Перша програмована обчислювальна машина
Перша в світі програмована обчислювальна машина
Батьківщиною першої программованої обчислювальної машини була Німеччина, а якщо точніше – Третій Рейх і називалася вона – «V1», тобто «Фау1». Перший, хто не тільки спроектував і виготовив, але і практично використовував програмовану обчислювальну машину, був Конрад Цузе.
.
Перша в світі програмована обчислювальна машина
.
Спочатку був Цузе
Механічний обчислювальний пристрій, який Конрад назвав V1 (Versuchsmodel 1), було побудовано ним у вітальні будинку його батьків у Берліні. Будівництво першої в світі двійкової програмованої обчислювальної машини, почалось в 1936 році і закінчилося в 1938 році.
Симулятор комп’ютера Z1 взірзця 1938р.
Цузе був непоганим художником і його першим бажанням після закінчення середньої школи, було бажання вивчати архітектуру. В той же час, у нього був талант конструктора і винахідника, його дивовижні моделі механізмів справляли велике враження на його однокласників. В решті решт він зупинив свій вибір на будівництві.
Конрад поступає в Берлінський Технічний університет у Шарлоттенбурзі. Там він навчився виконувати розрахунки навантажень на різні будівельні конструкції. Ці розрахунки проводилися в спеціальних таблицях, де вже були попередньо надруковані формули і задача інженера полягала лише в тому, щоб просто вписати дані в ці формули, а потім послідовно виконати всі обчислення. Звичайно, таку рутинну роботу могла б виконати і машина.
Тоді Конрад вперше замислився над можливістю автоматизувати цю задачу. Розмірковуючи про майбутню машину, він сформулював основні принципи, за якими повинні працювати його комп’ютери:
■ двійкова система числення
■ використання пристроїв, що працюють за принципом логічних 0 і 1
■ повністю автоматизований процес роботи обчислювача
■ програмне керування процесом обчислювання
■ підтримка арифметики з плаваючою комою
■ використання пам’яті великої місткості.
В 1935 році, після закінчення університету, Цузе починає працювати на авіаційному заводі фірми Хеншель в Берліні. Він відповідав за виконання статичних розрахунків. Однак вже через кілька місяців він звільнився з заводу, так як вирішив зайнятися винахідництвом. Цузе став підприємцем і його першим витвором повинна була стати обчислювальна машина.
В 1936 році він почав будувати обчислювальну машину, яка до цього моменту існувала тільки в його уяві.
Створювати V1 йому допомагали друзі, хтось своїми руками, а хтось і своїми грошима. Це, може саме головна відмінність Цузе від інших винахідниками комп’ютера. Атанасов, Айкен, Мочлі і Эккерт, що працювали в цей час у США, користалися ресурсами університетів або компаній, а Конрад Цузе працював один. Вся логічна і механічна конструкції машини були його власною розробкою. Цузе починав з нуля, розробив абсолютно новий тип механічної конструкції. Настільні калькулятори того часу базувались на десятковій системі і працювали із застосуванням обертових механічних компонентів, а Цузе вирішив використати двійкову систему. Нарешті в 1938 році V1 запрацювала. Ніхто, крім Цузе, не розумів в повному обсязі, як ця машина працює…
Через ненадійну роботу складових елементів, V1 працювала вкрай не стійко. Для вирішення цієї проблеми, друг Цузе інженер-електронщик Гельмут Шрайєр, порадив використовувати електронно-вакуумні лампи. В 1938 році Шрайер і Цузе навіть показали деякі електронні схеми спеціалістам університету. Коли ті їх спитали, скільки вакуумних ламп потрібно для обчислювальної машини, вони відповіли, що біля двох тисяч. Спеціалістам така кількість ламп здалась надмірною. Найбільш складні електронні схеми того часу, вимагали декілька сотень, а не тисяч вакуумних ламп. У фінансуванні було відмовлено. Кілька років потому, ENIAC, збудований на електро-вакуумних лампах, показав, що це хоча і дорого, але надійно і можливо.
Незабаром почалася Друга світова війна. Цузе був призваний на службу в армію, там він пробув шість місяців. Йому вдалося отримати перевід до Берліну на авіаційний завод концерну Хеншель. Там він повинен був займатися розрахунком стабілізації літаючої бомби (крилатої ракети). Йому вдалося розробити перший в світі аналого-цифровий перетворювач. Паралельно з основною роботою, він працював над новим комп’ютером.
Щоб V1 не плутали з ракетою V1, Цузе вирішив дати комп’ютеру нове ім’я – Z1.
В 1939 році Цузе побудував машину Z2, замінивши «залізо» на реле. Демонстрація працюючої Z2, дозволила йому одержати від Німецького авіаційного науково-дослідницького інституту фінансування розробки Z3 і в 1941 році комп’ютер був створений.
Продовжуючи працювати на заводі Хеншель, Цузе в 1941 году відкриває свою компанію Zuse Ingenieurbüro und Apparatebau, Це була перша в світі компанія, заснована виключно з метою розробки комп’ютерів. Успіх з Z3 приніс Цузе контракти, що дозволили йому розробити новий комп’ютер Z4. Комп’ютер був збудований в 1945 році. Перед тим як Берлін був зайнятий радянськими військами, Цузе вилетів з Z4 до Південної Німеччини. Коли ця частина Німеччини була окупована американцями, Цузе був допитаний британськими і американськими військовими експертами. Очевидно Z4 не призвела на експертів враження і Цузе не потрапив в число вчених, які закінчили свою кар’єру працюючи на союзників.
Після війни Цузе продовжував працювати над двома основними проектами. Він розроблював алгоритмічну мову Plankalkül (обчислення програм) і займався розвитком своєї компанії. Plankalkül можна вважати першою мовою програмування високого рівня. Компанія Цузе стала відроджуватись після того, як професор Штайфель з Технічного університету Цюріха, побачив працюючу Z4, і вирішив орендувати комп’ютери для свого університету. Z4 були встановлені в Цюриху в 1950 році. Це були перші, що комерційно експлуатувались, комп’ютери в світі. Це відбулось за декілька місяців до того, як в США з’явилися перші серійні UNIVAC.
Компанія під новим іменем KG Zuse, випускала все нові і нові марки комп’ютерів – Z5, Z11, Z22, Z23. Однак не витримавши конкуренції із боку потужної американської комп’ютерної індустрії в Європі, Цузе був вимушений в 1962 році продати свою компанію Brown, Boveri & Cie., а потім і Siemens.
Озираючись назад, можна сказати, що самим великим досягненням Конрада Цузе стала розробка сімейства цифрових, з плаваючою комою, програмованих ЕОМ. Ці машини були збудовані в майже повній інтелектуальній ізоляції в період з 1936 по 1945 рік.
Конрад Цузе:
■ першим створив програмно керовану обчислювальну машину
■ першим визначив, що обробка даних починається з біту (біт він називав «статусом так/ні», а формули двійкової алгебри – умовними судженнями),
■ першим увів термін «машинне слово»
■ першим об’єднав арифметичні і логічні операції в одному пристрої (АЛП)
■ першим розробив і застосував мову програмування високого рівня
Конрад Цузе перш за все був цивільним інженером і почав створювати комп’ютери для полегшення своєї професійної діяльності. Саме тому його машини так схожі на сучасні комп’ютери.
Його мрією завжди було створення невеликого комп’ютера для бізнесу і наукових додатків.
Подивіться 3D модель Z1
Попрацюйте на симуляторі Z1
Параметри деяких комп’ютерів Конрада Цузе
Z1 1938
■ займана площа – біля 4 м²
■ вага – біля 500 кг.
■ двійковий механічний обчислювач з електричним приводом
■ можливість програмування.
■ ввід-вивід в десятковій системі, у вигляді чисел з плаваючою комою.
■ пристрій введення команд і даних за допомогою клавіатури, зробленої на базі друкарської машинки
■ пристрій читання перфокарт
■ пристрій виводу – панель індикації на лампочках
■ пам’ять виконана на конденсаторах (шари скла чергувались з металевими пластинами)
■ об’єм пам’яті – 64 дійсних числа (число складалося з 14-бітів для мантиси і 8 біт для знаку і порядку)
■ інструкції програми, що зчитувались, виконувались не завантажуючись в пам’ять
■ процесор мав 2 22-бітних регістри
■ тактова частота становила 1 Гц.
■ швидкодія — в середньому 1 множення за 5 сек.
■ споживана потужність 1 кіловат
Z2 1939
■ тактова частота – 5 Гц
■ пристрій вводу перфострічки (35-мм фотоплівка)
■ обчислювальний процесор – з фиксованим положенням коми, довжина машиного слова 16 біт
■ швидкодія – 0,8 секунди на одну операцію складання
■ кількість реле в обчислювальному процесорі – 600
■ пам’ять – 64 машиних слова
■ споживана потужність -1000 Вт
■ вага – 300 кг
Z3 1941
Z3 1941
■ частота – 5,3 Гц
■ арифметичний пристрій – з плаваючею комою (слово-22 біта, операції +, -, *, /, квадратний корень)
■ середня швидкість обчислення – операція складання 0,8 секунд, множення 3 секунди
■ елементів – 2600 реле (600 в арифметичному пристрої, 2000 в пристрої пам’яті). Мультиплексор для вибору адреси пам’яті.
■ пам’ять – 64 слова довжиною 22 біти.
■ ввід – десяткового числа з плаваючею комою
■ вивід – десяткового числа з плаваючею комою
■ ввід програми – з перфострічки
■ споживана потужність – 4 кВт.
■ вага – 1000 кг
Z3 — перша повнофункційна програмно керована, що вільно програмується в двійковому коді з плаваючею комою, працююча обчислювальна машина. Мала всі атрибути сучасної ЕОМ.
Машина являла собою двійковий обчислювач з обмеженою програмованістю.
Порядок обчислення можна було вибрати заздалегідь, однак умовні переходи і цикли були відсутні.
Для зберігання програм використовувалась зовнішня перфострічка.
Z3 користувався німецький Дослідницький інститут аэродинаміки для розрахунків, пов’язаних з конструюванням літаків та керованих ракет. Единий зразок комп’ютера разом з іншими ранніми розробками Цузе був знищений під час нальоту союзницької авіації у 1945 році.
Z4 1945
Z4 1945
Z4 від свого попередника відрізнявся тим, що:
■ мав мову програмування високого рівня – Планкалкюль (план счислення).
■ мав пристрій для підготовки програми. Програму Цузе розглядав (і називав) як план, звідси й німецька назва цього блоку комп’ютера — “Planfertigungteil” (дослівно — “пристрій підготовки планів”). За допомогою цього пристрою було легко складати, редагувати, копіювати програму на перфострічці і, понад те, за лічені години вивчити програмування на Z4.
■ вмів уникати обчислення неправильних чисел, наприклад ділення на нуль — це дозволяло залишати комп’ютер “на самоті” і вдень, і вночі без людського контролю.
■ мав два считувача даних з перфстрічок (в оригінальній версії планувалось до шести таких зчитувачів).
Z22 1955
Z22 1955
Z22 одна з перших у світі обчислювальних машин, що використовувала пам’ять на магнітних сердечниках и магнітних барабанах.
■ елементна база – 500 вакуумних ламп і 2400 діодів
■ тактова частота – 140 кГц з механічною стабілізацією.
■ разрядність – 38-бітне машине слово для обчислювання з плаваючею комою
■ середня швидкість – операції складання за 0,6 мс, операції множення за 10 мс, операції ділення за 60 мс, і операції вилучення квадратного кореня за 200 мс.
■ ввід даних – перфострічка (швидкість – 200 символів за секунду).
■ вивід — на перфострічку або на друкарську машинку.
■ зовнішня пам’ять – магнітний барабан зі щвидкістю обертання 6000 об/хвил.
■ ОЗП – 8192 слів, на феритових сердечниках.
■ споживана потужність – близько 3,5 кіловат
■ вага- близько 1000кг..
 | Комп’ютери. Походження видів… |
.
 | Комп’ютери. Від максі до міні. Мода примхлива. Сьогодні в моді міні, а завтра – максі, а потім дивишся – мінімакс який-небудь вигадають! Інша справа – комп’ютери. |
.
 | Покоління програмованих комп’ютерів. Нульове покоління.1938-1950.
|
.
.
.
.
.
Рауль Рохас«Конрад Цузе», Всі обчислювальні машини Конрада Цузе
Історія розвитку інформаційних технологій в Україні
