14

граммного управления. Перфокарта Жаккара была впоследствии использованаБэббиджем иХоллеритом для управления вычислительнымимашинами.

Программно-управляемая механическая вычислительная машина была изобретена английским ученым Чарльзом Бэббиджем в его проекте аналитической машины, первый набросок которой появился в 1834 году. К идее программного управления Бэббидж пришел после 14 лет работы над проектом так называемой разностной машины, целью которой была автоматизация ручного труда французских ученых по составлению математическихтаблиц.Втечениедвухлетбыларазработанадействующаямодель, но постройка машины в полном масштабе не удалась из-за низкого уровня машиностроения.

Еще работая над проектом разностной машины, Бэббидж понял, что ее возможности можно неизмеримо увеличить, если схему управления сделать не жесткой, а управляемой с помощью перфокарт.

Первый набросок новой машины (она была названа аналитическая) появился в 1834 году, затем в течение долгих лет Бэббидж занимался ее совершенствованием. Даже по современным меркам проект аналитической машины выглядит весьма внушительно. Бэббидж предложил множество оригинальных технических решений, которые оставались актуальными почтисто лет. Даже в сравнении с первойЭВМ ENIAC, построенной в 1945 году, проект имел ряд принципиальных преимуществ.

Например, в ENIAC программа вводилась не с перфокарт, а коммутировалась вручную переключателями и соединительными штекерами.

К сожалению, из-за технологических и организационных трудностей аналитическая машина также не была построена, но идеи Бэббиджа на столетие опередили свое время, а структура аналитической машины соответствует всем современным представлениям об архитектуре компьютера.

Первой в истории программисткой признана ученица Бэббиджа

Ада Лавлейс - урожденная леди Байрон.

Для не построенной еще машины она в 1842 году разработала программу, вычисляющую числа Бернулли, применив в ней все основные принципы программирования (условная передача управления, циклы, рабочие переменные и т.д.).

1.4 Электромеханическая эпоха

Электромеханическая эпоха началась с изобретения в 1887 году американским инженером Германом Холлеритом перфокарточного табулятора, предназначенного для переписи населения. Холлерит, решив механизировать обработку данных по переписи населения США, разработал систему табуляции перфокарт, с помощью которой возросшее население

15

страны было подсчитано в три раза быстрее, чем это сумела сделать целая армия чиновников десятью годами ранее. После триумфа устройства Холлерита табуляторы с перфорационным вводом данных стали одним из основных инструментов американского делового мира.

Перфокарта Холлерита по виду была не похожа на уже известные карты и являлась оригинальной авторской запатентованной разработкой. Сведения заносились на перфокарту вручную с помощью пробивного устройства – перфоратора, на котором за час можно было заполнить до 80 карточек. Далее производился подсчет отверстий в перфокартах на табуляторе – электромеханической машине, внешне напоминающий бюро

(рис. 1.2).

Рис. 1.2. Табулятор Г. Холлерита

Табуляторы Холлерита произвели настоящую революцию в статистике и экономике. Для их производства в 1986 году Холлерит основал компанию, которая после ряда преобразований получила в 1924 году название International Business Machine (IBM) – будущий гигант компью-

терной индустрии.

В 20-х годах XX века сформировалась целая отрасль промышленности, занимающаяся производством счетно-перфорационной техники, эпоха которой продолжалась вплоть до 1960-х годов. На базе этих машин в 1930-е годы были организованы «фабрики вычислений» – машиносчетные станции, которые обслуживали множество учреждений, банков, начисляя зарплаты, коммунальные платежи, механизируя работу централизованных бухгалтерий. Табуляторы оказали очень большое влияние на последующее развитие ВТ. Первые поколения ЭВМ унаследовали кон-

16

струкцию их устройств ввода-вывода, а перфокарта долгое время, до появления дисплеев оставалась основным носителем информации и символом информатики в целом.

В электромеханическую эпоху сформировался мировой рынок вычислительной техники, на котором кроме IBM заняли свое место Remington Rand (США), Bull (Франция) и другие. В СССР был построен первый завод счетно-аналитических машин (САМ) в Москве. Сформировавшаяся промышленная структура стала тем фундаментом, на котором через несколько десятилетий возникнет индустрия электронных компьютеров.

1.5Сложные электромеханические и релейные машины

Вконце 1930-х – начале 1940-х годов был построен ряд сложных электромеханических вычислительных машин, предвосхитивших появление ЭВМ – проекты Конрада Цузе (Германия), Говарда Эйкена и Джорджа

Стибица (США).

Первая в истории работающая программно-управляемая универсальная вычислительная машина Z-3 (первые модели – Z1 и Z2) была построена немецким инженером Конрадом Цузе в 1941 году. Она была собрананателефонныхреле и управлялась перфолентой. Условиявоенной Германии не позволили Цузе довести свои проекты до промышленного внедрения.

Крупнейшая электромеханическая вычислительная машина Mark-I была построена в 1944 году в США по проекту Говарда Эйкена. Заключенная в корпус из стекла и нержавеющей стали, машина имела в длину 17м, высоту – 2,5м, весила 5 тонн, содержала около 750 тыс. деталей соединенных проводами общей протяженностью около 800км.

Законченная машина была установлена в Гарвардском университете, имела полноценное программное управление и решала задачи расчета артиллерийских таблиц для Военно-морского флота США. Mark-I (рис. 1.3) имела полноценное программное управление, следовательно, для неё нужно было разрабатывать программы.

Программным обеспечением для этого колосса занималась группа морских офицеров во главе с младшим лейтенантом – женщиной Грейс

Хоппер.

Удивительно, но случилось так, что через сто лет после Ады Лавлейс вторым в истории программистом опять стала женщина. Получив математическое образование и степень доктора математики, Грейс в годы войны поступила на военную службу и была направлена в Гарвард для обслуживания самого первого компьютера.

17

Она внесла очень большой вклад в становление программирования: разрабатывала программы для первой серийной ЭВМ UNIVAC, принимала активное участие в разработке первых языков и систем автоматизации программирования. Далее – уже в чине контр-адмирала, курировала разработку программ для Военно-морского флота США.

Рис. 1.3. Электромеханический компьютер Mark-I

Параллельно с Mark-I в крупнейшем исследовательском институте в области радиотехники Bell Laboratories (США) в 1940-1947 годах под руководством математика Джорджа Стибица было построено несколько релейных вычислительных машин серии Bell.

В 1939 году Стибиц построил конструкцию машины из 400 телефонных реле – Bell-I и вошел в историю вычислительной техники благодаря эксперименту по телеобработке, проведенному в 1940 году. Впоследствии Стибиц построил ряд подобных машин, постоянно усложняя их конструкцию и повышая универсальность. Самая мощная из них – Bell-V (1947г.) содержала уже 9000 реле и весила 10 тонн. В ней были реализованы идеи, опередившиесвоевремяиоказавшиезаметное влияние наархитектурубудущих ЭВМ (аппаратный контроль ошибок, арифметика с плавающей запятой, сложные команды типа операций с комплексными числами, мультипроцессорные вычисления, телеобработка). Попытки конструировать релейные вычислительные машины продолжались вплоть до1950-хгодов.

В 1947 Эйкен построил наиболее мощную релейную модель Mark-II (13 тыс. реле), а в СССР уже в 1957 году была сконструирована надежная релейная вычислительная машина РВМ-1. Однако все эти достижения бледнели на фоне первых работающих электронных компьютеров. Электромеханическая эра ушла безвозвратно и наступил век электроники.