Kompiuterių istorija. History of computing. Early era. HOT.LT News. Lithuanian

Profesorius John Atanasoff'as ir studentas Clifford Berry 1939-42 m. Iowa valstijos un-te sukūrė pirmąjį elektroninį skaitmeninį kompiuterį. Jis naudojo dvejetainę skaičiavimo sistemą, lygiagrečius skaičiavimus, atsinaujinančią atmintį. Jame buvo atskirtos atminties ir skaičiavimo funkcijos.

Tačiau pirmąjį skaitmeninio skaičiavimo įrenginio patentą išsiėmė Presper Eckert ir John Mauchly už ENIAC kompiuterį. 1973 m. teismas panaikino jį kaip pakartojantį Dž. Atanasoff'o išradimą.

Atanasoff'o kompiuteris naudojo vakuumines lempas ir kondensatorius, kurie buvo sumontuoti nesisukančiame būgne ir jų krūvį naudojo kaip atmintį. Sukūrę prototipą 1939 m. pabaigoje, gavo 850 dolerių veikiančio modelio sukūrimui. Jį tobulino dvejus metus. Galutinis modelis buvo stalo dydžio, svėrė 700 svarų, jį sudarė per 300 vakuuminių lempų ir maždaug mylia laidų. Vieną operaciją atlikdavo per 15 sekundžių. Jis liko fizikos departamento rūsyje. Karas sutrukdė toliau tęsti kompiuterio kūrimo darbus.

Howard Aiken'as ir Grace Hopper Harvardo universitete suprojektavo MARK kompiuterių seriją. Ją 1944 m. pradėjo su „Mark I“ – 55 pėdų ilgio, 8 pėdų aukščio, 5 t sveriantis monstras užėmė visą sakę ir jį sudarė beveik 760 tūkst. detalių. Jį iki pat 1959 m. artilerijos ir balistiniams paskaičiavimams naudojo karinis JAV laivynas.

Kompiuteris buvo valdomas perfojuosta ir galėjo atlikti sudėties, atimties, daugybos ir dalybos operacijas įsimindamas tarpinius rezultatus. Jis turėjo specialias procedūras logaritmų ir trigonometrinėms funkcijų skaičiavimui. Dirbo su 23 dešimtainių skaitmenų skaičiais. Tai užtikrino konstrukcija iš 3000 dešimtainės atminties ratukų, 1400 besisukančių diskinių komutatorių (rotary dial switches) ir 500 mylių laidų. Buvo panaudotos elektromagnetinės relės. Rezultatai buvo išvedami į elektrinė spausdinimo mašinėlę. Veikė lėtai – daugybos operaciją atlikdavo per 3-5 sekundes.

Howard Aiken'as (1900-1973) – elektromechanikos inžinierius ir fizikas

Gimė 1900 m. kovo 9 d. Hobokene, Niu Džersyje. 1937 m. jam kilo mintis apie elektromechaninį skaičiavimo įrenginį. Apgynęs doktorantūrą Harvardo universitete, liko jame kurdamas skaičiavimo įrenginį. Jo tyrimus finansavo IBM. Jis vadovavo 3 žmonių grupei, kurioje buvo ir Grace Hopper. „Mark I“ buvo baigtas 1944 m.

1947 m. H. Aiken'as užbaigė „Mark II“, elektroninį kompiuterį. Tais pačiais metais jis įkūrė Harvardo skaičiavimų laboratoriją. Vėliau parašė daug straipsnių apie elektroniką ir komutavimo teoriją ir įsteigė „Aiken Industries“.

Mirė 1973 m. kovo 14 d. St. Lousi, Misuryje.

Kuriozai

1947 m. jis „apibendrino“: „Vos 6 elektroninių skaitmeninių kompiuterių pakaks visiems JAV skaičiavimo poreikiams patenkinti“.

Grace Hopper (1906-1992)

Grace Hopper gimė 1906 m. gruodžio 9 d. Niujorke. Mokėsi Vassar'o koledže ir Jeilio universitete. 1943 m. pradėjo tarnauti karinio JAV laivyno rezerve. 1944 m. kartu su Howard Aiken'u kūrė „Mark I“ kompiuterį. Jos dėka atsirado terminas „bug“ (vabzdys), kuriuo apibūdinamas kompiuterinis sutrikimas. Tas vabzdys buvo kandis, sukėlusi „Mark I" techninį sutrikimą. Hopper pirmoji „debugino“ (išvalė vabzdžius) kompiuterį.

1949 m. ji pradėjo tyrinėjimus „Eckert-Mauchy Computer Corporation“, kur patobulino kompiliatorių ir buvo „Flow-Matic“, pirmojo anglų kalba aprašytų veiksmų kompiliatoriaus, kūrimo grupės nare. Ji sukūrė APT kalbą ir prisidėjo prie COBOL kūrimo. Jai pirmajai paskirtas Kompiuterių mokslo „Metų žmogaus“ titulas (1969). 1991 m. gavo Nacionalinį technologijų medalį.

Mirė 1992 m. sausio 1 d. Arlingtone, Virdžinijoje.

Plačiau apie ją skaitykite >>>>>

1946 m. buvo sukurta William-Kilburn elektroninis kineskopas, katodinio kineskopo variantas. Mokslininkai nuo pat 5-ojo dešimtm. pradžios ieškojo būdų, kaip panaudoti katodinius kineskopus duomenų įsiminimui.

1946 m. gruodžio mėn. Frederick William'as ėmė vadovauti Mančesterio universiteto Elektromechanikos katedrai. Į Mančesterį persikėlė ir Tom Kilburn'as. Abu iki tol buvo dirbę Malverno „Telecommunications Research Establishment“, kur bandė pagerinti katodinių kineskopų taikymą skaitmeninių duomenų saugojimui. Williams'as jau buvo pavykę įsiminti vieną bitą informacijos, o Tom Kilburn'as patobulino metodą, padidindamas bitų skaičių iki 2048. Taškai ant kineskopo paviršiaus galėjo būti įelektrinti arba ne, tamsūs arba šviesūs – ir taip išreikšti dvejetaines reikšmes 0 ir 1. 1946 m. buvo užregistruotas patentas.

Komanda buvo pasirengusi kurti tą principą naudojantį kompiuterį. 1948 m. Tom Kilburn'as, padedamas Geoff Tootill'io, kūrė kompiuterio prototipą, kurį pavadino „Kūdikiu“ (The Baby). Pirmąkart kompiuteris naudojo įrašytą programą. Tom Kilburn rašė, kad pirmoji programa buvo įvykdyta 1948 m. birželio 21 d.

Mančesterio „Kūdikio“ specifikacija:
32 bitų žodis;
Nuosekli dvejetainė aritmetika naudojant du papildomus sveikus skaičius;
Tiesioginės prieigos 32 žodžių atmintis, išplečiama iki 8192 žodžių;
Skaičiavimo greitis: 1,2 ms vienai komandai.

Komanda suprojektavo ir antrą kompiuterį (Manchester Mark I) ir įkūrė kompaniją „Ferranti Ltd.“, kurioje 1951 m. buvo sukurtas pirmasis komercinis bendrosios paskirties kompiuteris „Ferranti Mark 1“. Pirmasis modelis buvo pateiktas Mančesterio universitetui.

Tranzistorių atradimas padarė didelę įtaką kompiuterių vystymuisi. Pirmoji kompiuterių karta naudojo vakuumines lempas; antroji – tranzistorius, o trečioji – integracines schemas; ketvirtoji – mikroprocesorius.

John Bardeen'as, William Shockley¹⁾ ir Walter Brattain'as²⁾ iš „Bell Telephone Laboratories“, esančios Niu Džersyje, tyrė germanio kristalų, kaip puslaidininkių, savybes, tikėdamiesi, kad pavyks telekomunikacijose pakeisti vakuumines lempas kaip reles. Vakuuminės lempos tolimo ryšio perdavimui buvo praktiškos, tačiau naudojo daug elektros energijos, kaito ir greitai perdegdavo, kas reikalavo nuolatinės jų priežiūros.

Tyrinėjimai jau buvo benutrūkstą, tačiau pavyko paskutinis bandymas su grynesne medžiaga. Tai leido sukurti tranzistorinį stiprintuvą. Už tai 1956 m. komanda gavo Nobelio premiją.

Tranzistorius susideda iš puslaidininkio, t.y. tokios medžiagos, kuri gali tiek praleisti elektros energiją, tiek izoliuoti (pvz., germanio ir silicio). Tranzistoriai perjungia ir moduliuoja elektros srovę. Tai buvo pirmieji įrenginiai, galintys veikti kaip transmiteriai, verčiantys garso bangas į elektromagnetines bangas, bei rezistoriai, valdantys elektros srovę. Jo pavadinimas kilęs iš abiejų tų žodžių junginio: (TRAN)smiteris ir re(ZISTORIUS). John Bardeen'as ir Walter Brattain'as užregistravo tranzistoriaus patentą. William Shockley – patentą apie tranzistoriaus poveikį ir tranzistoriniui stiprintuvui.

1946 m. John Mauchly ir J. Presper Eckert'as, remiami sukūrė ENIAC I (Electrical Numerical Integrator And Calculator). Juos parėmė JAV kariškiai, BRL (Ballistics Research Laboratory), kuriems reikėjo sudaryti artilerijos šaudymų lenteles.

J. Mauchly jau buvo sukūręs kelis kalkuliatorius remdamasis John Atanasoff'o darbu panaudojant vakuumines lempas skaičiavimų pagreitinimui. 1943 m. gegužės 31 d. buvo įkurta kariškių komisija kompiuterio sukūrimui. J. Mauchly buvo vyr. konsultantas, o P. Eckert'as – vyr. inžinierius. Kompiuterio projektavimas truko metus bei 18 mėn. jį sukonstruoti (sąmata 0,5 mln. dolerių). Per tą laiką baigėsi ir karas. Tačiau ENIAC kariškiai naudojo vandenilinės bombos kūrimui, orų prognozėms, kosminių spindulių tyrinėjimams, atsitiktinių skaičių generavimui ir aerodinaminių srautų skaičiavimams.

ENIAC sudarė per 17 tūkst. vakuuminių lempų, per 70 tūkst. varžų, 10 tūkst. kondensatorių, 1500 relių, 5 mln. sulituotų kontaktų. Jis užėmė 167 m², svėrė 30 tonų, "rijo" 160 KW elektros energijos. Netgi šnekėjo, kad, įjungus ENIAC, prigesdavo Filadelfijos apšvietimas (aišku, tai mitas).

Per sekundę ENIAC galėjo atlikti 5000 sudėties operacijų, 357 daugybos ar 38 dalybos veiksmus. Vakuuminės lempos leido pagreitinti skaičiavimus, tačiau ENIAC programavimas buvo lėtas – programos pakeitimas trukdavo savaites. Tačiau tyrinėjimai, susiję su ENIAC, leido patobulinti ir pačias vakuumines lempas.

1948 m. John von Neumann padarė keletą ENIAC pakeitimų. ENIAC aritmetines ir persiuntimo operacijas atlikdavo tuo pat metu, o tai apsunkino programavimą. ENIAC veikė iki 1955 m. spalio 2 d.

1946 m. buvo įkurta „Eckert-Mauchly Computer Corporation“. 1949 m. joje sukurta BINAC (BINary AutomatiC) duomenų saugojimui pradėjo naudoti magnetines juostas. 1950 m. kompaniją nupirko „Remington Rand Corporation“ ir pervadino į „Univac Division“. Joje buvo sukurtas „Univac“, šiuolaikinių kompiuterių pirmtakas. 1955 m. „Remington Rand“ susijungė su „Sperry Corporation" ir pasivadino „Sperry-Rand“. Eckert'as liko vykdančiuoju direktoriumi ir joje buvo iki ji, susijungusi su „Burroughs Corporation“, tapo „Unisys“.

1980 m. John Mauchly ir J. Presper Eckert'as gavo IEEE Computer Society apdovanojimą.

1946 m. P. Eckert'o ir J. Mauchly įkurtos kompanijos pirmuoju klientu tapo „US Census Bureau“, kuriam reikėjo kompiuterio didėjančios gyventojų populiacijos duomenų apdorojimui (garsusis kūdikių bumas). Jis tam skyrė 300 tūkst. dolerių. Projektas vyko nesklandžiai ir tik 1948 m. buvo baigta projektuoti. Darbai kainavo apie 400 tūkst. dolerių ir kompanija buvo arti bankroto. Ją išgelbėjo nupirkdama „Remington Rand Inc“ (gaminusi elektrinius skustuvus), kurioje ji tapo „Univac Division“. Veltui buvo deramasi dėl papildomų pinigų iš vyriausybės. Teko baigti UNIVAC už sutartą kainą ir „US Census Bureau“, gavo pirmąjį UNIVAC kompiuterį 1951 m. kovo 31 d. Galutinė išlaidų, skirtų jam sukurti, kaina siekė milijoną dolerių. Viso buvo pagaminta 64 UNIVAC kompiuteriai. Jie buvo pirmieji komerciniai kompiuteriai Amerikoje. Pirmąjį nevalstybinį užsakymą gavo iš „General Electric“, naudojusi jį apskaitai. UNIVAC buvo konkurentas verslo srityje IBM skaičiavimo technikai. Jis duomenų įvedimui naudojo magnetines juostas, - greičiau nei IBM iš perkofortų. UNIVAC išgarsino kompiuterius visuomenėje, kai nuspėjo Eisenhower – Stevenson rinkimų kompanijos rezultatus. Visuomenę sudomino tai, kad kompiuteris gali padaryti tai, dėl ko suklysta politikos apžvalgininkai.

Šis vakuuminių lempų masyvas yra dalis UNIVAC 120. Tai vienas iš įspūdingos senų skaičiavimo prietaisų kolekcijos surinktos Mokslo muziejuje, kuris yra Tokijo Mokslo universiteto miestelyje. Į Jin Akiyama’os (g. 1946 m.) „Matematikos potyrio aikštę” (įkurtą 2013 m.) galima nusileisti išoriniais laiptais prie pagrindinio įėjimo į muziejų. Joje demonstruojama didelis kiekis matematinių koncepcijų modelių: greičiausio nusileidimo kreivės (brachistochronos), hiperbolinių dantračių, briaunainio suskaidymų, erdvę užpildančių briaunainių ir kt.

IBM (International Business Machines) įsikūrė 1911 m. 4 dešimtm. sukūrė eilę kalkuliatorių (600-ukų), veikiančių perfokortų pagrindu. 1944 m. sponsoriavo "Mark I" sukūrimą (Harvardo universitete).

1953 m. ėmėsi kurti IBM 701 EDPM. Jo sukūrimui įtakos turėjo Korėjos karas. Thomas Johnson Watson, Jr norėjo Jungtinėms tautoms pasiūlyti "gynybos kalkuliatorių". Pagrindinė kliūtis buvo jo tėvas Thomas Johnson Watson, Sr, buvęs IBM CEO, kurį reikėjo įtikinti, kad kompiuteriai nepakenks IBM perfokortų įrenginių verslui.

Buvo pagaminta tik 19 IBM 701 EDPM. Jie turėjo elektrostatinę kineskopų atmintį, informaciją saugojo magnetinėse juostose ir naudojo dvejetainę, fiksuoto kablelio, vieningo adresavimo aparatinę įrangą. Kompiuterio greitį ribojo prieigos prie atminties greitis – skaičiuoklis buvo apie 10 kartų greitesnis už atmintį. Šis kompiuteris prisidėjo prie FORTRAN kalbos sukūrimo.

1956 m. naujesnis 704 modelis buvo pirmasis kompiuteris, naudojantis slankaus kablelio aritmetiką. Jis naudojo magnetinę atmintį. 1960 m. buvo sukurtas IBM 7090 modelis tapęs pirmu komerciniu kompiuteriu naudojančiu tranzistorius. Tuo metu tai buvo greičiausias kompiuteris pasaulyje. Nuo tada IBM stambiųjų kompiuterių rinkoje dominavo apie du dešimtmečius.

1981 m. IBM sukūrė pirmąjį personalinį kompiuterį IBM PC – tuo pažymėdama naują erą kompiuterių istorijoje.

„Aš iš tikro nežinojau, ką daryti gyvenime… Pasakiau ne, aš negalėjau. Atrodžiau apsileidęs ir nusivylęs. Tačiau ji nenurimo ir aš tai padariau. Patikrinau ir padariau OK“ – John Backus interviu IBM'ui.

FORTRAN (FORmula TRANslator) – pirmoji aukšto lygio programavimo kalba, kurią 1954 m. IBM'ui sukūrė John Backus ir kurios komerciškai buvo pateikta 1957 m. Ji iki šiol tebenaudojama moksliniams ir matematiniams paskaičiavimams. Jis buvo pradėtas kai skaitmeninio kodo interpretatorius kompiuteriui IBM 701 ir pradžioje vadintas „Speedcoding“.

John Backus norėjo, kad kalba būtų artimesnė žmonių kalbai. Jis vadovavo IBM tyrinėtojų grupei. Joje buvo Sheldon F. Best'as, Harlan Herrick'as (parašęs pirmą veikusią programą FORTRAN kalba), Peter Sheridan'as, Roy Nutt'as, Robert Nelson'as, Irving Ziller'is, Richard Goldberg'as, Lois Haibt'as ir David Sayre. Pirmasis kompiuteris, kuriame buvo vykdoma FORTRAN programa, buvo IBM 704.

Už FORTRAN sukūrimą 1993 m. John Backus gavo Nacionalinės inžinierių akademijos Charles Stark Draper premiją, aukščiausią JAV apdovanojimą inžinerijos srityje.

1963 m. JAV mokslininkas I. Sazerlendas³⁾ MTI A. Linkolno laboratorijoje pademonstravo pirmąją grafinę sistemą „Sketchpad⁴⁾“. Elektroninio kineskopo ekrane buvo galima atvaizduoti įvairias geometrines figūras, o naudojantis šviesos pieštuku atlikti įvairias manipuliacijas su jomis. Nesudėtingi brėžiniai ir anksčiau buvo gaunami naudojantis ESM ir braižymo įrenginiais, tačiau 1963 m. laikomi mašininės grafikos atsiradimo metais.

¹⁾ Viljamas Šoklis (William Bradford Shockley Jr., 1910-1989) – amerikiečių fizikas ir išradėjas, Nobelio premijos laureatas (1956). Antrojo pasaulinio karo metais užsiėmė optimizavimo operacijų mokyklos kūrimu ir strateginių bombardavimų taktikos vystymu. 1948 m.. išrado bipoliarinį tranzistorių, o tada sukūrė teoriją, paaiškinančią jo veikimą. 1950 m. išleido vienintelę knygą „Elektronai ir skylutės puslaidininkiuose“. 1956 m. įsteigė savo vardo kompaniją, tapusią viena Silicio slėnio pradininkių. Buvo gana savipasitikintis ir neįsiklausantis į kitų nuomonę, tad sukeldavo nemažai konfliktų (pvz., dėl to iš jo kompanijos 1957 m. išėjo „išdavikiška aštuoniukė“). 7-me dešimtm. susidomėjo eugenika ir pradėjo viešą kampaniją prieš „amerikiečių nacijos išsigimimą“. Jo rasistiniai požiūriai jį praktiškai pašalino iš mokslo bendruomenės.

²⁾ Valteris Brateinas (Walter Houser Brattain, 1902-1987) – amerikiečių fizikas Nobelio premijos laureatas (1956). Užsiiminėjo kietų kūnų paviršių savybėmis. Po volframo tyrimų užsiėmė reiškiniais puslaidininkiuose (silicyje, germanyje); 1947m. kartu su Dž. Bardinu sukūrė tranzistorių su taškine p-n jungtimi. Vėliau su P.J. Boddy ir P.N. Sawyer'iu tyrinėjo elektrocheminius procesus gyvuose audiniuose.

³⁾ Ivanas Sazerlandas (Ivan Edward Sutherland , g. 1938 m.) – amerikiečių kompiuterininkas ir Interneto pionierius, laikomas „mašininės grafikos tėvu“ (Sketchpad, 1963). 1965-68 m. profesoriavo Harvardo un-te ir ten sukūrė tai, kas laikoma pirmuoju VR ir papildytos tikrovės šalmu, kuris buvo dar gana primityvus ir dėl savo grėsmingos išvaizdos buvo pramintas „Damoklo kardu“. Jo studentas D. Kohenas ARPANET tinkle atliko skrydžio simuliaciją. 1968 m. įsteigė „Evans & Sutherland“, tapusia aparatinės įrangos trimatės grafikos pagreitinimui ir spausdintuvų kalbų pioniere. Kai jo kartą paklausė, kaip jam pavyko visa tai padaryti, jsi atsakė: „Taigi, aš juk nežinojau, kad tai taip sudėtinga“.

⁴⁾ Sketchpad (Robot Draftsman) – proveržį padariusi I. Sazerlendo programa, panaudota jo daktarinei disertacijai, 1988 m. gavusi Tiuringo, o 2012 m. ir Kyoto premiją. Ji laikoma kompiuterinio projektavimo programų (CAD) pirmtaku, turėjusiu interektyvią sąsają (HCI), iš kurios išsivystė šiuolaikinė grafinė sąsaja (GUI) bei objektinis programavimas. Veikė MIT Lincoln TX-2 (1958) kompiuteryje, turėjusiame 64 K 32-bičių žodžių atmintį.. Jos sukūrimui įkvėpė Memex iš V. Bušo esė „Kaip galime mąstyti“ (1945).