Электромеханические счетные машины

В конце Х1Х века в связи с развитием науки и техники потребность в счетных машинах возросла, решающим толчком к созданию более производительных машин послужили потребности по обработке переписей населения, которые стали проводиться регулярно во многих странах. Поскольку к этому времени достаточно хорошее развитие получила теория электричества и, в частности теория слабых токов, перспективным направлением развития счетных машин стало использование в них электрических и электромеханических компонент. Наступила эра электромеханических машин, развитие которых пошло по двум направлениям:

· создание электрических, а затем электронных клавишных машин, информация в которые вводилась вручную с помощью клавиатуры;

· использование электричества в устройствах ввода и вывода информации на перфокарты.

Перфокарты впервые были использованы для программного управления станками Ж.М Жаккардом в 1801 году, а в 1888 году сотрудник Бюро цензов США (статистическая организация, ведавшая и проведением переписи населения и обработкой ее результатов) Г. Холлерит предложил аналитическую счетную машину, которую назвал табулятором. Для ввода информации в ней использовались перфокарты – карточки, разделенные на колонки и строчки, в каждой колонке по 10 строчек. Позиция колонки и строчки определяет конкретную информацию. Информация в эти позиции могла заноситься:

· с помощью клавиатуры перфоратора, пробивающего прямоугольные дырочки на соответствующих позициях,

· вручную, штриховкой специальных зон на этих позициях, с последующей автоматической пробивкой отверстий на считывающих перфораторах.

Программирование работы табуляторов выполнялось штекерными соединениями входов и выходов узлов табулятора на специальной съемной доске, которые можно было создавать заранее и хранить отдельно от табулятора.

В 1833г английский ученый, проф. Кембриджского университета Чарльз Бэббидж разработал проект «аналитической машины» — вычислительного устройства, по своей схеме и принципам работы в некоторых аспектах приближающейся к современным ЭВМ. В машине Бэббиджа предлагались следующие устройства:

1) хранения информации на регистрах, выполненных на зубчатых колесах (Бэббидж назвал их «складом»);

2) выполнения операций над числами, взятыми со «склада» (называлось «фабрикой»);

3) управления последовательностью операций на основе перфокарт (рис.2.2);

4) устройство ввода-вывода.

Рис. 2.2. 80 колонная перфокарта

Рисунок 4.3 Электромеханическая аналоговая вычислительная машина

Проект Бэббиджа существенно опередил свое время и оказался невостребованным и нереализованным. Даже материалы об этой машине были опубликованы только в 1888 году уже после смерти автора.

Рисунок 2.5 Ванневар Буш

В 1930 году была создана первая электромеханическая аналоговая вычислительная машина (рис. 2.3), автором машины был профессор Массачусетского технологического института Ванневар Буш (рис.2.4), который также разработал технологию гипертекста (1945 г.), много позже получившей широкое применение в интернете. В конце 30-х годов появились уже и электронные аналоговые вычислительные машины (АВМ), на 10 лет раньше, чем электронные цифровые вычислительные машины (ЦВМ). Аналоговые машины сразу же нашли широкое применение в военной технике.

В 1937 году английский математик, профессор Кембриджского университета Алан Тьюринг опубликовал статью, в которой предложил концепцию абстрактной универсальной вычислительной машины – «машины Тьюринга».

ПРИМЕЧАНИЕ

В 1947 году А. Тьюринг публикует статью «Может ли машина мыслить?», где впервые рассмотрены проблемы обучающейся вычислительной машины и «машинного интеллекта».

Начавшаяся в 1939 г. Вторая мировая война сделала весьма востребованными высокопроизводительные вычислительные устройства, без которых создание новых типов вооружений было невозможным, так как на выполнение сложных математических расчетов требовалось большое время (например, артиллеристы использовали расчеты баллистических траекторий снарядов, бомб и ракет и др.). Вопрос о необходимости эффективных вычислительных технологий и высокопроизводительных электромеханических и электронных машин стоял весьма остро. Первые электромеханические вычислительные машины с программным управлением были созданы в начале 40-х годов прошлого века. Работы по их созданию активно велись в Германии под руководством инженера К. Цузе и в США под руководством Г. Айкена и Дж.Стибица. В Германии вычислительные машины на электромеханических элементах были созданы уже в 1939 году - машина Ц-1. Машина Ц-2 не была закончена в связи с началом второй мировой войны, позже по заказу военных была разработана и создана машина Ц-3, выполненная на электромагнитных реле[2]. Известная вычислительная машина MARK-1 на основе электромагнитных релейных схем была создана в США в 1944 году, после окончания войны появились машины MARK-2 (1947 г., она содержала 13000 реле), MARK-3, Ц-4 и Ц-5.

Все релейные машины были недостаточно производительными и не устраивали военных. После войны потребности в производительных ЭВМ появились сначала у атомщиков для расчетов по атомным и термоядерным бомбам, затем у военно-воздушных сил (ВВС) для обсчета технологий по реактивным самолетам, а чуть позже по ракетам и космическим кораблям.