أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية الديناصورات الأنبوبية من الجيل الأول. أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية

إذا أخذنا في الاعتبار الإشارة الرسمية - قاعدة العنصر، ثم تشغيل الكمبيوتر الأول أنابيب مفرغةأوه، كانت هناك الآلة البريطانية السرية "Colossus" (كمبيوتر Colossus)، والتي تم تصنيعها في عام 1943، باستخدام طريقة البطولة الفكرية والعمالية المتأصلة في فترة الحرب، لفك رموز الأشعة الألمانية التي تم اعتراضها. ومع ذلك، لا يمكن تصنيف هذا الجهاز كجهاز كمبيوتر بالمعنى الكلاسيكي للمصطلح. "العملاق"، على الرغم من أنه كان يتمتع بسرعة مذهلة في تلك الأوقات، إلا أنه لم يتمكن من حل سوى فئة محدودة للغاية ومحددة للغاية من المهام.

أكلة الكهرباء الأمريكية

وفي الولايات المتحدة، ظهر أول كمبيوتر أنبوبي في عام 1946. بدأ تطويره في عام 1943 في جامعة بنسلفانيا، التي تلقت طلبًا من مختبر أبحاث الصواريخ الباليستية التابع للجيش الأمريكي. كان فريق التطوير، الذي ضم عشرة مهندسين ومائتي فني، بقيادة البروفيسور جون ماوكلي (1907-1980) والخريج الجامعي الشاب جون بريسبر إيكرت (1919-1995). الآلة التي كانت تسمى ENIAC - المتكامل العددي الإلكتروني والآلة الحاسبة، كانت تتألف من ثمانية عشر ألف مصباح وألف ونصف مرحل. يشغل هذا الوحش غرفة مساحتها 120 مترًا مربعًا، وحجمها 720 مترًا مكعبًا، ووزنها 30 طنًا، ويستهلك 150 كيلووات من الكهرباء.

على الرغم من حقيقة أن ذاكرة ENIAC كانت هزيلة (20 سجل تشغيل)، إلا أنه بسبب العمليات الحسابية المعقدة (ضرب الأجهزة وتقسيمها واستخراجها)، كان الكمبيوتر يعمل بشكل أسرع بكثير من أجهزة الترحيل. تم إجراء خمسة آلاف عملية إضافة وثلاثمائة عملية ضرب في الثانية. تم استلام البيانات للمعالجة من البطاقات المثقوبة وإخراجها إلى بطاقة مثقوبة. منذ آلاف الأنابيب المفرغة المنبعثة هائلة طاقة حرارية، يستخدم في السيارة نظام قويتبريد. لكن هذا لم يمنع المصابيح من الاحتراق المستمر. وفي غياب أدوات التشخيص الفعالة، كان على الفنيين البحث بشكل مستمر ولفترة طويلة عن العناصر الفاشلة.

كان لدى ENIAC ميزة أخرى غير سارة، والتي لا تسمح لنا بتصنيف هذا الجهاز كجهاز كمبيوتر من الجيل الأول. لم يتم تخزين برنامجها في ذاكرة الوصول العشوائي، وتم ضبطها بشكل صارم باستخدام ستة آلاف وصلة وصل على أربعين لوحة رقعة. استغرقت كل عملية إعادة برمجة لـ ENIAC يومين على الأقل.

كان التطوير التالي لـ Mauchly وEckert، والذي أكملاه لشركة Sperry Rand، هو UNIVAC I الشهير (الكمبيوتر الأوتوماتيكي العالمي). وكان أول كمبيوتر تجاري، تم إطلاقه في سلسلة في عام 1951. كان عميلها الأول، الذي دفع 1.6 مليون دولار، هو وكالة إحصائية استخدمت UNIVAC في التعداد السكاني للبلاد. هذا التطوركان أكثر نجاحًا بشكل ملحوظ من سابقته من الناحية الفنية: مع مصابيح أقل بثلاث مرات، كانت سرعته مضاعفة. وبما أنه كان من الضروري معالجة كميات هائلة من المعلومات، فقد تم تجهيز الآلة تخزين خارجيعلى شريط مغناطيسي سعة 12 ميجابايت. أنتجت شركة سبيري راند أكثر من خمسين سيارة من هذه السلسلة، آخرها عملت حتى عام 1965.

على الرغم من أن UNIVAC، على عكس ENIAC، قام بالفعل بتخزين البرنامج في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وهو ليس حاسوب الجيل الأول الأول. وهنا تفوق البريطانيون على الأمريكيين. علاوة على ذلك، ساهم الأمريكيون أنفسهم في ذلك.

متحمس للغة الإنجليزية

يمكن القول أن قصة إنشاء هذا المولود الأول تبدو مذهلة. لأنه تم تطويره بالصدفة من قبل شخص لا علاقة له بأجهزة الكمبيوتر. عمل عالم الفيزياء الفلكية موريس فنسنت ويلكس (مواليد 1913) في كامبريدج على مشكلة انتشار الموجات الراديوية في طبقة الأيونوسفير. تطلب العمل قدرًا كبيرًا من الحسابات، واضطر إلى إجرائها على آلة جمع تعود إلى عصر الطوفان. في أحد الأيام، في عام 1946، أعطى أحد معارف العلماء ويلكس بين عشية وضحاها نسخة من مقال من 100 صفحة بقلم عالم الرياضيات المجري جون فون نيومان (جون فون نيومان، 1903-1957)، الذي كان قد انتقل بالفعل إلى برينستون في ذلك الوقت، في عام 1946. الذي وصفه نظريًا جهاز كمبيوتر EDVAC معين وافترضه أفضل طريقةالتحكم في عملية الحساب باستخدام برنامج مخزن في الذاكرة مع البيانات.

فريق تطوير الكمبيوتر البريطاني EDSAC. الصورة (رخصة المشاع الإبداعي): حقوق الطبع والنشر لمختبر الكمبيوتر، جامعة كامبريدج. مستنسخة بإذن

في الصباح، وعد ويلكس نفسه بأنه سيصنع مثل هذه الآلة. وسرعان ما ذهب إلى جامعة بنسلفانيا وحضر محاضرات ماوتشلي وإيكرت، اللذين كانا قد أكملا للتو تطوير إينياك. وبعد ذلك، استذكر هذه الرحلة على النحو التالي: «لقد عدت بالقناعة التي كنت أعرفها أجهزة الكمبيوتركل ما تحتاج إلى معرفته... وبدأت في رسم السيارة المستقبلية على متن سفينة كوين ماري في طريق العودة إلى المنزل. أردت أن تكون بسيطة وسهلة الاستخدام؛ كان يجب أن تكون آلة تسلسلية، متواضعة الحجم وتكرر بشكل أساسي EDVAC.

عند عودته، قام ويلكس بتشكيل فريق من علماء الإلكترونيات ذوي التفكير المماثل وبدأ في تجميع سيارة كلاسيكية. مع الدوائر المنطقيةكان كل شيء واضحًا - تم تجميعها باستخدام أنابيب مفرغة. مع ذاكرة الوصول العشوائي اتضح أن الأمر أكثر صعوبة. لتخزين البيانات فيها فحسب، بل أيضًا البرامج، كان هناك حاجة إلى حجم كبير. عند بناء الذاكرة على المصابيح، زادت أبعاد الجهاز بشكل حاد وانخفضت الموثوقية. وبعد ذلك تقرر إنشائه باستخدام خطوط تأخير الموجات فوق الصوتية الزئبقية، والتي طورها عالم الفيزياء الفلكية والمتخصص في الرادار توماس جولد (توماس جولد، 1920-2004). مبدأ تشغيل هذه الذاكرة هو أن المعلومات (الآحاد والأصفار) تدور بشكل مستمر في حلقة مغلقة، وفي اللحظات الكمية تتم قراءتها أو إعادة كتابتها أو إعادة توليدها.

استمر العمل لمدة عامين ونصف في المدرسة التشريحية الإعدادية السابقة بجامعة كامبريدج، والتي خصصها مكتب رئيس الجامعة لهذا الغرض. وفي الصيف، كان الناس يختنقون من أبخرة الفورمالديهايد التي لطخت الأرض، لكنهم لم يتوقفوا عن العمل. وفي ربيع عام 1949، أصبحت الآلة المسماة EDSAC جاهزة. لقد أصبح أول حاسوب برنامج مخزن عامل ومستخدم عمليا في العالم.

وكانت المعلمات لها على النحو التالي. تردد الساعة- 500 كيلو هرتز. حجم OP هو 512 كلمة آلية 36 بت. تتكون مجموعة الأوامر من 18 أمرًا أحادي البث. وقت الإضافة هو 1.4 مللي ثانية، ووقت الضرب هو 5.4 مللي ثانية. تم إدخال البيانات والبرامج من شريط ورقي مثقوب ذو 5 قنوات، وتمت طباعة نتائج الحساب بواسطة الطابعة المبرقة. تحتوي الآلة على حوالي 3000 مصباح، تستهلك 12 كيلو وات، وتشغل غرفة مساحتها 20 مترًا مربعًا. م.

ثم ويلكس، على خبرة شخصيةبعد أن أصبحت مقتنعًا بالطبيعة كثيفة العمالة للبرمجة في رموز الآلة، بدأت في تحسين هذه العملية. مع مجموعة من الأشخاص ذوي التفكير المماثل، قام بتطوير أول مجمع في العالم، وعمل أيضًا على تطوير الآلية استخدام مريحالإجراءات الفرعية التي تم جمعها في المكتبة. وفي النهاية، نشر ويلكس وويلر وجيل أول كتاب دراسي عن البرمجة في العالم، والذي تُرجم إلى العديد من لغات العالم، بما في ذلك اللغة الروسية.

في عام 1957، أطلق سراح ويلكس النموذج القادمالكمبيوتر - EDSAC II، والذي يستخدم نظام كامبريدج الفريد مبدأ فعالالبرمجة الدقيقة. أصبح هذا ممكنًا نظرًا لحقيقة أنه بحلول ذلك الوقت ظهرت ذاكرة الفريت في العالم بأحجام أكبر بكثير من الذاكرة الموجودة على خطوط التأخير. جوهر المبدأ هو هذا. أوامر الآلةالتحكم في معالجة البيانات في المعالج وتنفيذ إجراءات إدخال وإخراج المعلومات. قبل ويلكس، تم وضع "سيناريوهات" معالجة الأوامر بشكل صارم، باستخدام ملحوم المخططات الكهربائية. البرامج الصغيرة المخزنة في الذاكرة الدائمةتمثل (ROMs) "برنامجًا نصيًا" لكل تعليمات الآلة.

كمبيوتر بريطاني فريد آخر - Ferranti Mark I - تم تطويره في عام 1951 في جامعة مانشستر على يد فريق قوي للغاية، ضم توماس كيلبورن (1921-2001)، فريدريك كالاند ويليامز (1911-1977)، ماكس هيرمان ألكسندر نيومان (ماكس هيرمان) ألكسندر نيومان، 1897-1984)، آلان تورينج (1912-1954). واستخدمت جهاز تخزين اخترعه ويليامز على أنبوب أشعة الكاثود، يسمى "أنبوب ويليامز"، مثل ذاكرة الوصول العشوائي.

كوسيط تخزين، يستخدم شاشة مطلية بالفوسفور، والتي "يجوفها" شعاع الإلكترون بالآحاد والأصفار عند المسح. يحتفظ الفوسفور بتوهج كل نقطة مشحونة لفترة زمنية معينة. لكي لا "تتلاشى" المعلومات، يجب إعادة إنشائها بعد 30 مللي ثانية. يقوم شعاع الإلكترون بمسح الشاشة، وتسجيل المعلومات المتغيرة وتجديد المعلومات غير القابلة للتغيير باستمرار. تتم قراءة المعلومات باستخدام الأقطاب الكهربائية الموجودة على الجزء الخارجي من الشاشة. أتاح هذا الاختراع، مع كثافة تخزين معلومات كبيرة (تصل إلى 2 كيلوبت على شاشة CRT مقاس 6 بوصات)، تقليل وقت أخذ العينات بشكل حاد، والذي أصبح يساوي 30 ميكروثانية.

كانت آلة الأنابيب الأكثر "تقدمًا" من حيث الأجهزة هي WhirlWind-1 (Whirlwind-1)، التي تم تطويرها في عام 1953 بمشاركة جون فون نيومان. كان Whirlwind أول من استخدم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في قلوب الفريت. لم تنجو هذه الذاكرة من آلات الجيل الأول فحسب، بل تم استخدامها أيضًا في جميع آلات الجيل الثاني، الترانزستور. تم استخدام لوحة المفاتيح وشاشة CRT لإدخال وإخراج المعلومات، وهو ما كان أيضًا بمثابة تقدم كبير في المستقبل. وأداء الآلة كان ممتازا.

أسرع جهاز كمبيوتر تم إنتاجه كان IBM701، الذي تم إصداره في عام 1953. وكانت أسرع مرتين من الزوبعة. ومع ذلك، فإن الشركة، التي سرعان ما أصبحت وحش الكمبيوتر، تمكنت من بيع 9 نسخ فقط من IBM701. ثم جاء الطراز 704 بذاكرة فريتية تبلغ سعتها 8192 كلمة بواقع 36 بت، ومجهزة لغة خوارزميةفورتران مستوى عال. وبدأت شركة تصنيع أجهزة الجدولة في السيطرة على سوق الكمبيوتر. كان آخر جهاز أنبوبي لشركة IBM هو الكمبيوتر العملاق Stretch، والذي تم تركيبه في مختبر لوس ألاموس الوطني في عام 1955. تعتبر أسرع آلة إنتاج في العالم هي NORC من IBM، والمصممة للحسابات الباليستية وتؤدي 20 ألف عملية في الثانية.

بدأ الاتحاد السوفييتي في تطوير أول آلة أنابيب في عام 1948. حدث هذا في كييف، في معهد الإلكترونيات التابع لأكاديمية العلوم في أوكرانيا تحت قيادة الأكاديمي المستقبلي سيرجي ألكسيفيتش ليبيديف (1902-1974). تم تشغيل الآلة، التي تسمى MESM (آلة الحوسبة الإلكترونية الصغيرة)، في ديسمبر 1951.

كانت سعة ذاكرة تشغيل MESM 94 كلمة بطول 20 بت. نظام الأوامر هو ثلاثة عنوان. تمثيل البيانات هو نقطة ثابتة. الأداء - 3000 عملية ثلاثية العناوين في الثانية. تتكون الآلة من 5 آلاف مصباح وتشغل مساحة 60 مترًا مربعًا. واستهلكت 25 كيلو واط. يتم إدخال البيانات من البطاقات المثقبة ولوحة التصحيح. إخراج النتائج إلى جهاز الطباعة. كانت هناك طريقة أخرى لجمع المعلومات، والتي لم يتم استخدامها من قبل في أي مكان آخر في العالم - وهي استخدام التصوير الفوتوغرافي!

وسرعان ما تم نقل ليبيديف إلى موسكو، إلى (ITMIVT)، حيث بدأ في تطوير BESM (ESM عالي السرعة). بالتوازي مع هذا، في موسكو SKB-245 (في وقت لاحق معهد أبحاث الهندسة الإلكترونية، ثم معهد أبحاث الأرجون)، تحت قيادة يوري ياكوفليفيتش بازيليفسكي (1912-1983)، بدأوا في إنشاء كمبيوتر ستريلا. تم تقديم "ستريلا" وBESM في وقت واحد، في عام 1953، إلى لجنة الدولة. على الرغم من أن تطوير ليبيديف كان أكثر واعدة (وهو ما أكده التاريخ لاحقًا)، فقد تم وضع ستريلا في حيز الإنتاج، وحصل مطوروها على جائزة ستالين.

وتم إرسال BESM، الذي كان موجودًا في نسخة واحدة، إلى مركز الحوسبة التابع لأكاديمية العلوم. وبعد مرور عام، زاد ليبيديف إنتاجية الآلة إلى 10 آلاف عملية في الثانية، وبالتالي أصبح BESM الأكثر سيارة قويةفي أوروبا. كان لديها مزايا واضحةأمام ستريلا التي فازت في معركة العطاء ضدها. الذاكرة على الفريت مقابل الذاكرة على أنابيب أشعة الكاثود. أداء رائع. عدد أصغرتستخدم الأنابيب المفرغة، مما أدى إلى زيادة الموثوقية. وأخيرًا، وجود نظام اختبار أتاح تقليل وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

وفي نهاية المطاف، أدرك البيروقراطيون في مجلس الوزراء أنهم دعموا الحصان الخطأ. وسرعان ما تقرر تكليف شركة ليبيديف بتطوير الآلة التالية عالية السرعة M-20. وفي الوقت نفسه، تم تكليف SKB-245 بالمهام المساعدة - إعداد وثائق ليبيديف وتصحيح الأخطاء النموذج المبدئيم-20. وفي عام 1958، تم إدخال الآلة حيز الإنتاج بعبارة "أسرع كمبيوتر في العالم". البيان، على الرغم من أنه مثير للجدل، ليس بعيدا عن الحقيقة. أجرى M-20 20 ألف عملية في الثانية، تمامًا مثل IBM NORC. ولكن في الوقت نفسه، كانت أجهزتنا تحتوي على ذاكرة وصول عشوائي من الفريت بحجم نصف حجم الآلة الأمريكية - 4096 كلمة. ومع ذلك، نظرًا للحلول الهيكلية الأصلية، تمكن مطورو M-20 من تنظيم تبادل المعلومات باستخدام جهاز تخزين خارجي بطيء، وهو أسطوانة مغناطيسية، بحيث لعبت الأسطوانة دور ذاكرة الوصول العشوائي الافتراضية، التي لم تتباطأ عملية الحساب. ميزة أخرى لا جدال فيها للآلة المحلية هي أنها تستخدم أنابيب مفرغة أقل بخمس مرات.

إن مصير من يلحق بالركب هو في أيدي من يلحق به. بمجرد إعادة إنتاج جهاز الكمبيوتر "العدو" وحتى تجاوزه، حققت الصناعة الأمريكية قفزة نوعية إلى الأمام - ظهرت دوائر أشباه الموصلات. بينما الحكومة الاتحاد السوفياتياستثمرت في تحسين أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية، في الولايات المتحدة الأمريكية كانت تعتبر بالفعل قديمة وتم إعداد بديل لها. في الظروف تغير سريعأجيال من أجهزة الكمبيوتر، كان المبدأ السائد في زمن ستالين هو "لا تفعل الشيء بشكل أفضل، افعل الشيء نفسه تمامًا، فقط قم بالأفضل!" أدى إلى تجسيد رائع للتكنولوجيا الأجنبية، والتي تم تخصيص مكان لها في الغرب بالفعل في المتحف.

أخبار الشريك

أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية أنجزها: إسرائيلوف ب.س.

أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية هي أجهزة كمبيوتر رقمية قابلة للبرمجة حيث يتم بناء الدوائر المنطقية على أساس الأنابيب المفرغة. لقد كانوا الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر، بعد أجهزة الكمبيوتر المبنية على أساس المرحلات الكهروميكانيكية، وسبقت الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر المبنية على أساس الترانزستورات المنفصلة. مخصص بشكل أساسي للحسابات الكبيرة.

أولاً كمبيوتر الأنبوبةكمبيوتر أتاناسوف - بيري - أول كمبيوتر رقمي جهاز الحوسبةوكذلك أول كمبيوتر بدون أجزاء متحركة. تم تصميم الآلة في عام 1937، ولم تكن قابلة للبرمجة، وتم تطويرها فقط لغرض حل الأنظمة المعادلات الخطية. وفي عام 1942 تم اختباره بنجاح. جهاز التخزين نتائج متوسطةعلى أساس الخرائط الورقية كان غير موثوق به على الإطلاق. ظهرت بعض العناصر المماثلة لأول مرة في ABC أجهزة الكمبيوتر الحديثة، مثل الحساب الثنائيوالمشغلات.

إينياك إينياك (ENIAC، مختصر من المتكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر - المتكامل الرقمي الإلكتروني والكمبيوتر) - أول إلكترونيك حاسوب رقمي هدف عاموالتي يمكن إعادة برمجتها لحل مجموعة واسعة من المشاكل. تم تطويره عام 1946 بوزن 27 طنًا. استهلاك الطاقة - 174 كيلو واط. تكلفة الإنشاء 486.804.22 دولارًا. كاختبار، كان ENIAC أول من تم تكليفه به النمذجة الرياضيةانفجار نووي حراري لقنبلة خارقة وفقًا لفرضية أولام تيلر. كان أداء إينياك منخفضًا للغاية بالنسبة للنمذجة الكاملة؛ وتم تبسيط المعادلة، مع تجاهل العديد من التأثيرات الفيزيائية ومحاولة حساب المرحلة الأولى فقط من الخليط على الأقل في الفضاء أحادي البعد. وقد أثبتت النتائج، رغم أنها تقريبية للغاية، إمكانية صنع قنبلة هيدروجينية. قام الفيزيائي البريطاني دوغلاس هارتري في أبريل ويوليو 1946 بحل مشكلة تدفق الهواء حول جناح طائرة متحركة في ENIAC. سرعة أسرعصوت. أعطاه إينياك نتائج الحسابات الدقيقة حتى الرقم السابع. في عام 1949، تم استخدام ENIAC لحساب الأرقام π وe بدقة تصل إلى 2000 منزلة عشرية. وفي ربيع عام 1950، تم إصدار أول تنبؤ رقمي ناجح للطقس.

MESM MESM (آلة الحوسبة الإلكترونية الصغيرة) هو أول كمبيوتر إلكتروني في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وأوروبا القارية. تم تطويره من قبل مختبر S. A. Lebedev (على أساس معهد كييف للهندسة الكهربائية) منذ نهاية عام 1948. في البداية، تم تصميم MESM كتخطيط أو نموذج للإلكترونيات الكبيرة آلة العد(BESM)، في البداية كان الحرف "M" في الاسم يعني "نموذج". كان العمل على الآلة ذا طبيعة بحثية من أجل الاختبار التجريبي لمبادئ البناء العالمي أجهزة الكمبيوتر الرقمية. بعد النجاحات الأولية ومن أجل تلبية الاحتياجات واسعة النطاق ل تكنولوجيا الكمبيوتر، تقرر إكمال النموذج الأولي إلى آلة كاملة قادرة على حل المشكلات الحقيقية. تردد الفعل: 5 كيلو هرتز؛ المساحة المحتلة: 60 م²

BESM BESM (اختصار لآلة الحاسبة الإلكترونية الكبيرة (أو عالية السرعة) هي سلسلة من أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية السوفيتية ذات الأغراض العامة المصممة لحل المشكلات. مدى واسعمهام. BESM-2 - نسخة محسنة من BESM-1، جاهزة للإنتاج. أحد أوائل أجهزة الكمبيوتر التي تم إنتاجها بكميات كبيرة (في الفترة من 1953 إلى 1956، تم إنتاج 7 نسخ من كمبيوتر Strela بشكل متتابع؛ وفي عام 1957، إنتاج متسلسلمركبات أورال-1، والتي تم إنتاج 183 نسخة منها حتى عام 1961). أساسي تحديدمماثلة لخصائص BESM-1. 20 ألف عملية في الثانية، 2048 كلمة 39 بت من ذاكرة الوصول العشوائي على النوى الفريتية (200000 نواة من الفريت). تحتوي الآلة على 4 آلاف أنبوب مفرغ و 5 آلاف صمام ثنائي لأشباه الموصلات. تم إنتاجه من عام 1958 إلى عام 1962. تم إنتاج 67 مركبة. على أحد BESM-2، على وجه الخصوص، تم حساب مسار الصاروخ الذي أوصل راية الاتحاد السوفييتي إلى القمر.

تشارلز باباج تشارلز باباج (1791، لندن، إنجلترا - 1871) - عالم رياضيات إنجليزي، مخترع أول تحليل حاسوب. صمم وبنى (1820-22) آلة للجدولة (حساب قيم الدالة عند تغير الوسيط). في عام 1833 قام بتطوير مشروع لجهاز كمبيوتر رقمي عالمي - النموذج الأولي لجهاز كمبيوتر حديث.