3.1 Механическая Эра (1623-1945)

Идея использования машин для решения математических задач можно проследить по крайней мере, насколько в начале 17 века. Математики Вильгельма Schickhard, Блез Паскаль и Готфрид Лейбниц, которые разработали и внедрили калькуляторы, были способны выполнять сложение, вычитание, умножение и деление.

Первый универсальный, т.е. программируемый, вычислительное устройство, вероятно, Чарльза Бэббиджа Разница двигателя, который был начат в 1823 году, но так и не закончил.Более амбициозные машина была аналитическая машина. Он был разработан в 1842 году, но, к сожалению, также лишь частично на Бэббиджа. Бэббидж был поистине человек опередил свое время: многие историки считают, главной причиной он был не в состоянии завершить эти проекты было то, что технология день не было достаточно надежны. Несмотря на никогда не строит полную рабочую машину, Бэббидж и его коллеги, в первую очередь Ада, графиня Лавлейс, признал несколько важных методов программирования, в том числе условных переходов, итерационные циклы и индексных переменных.

Машина вдохновлен дизайном Бэббиджа был, возможно, первым быть использованы в вычислительной науки. Джордж Scheutz читать разности двигателя в 1833 году, и вместе со своим сыном Эдвард Scheutz начал работу над уменьшенной версией. К 1853 они построили машину, которая могла обрабатывать 15-значные числа и вычислять разницу четвертого порядка. Их машина завоевала золотую медаль на выставке в Париже в 1855 году, а позже они продали его в Дадли обсерватории в Олбани, Нью-Йорке, который использовал его для вычисления орбиты Марса. Один из первых коммерческих целей механических компьютеров была Бюро переписи населения США, в котором используется перфокарточные оборудование, предназначенное Герман Холлерит в табулирования данных для переписи 1890. В 1911 году компания Холлерита объединилась с конкурентом, чтобы основать корпорацию, которая в 1924 году стала International Business Machines.

3.2 Первое поколение электронных вычислительных машин (1937-1953)

Три машины были повышены в разное время, как первые ЭВМ. Эти машины используются электронные переключатели, в виде вакуумных трубок, вместо электромеханических реле. В принципе, электронные переключатели был бы более надежным, так как они не будут иметь никаких движущихся частей, которые изнашиваются, но технология все еще новая в то время и трубки были сопоставимы с реле в надежности. Электронные компоненты имели Одним из главных преимуществ, однако: они могли `` открытые '' и `` близких '' примерно в 1000 раз быстрее, чем механических переключателей.

Раннее попытка построить электронный компьютер был И. В. Атанасова, профессор физики и математики в штата Айова, в 1937 году Атанасов, изложенной построить машину, которая помогла бы его аспиранты решения систем дифференциальных уравнений в частных. К 1941 году он и аспирант Клиффорд Берри удалось создать машину, которая могла решить 29 одновременных уравнений с 29 неизвестными. Тем не менее, машина не была программируемой, и был более электронного калькулятора.

Второй начале электронная машина была Колосс, разработанный Алана Тьюринга для британской армии в 1943 году эта машина сыграла важную роль в разрушении коды, используемые немецкой армией во время Второй мировой войны. Основной вклад Тьюринга в области компьютерных наук была идея машины Тьюринга, математический формализм широко используется при изучении вычислимых функций.Существование Колосса держалось в секрете до тех пор, вскоре после окончания войны, и кредит из-за Тьюринга и его коллег по проектированию один из первых рабочих электронно-вычислительных машин заставила себя долго ждать.

Первый общего назначения, программируемых электронных компьютер был электронный цифровой интегратор и компьютер (ENIAC), построенный Дж Преспер Эккерт и Джон В. Мочли в университете Пенсильвании. Работа началась в 1943 году, финансируется боеприпасов Департамента армии, которая нуждалась способ вычисления баллистики во время Второй мировой войны.Машина не была завершена до 1945 года, но тогда это было широко использовано для расчетов при проектировании водородной бомбы. К тому времени, была выведена из эксплуатации в 1955 году он использовался для проведения исследований по разработке аэродинамических труб, генераторы случайных чисел, и погода prediction.Eckert, Мочли и Джон фон Нейман, консультант проекта ENIAC, начал работу над новым была закончена машина до ENIAC.Основной вклад EDVAC, их новый проект, был понятие хранимой программой. Существует некоторое противоречие по тому, кто заслуживает похвалы за эту идею, но ни о том, как важно Идея заключалась в том, чтобы в будущем компьютеров общего назначения. ENIAC был управляется набором внешних переключателей и регуляторов,; изменить программу, необходимую физически изменяя настройки на этих элементов управления. Эти средства также ограничивает скорость внутренними электронными операций. Благодаря использованию памяти, которая была достаточно большой, чтобы держать обе команды и данные, и, используя программу, хранящуюся в памяти, чтобы управлять порядком арифметических операций, EDVAC смог запустить порядков быстрее, чем ENIAC. При хранении инструкции в той же среде, что и данные, дизайнеры могут сосредоточиться на улучшении внутренней структуры машины, не беспокоясь о соответствии его скорости внешнего контроля.

Независимо от того, кто заслуживает похвалы за хранящейся идеи программы, проект EDVAC является значение в качестве примера использования междисциплинарных проектов, которые характеризуют современную вычислительную науку. Признав, что функции в виде последовательности инструкций для компьютера, могут быть закодированы в виде чисел, группа EDVAC знал, что инструкции могут быть сохранены в памяти компьютера вместе с числовыми данными.Понятие, используя цифры для представления функций был ключевой шаг используется Геделя в его теоремы о неполноте в 1937 году, работа, которая фон Нойманн, как логик, был хорошо знаком с. Фон фон Неймана в логике, в сочетании с Эккерт Мочли и электротехники навыков, формируется очень мощный междисциплинарную команду.

Технология программного обеспечения в течение этого периода была очень примитивной. Первые программы были написаны в машинном коде, т.е. программисты непосредственно записал цифры, которые соответствовали инструкции, которые они хотели бы сохранить в памяти. К 1950 программисты использовали символические обозначения, известный как ассемблере, то рука перевод символические обозначения в машинный код. Позже программы, известные как монтажники выполнили задачу перевода.

Так примитивна, как они были, эти первые электронные машины были весьма полезны в прикладной науки и техники. Атанасов оценкам, это займет восемь часов, чтобы решить систему уравнений с восемью неизвестными с помощью калькулятора Маршанту и 381 часов, чтобы решить 29 уравнений для 29 неизвестных.Компьютер Атанасова-Берри был в состоянии выполнить задачу в течение часа. Первая проблема запуска на ENIAC, численного моделирования, используемого в конструкции водородной бомбы, требуется 20 секунд, в отличие от сорока часов с использованием механических калькуляторы. Эккерт и Мочли позже развивает то, что, возможно, первым коммерчески успешным компьютером, UNIVAC; в 1952 году, через 45 минут после закрытия избирательных участков и 7% голосов подсчитаны, UNIVAC предсказал Эйзенхауэр победить Стивенсон с 438 голосов выборщиков (он закончил с 442).