, куда попадают записи, фотографии, меморандумы и прочие документы.
Эта система использует индексирование - если человек хочет получить доступ к книге - он набирает необходимый код на клавиатуре и нужная книга или страница возникает перед ним на экране мемекса.

Статьи о В. Буше:

Ibiblio.org
Computer-museum.ru

Компьютер «EDSAC» Мориса Уилкса и Ассемблер

В 1949 году в Кембриджском университете (Великобритания) группа во главе с Морисом Уилксом (англ. Maurice Vincent Wilkes; 26.06.1913 — 29.11.2010) создает компьютер «EDSAC» (англ. Electronic Delay Storage Automatic Computer). Это был первый в мире компьютер с хранимой в памяти программой. Архитектура «EDSAC» была аналогичной архитектуре американского «EDVAC».
Компьютер содержал 3000 электронных ламп. Оперативная память состояла из 32 ртутных ультразвуковых линий задержки (РУЛЗ), каждая из которых хранила 32 слова по 17 бит, включая бит знака — всего это даёт 1024 ячеек памяти. Была возможность включить дополнительные линии задержки, что позволяло работать со словами в 35 двоичных разрядов (включая бит знака). Вычисления производились в двоичной системе со скоростью от 100 до 15 000 операций в секунду. Потребляемая мощность — 12 кВт, занимаемая площадь — 20 м².
В мае 1946 года Уилкс прочитал копию "Предварительного доклада о машине EDVAC" фон Ньюманна. Через два месяца Уилкс отправляется в США, в Пенсильванский университет. "Самое важное событие в моей жизни произошло в 1946 году", — писал он много лет спустя. "— Мне удалось прослушать учебный курс по вычислительным машинам, и он произвел на меня сильнейшее впечатление. Ничего подобного раньше не было, а о достижениях ученых из школы Мура и других пионеров ВТ тогда было известно немногим. Последующие события убедительно подтвердили принципы, которым Эккерт и Мокли обучили тех, кому посчастливилось прослушать этот курс… Я возвращался с убежденностью, что знаю всё, всё, что следует знать… и начал набрасывать эскиз будущей машины на борту "Куин Мэри" по пути домой. Мне хотелось, чтобы она была простой и удобной для пользователей; это должна была быть машина последовательного действия, скромная по размерам и в основе своей повторяющая EDVAC...".
В команде Уилкса были П.Дж. Фармер (P. J. Farmer; механическая конструкция машины), Томас Голд (Tomas Gold; память на РУЛЗ), Дэвид Уиллер (David John Wheeler; программист), Стенли Гилл (Stanly Gill; программист), Уильям Ренвик (William Renwick; главный инженер проекта), который по словам Уилкса, "... построил машину и сделал ее работоспособной. Постепенно я начал уделять все меньше времени конструированию и тестированию, возложив всю ответственность на Ренвика".
Если в архитектуре и схемотехнике «EDSAC» никаких новинок не было, то в области программирования кембриджская группа совершила настоящий прорыв. "Мы вскоре пришли к выводу, что создание машины является лишь первой стадией проекта", — много позднее вспоминал Уилкс. "— Нам надо было научиться очень многому: как писать программы, как использовать машину для численного анализа, расчетов и всего остального… Как только мы начали заниматься программированием, то к своему удивлению обнаружили, что написать программу, которая удовлетворяла бы нас, значительно труднее, чем это нам представлялось… В один прекрасный момент, который я отчетливо помню, я понял, что теперь бoльшую часть моей жизни буду тратить на поиск ошибок в моих собственных программах".
Первые программы, написанные для машин с хранимой программой, представляли собой совокупность последовательно расположенных строчек; каждая из них содержала записанные, например, в двоичной системе код команды, адреса ячеек памяти, хранивших числа (операнды), и адрес ячейки, в которую помещался результат операции. В процессе работы машины двоичные цифры преобразовывались в электрические сигналы высокого или низкого уровня, инициируя либо прекращая работу узлов и схем ЭВМ, участвовавших в выполнении той или иной команды.
Таким образом, программирование осуществлялось на так называемом машинно-ориентированном языке или машинном коде, который был вполне очевиден, но абсолютно противоестественен для человека. Рост сложности задач привел к тому, что написанные в машинном коде программы начали представляться совокупностью тысяч или даже миллионов нулей и единиц, а ошибка хотя бы в одной двоичной цифре могла сделать программу неработоспособной (не говоря уже о том, что она плохо читалась, и даже математику, разработавшему алгоритм решения, понять ее было трудно). "Вылавливание блох" (поиск ошибок) и отладка длинной программы зачастую занимали гораздо больше времени, чем ее выполнение, что делало бессмысленным повышение быстродействия ЭВМ.

Уже первые программисты, пытаясь хоть как-нибудь облегчить свой труд, перешли к сокращенной записи комбинаций двоичных цифр, в том числе с помощью восьмеричной системы, каждая цифра которой (от 0 до 7) служила для представления одной из восьми возможных комбинаций битов (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Использовались и другие способы сокращенной записи программ. Например, программисты из группы Уилкса применяли не числовую, а буквенную мнемонику, заимствованную из букв латинского алфавита: скажем, команда "вычесть" обозначалась буквой S (subtract), команда "передать в память" — буквой T (transfer) и т. д., причем каждая буква имела свой двоичный эквивалент.

Программа писалась с помощью мнемонических обозначений, набивалась на перфоленте, вводилась в машину и автоматически преобразовывалась в код команды. Язык программирования, основанный на использовании мнемонических обозначений, позднее получил название Ассемблера (от assembler — сборщик), а преобразующая программа — программой ассемблера.
Еще в 19 веке Чарльз Бэббидж выдвинул идею о создании и автоматизации использования библиотеки стандартных подпрограмм. Главная сложность здесь заключалась в том, что адреса команд и переменных подпрограммы менялись в зависимости от ее размещения в памяти. Поэтому, например, при "ручном" переносе подпрограммы в другую программу к каждому адресу обычно приходилось добавлять некоторую константу.
Уиллер сумел автоматизировать этот процесс: достаточно было ввести особую команду - идентификатор, и машина сама проделывала работу по настройке и размещению подпрограммы внутри основной программы. Происхождение термина "программа ассемблера" как раз и связано с тем, что она как бы "собирала" последовательности подпрограмм. Языки ассемблера широко используются и в настоящее время, поскольку позволяют "сжать" программу до минимального размера и выполнить её максимально быстро и эффективно.
К 1951 году кембриджские программисты разработали библиотеку из 87 подпрограмм, хранившихся на бумажных перфолентах, для работы с числами в форме с плавающей запятой, вычисления логарифмических и тригонометрических функций, решения дифференциальных уравнений и т. п. Результаты этой работы Уилкс, Уиллер и Гилл обобщили в первом в мире учебнике по программированию "Подготовка программ для электронных цифровых вычислительных машин" (1951), переведенном на многие языки, в том числе и на русский.
«EDSAC» в дальнейшем был дополнен накопителем на магнитной ленте и эксплуатировался по июль 1958 года.

Электронно-счётные машины С. А. Лебедева

В 1947 году директором Института электротехники АН УССР в Киеве становится Сергей Алексеевич Лебедев (20.10.1902 — 03.07.1974). Под его руководством в 1948—1950 годах была создана первая в СССР и континентальной Европе ЭВМ - Малая электронно-счётная машина (МЭСМ). Разработка МЭСМ была начата без каких-либо постановлений правительства, поэтому трудностей при её создании было более чем достаточно.
Вот что пишет академик М.А. Лаврентьев о тех годах: «Лебедев еще в Москве начал теоретически заниматься этим вопросом (созданием электронно-счетных машин) и по приезде в Киев приступил к созданию отдельных макетов. В Феофании (под Киевом) стоял полусожженный фашистами двухэтажный дом. Этот дом был восстановлен, и там разместилась первая в Советском Союзе лаборатория по созданию первой в стране электронно-счетной машины».

В качестве основных идей для реализации МЭСМ С.А. Лебедев, в частности, предложил следующее:
- представление всей информации в двоичном алфавите и обработка ее в двоичной системе счисления;
- программный принцип управления и размещение программ в памяти машины;
- иерархическая организация запоминающих устройств с применением разнофункциональных уровней памяти;
- элементная база – триггеры и логические вентили на электронных лампах;
- внешнее запоминающее устройство – на магнитном барабане (использование магнитного барабана для запоминания больших объемов информации было возможно первым в мире).
МЭСМ занимала площадь 60 м2, быстродействие составляло 3000 операций в минуту, тактовая частота 5 кГц, количество электровакуумных ламп - 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов), потребляемая мощность 25 кВт. Данные считывались с перфокарт или набирались с помощью штекерного коммутатора.

6 ноября 1950 года состоялся пробный пуск макета МЭСМ и решены простейшие тестовые задачи. 4 января 1951 года действующий макет демонстрировался приемной комиссии АН Украины. При этом были выполнены первые расчеты – вычисление суммы нечетного ряда факториала числа, возведение в степень. 7 ноября закончилась переделка макета в Малую электронную счетную машину и 25 декабря 1951 года Правительственная комиссия приняла МЭСМ в регулярную эксплуатацию.
Выступая на ученом совете Института кибернетики АН Украины, посвященном 25-летию создания МЭСМ, Глушков В.М. так оценил значение МЭСМ для развития вычислительной техники на Украине и в стране: «Независимо от зарубежных ученых С.А. Лебедев разработал принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой. Под его руководством была создана первая в континентальной Европе ЭВМ, в короткие сроки были решены важные научно-технические задачи, чем было положено начало советской школе программирования. Описание МЭСМ стало первым учебником в стране по вычислительной технике. МЭСМ явилась прототипом Большой электронной счетной машины БЭСМ…»

В 1950 году С.А. Лебедев был удостоен Сталинской премии и приглашен в Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) АН СССР в Москве, где руководил созданием БЭСМ-1. БЭСМ была способна выполнять 8000 операций в секунду.
С.А. Лебедев с 1952 года являлся директором ИТМиВТ. Институт впоследствии получил его имя. Под его руководством были созданы 15 типов ЭВМ, начиная с ламповых (БЭСМ-1, БЭСМ-2, М-20) и заканчивая современными суперкомпьютерами на интегральных схемах.


1 2


При написании статьи были использованы материалы следующих сайтов:
Википедия
km.ru
epos.ua


Наверх
   
Яндекс цитирования
При любом использовании материалов сайта прямая ссылка на www.bizhit.ru обязательна. © 2010 - 2016 гг. Материал сайта, в том числе реклама, не является публичной офертой.
Обратная связь

Администрация сайта не гарантирует точности и полноты предоставленных материалов. До принятия каких-либо решений уточните информацию из официальных источников.
Сделать бесплатный сайт с uCoz