4. Создание первых эвм

Что стало толчком для создания первых ЭВМ? Первые программируемые компьютеры начали использоваться для решения военных задач, стоявших перед США во Второй мировой войне. Такие устройства требовались для самых разных целей — от вычисления траектории бомб, до дешифровки вражеских радиопередач. Таким образом, можно сказать что именно война послужила толчком для создания более качественных и быстрых способов вычислений. До создания первых ЭВМ все вычисления и расчеты выполняли люди. Но их скорость была слишком низкой, а точность слишком сильно зависела от человеческого фактора. Таким образом, военные были вынуждены обратиться за помощью в высшее техническое училище Пенсильванского университета.

Рис.5

Так, Джоном Преспером Эккертом и Джоном Уильямом Мокли в 1945 году был создан первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач — ЭНИАК (Электронный числовой интегратор и вычислитель — англ. ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer)(рис.5).

Рис.6

В отличии от “Марк-1” – электромеханической машины, созданной в Гарварде под руководством профессора Айкена (рис.6), ЭНИАК был полностью электронной ЭВМ. Он и стал относиться к ЭВМ 1го поколения. Он был основан на вакуумных триодах, изобретенных Ли де Форестом в 1906 году. То есть, являлся ламповой ЭВМ как и все последующие ЭВМ 1го поколения.

ЭНИАК являлся очень громоздкой машиной. Он весил 30 тонн, содержал в себе 18 тыс. электронных ламп, а его стоимость достигала 2.8 млн. долларов. При этом он выполнял около 5 тыс. операций сложения и 360 операций умножения в секунду.

Вскоре, в 1949 году в Англии была построена EDSAC — первая машина, обладающая автоматическим программным управлением, внутренним запоминающим устройством и другими необходимыми компонентами современных ЭВМ.

Логические схемы вычислительных машин были разработаны в конце 1940-х гг. Дж. фон Нейманом, Г. Гольдстайном и А. В. Берксом. Особый вклад в эту работу внес американский математик Джон фон Нейман, принимавший участие в создании ЭНИАК. Он предложил идею хранения команд управления и данных в машинной памяти и сформулировал основные принципы построения современных ЭВМ. ЭВМ с хранимой программой оказались более быстродействующими и гибкими, чем ранее созданные.

Рис.7

В 1951 г. в США было налажено первое серийное производство электронных машин УНИВАК (универсальная автоматическая вычислительная машина). В это же время фирма IBM начала серийный выпуск машины IBM/701 (рис.7).

В Советском Союзе одной из первых ЭВМ стала МЭСМ (Малая электронная счётная машина), которая разрабатывалась лабораторией С. А. Лебедева с 1948 года. Работы по созданию ЭВМ были завершены в конце 1950 года. МЭСМ состояла из 6 тыс. электронных ламп, потребляла около 25 кВт, а быстродействие составляло 3000 операций в минуту.

Программы для всех вышеперечисленных ЭВМ писались на машинном языке, алфавит которого состоял из двух знаков — нуля и единицы. При составлении программы программисты использовали команды процессора. Помимо составления самой программы, программист должен был распределять ячейки памяти под данные и команды программы. Таким образом, программисту необходимо было знать систему команд процессора и коды всех команд. Все исходные данные и команды нужно было представлять в форме двоичного кода. Программа вводилась в ЭВМ с помощью перфокарт или перфолент.

Появление следующего поколения ЭВМ связано с изобретением в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли полевого транзистора. Таким образом лампы были заменены на полупроводниковые транзисторы. За счет этого размер машин и количество потребляемого электричества были уменьшены, а скорость вычисляемых в секунду операций – увеличена. Затем, через 10 лет появляются ЭВМ 3го поколения, основанные на интегральных системах, а еще через 10 лет – ЭВМ 4го поколения на больших интегральных системах. Затем, в 80ые годы в Японии предпринимается широкомасштабная правительственная программа по развитию компьютерной индустрии и искусственного интеллекта, целью которой являлось создание компьютера 5го поколения с производительностью суперкомпьютера и мощными функциями искусственного интеллекта. Разработки продолжались 10 лет, а их стоимость превышала 57 млрд. йен, но к сожалению программа закончилась провалом.