Элементной базой первых компьютеров были электронные лампы

ПЕРВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Лекция №2

Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы — 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации «современного» компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения.

Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом.

В 1937 году американский физик болгарского происхождения профессор федерального колледжа Айовы Джон Ф. Атанасов сформулировал, а в 1939 году опубликовал окончательный вариант своей концепции современной вычислительной машины:

· В своей работе компьютер будет использовать электричество и достижения электроники.

· Вопреки традиции его работа будет основана на двоичной, а не на десятичной системе счисления.

· Основой запоминающего устройства послужат конденсаторы, содержимое которых будет периодически обновляться во избежание ошибок.

· Расчет будет проводиться с помощью логических, а не математических действий.

В 1939 году Атанасов вместе со своим ассистентом Клиффордом Э.Берри построил и испытал первую вычислительную машину, предназначенную для решения больших систем линейных уравнений. Они решили назвать ее АВС (Atanasoff Berry Computer)

В компьютере АВС были раздельно выполнены блоки арифметического устройства оперативного запоминающего устройства. Арифметическое устройство было выполнено на радиолампах, а оперативное запоминающее устройство на вращающемся барабане с конденсаторами. Использовалась двоичная система счисления. Перевод из десятичного представления в двоичное и обратно осуществлялся схемным путем.

Внешняя память была выполнена на типовом оборудовании для ввода и вывода перфокарт, и это был самый ненадежный блок компьютера. Из-за вступления США в войну и перехода Дж.Атанасова на исследовательскую работу военного значения осталась незавершенной работа над системой ввода/вывода.

Атанасов намеревался постоянно перезаряжать, или регенерировать, конденсаторы памяти, чтобы они не теряли заряд непредсказуемым образом. Он также намеревался проводить вычисления посредством логических схем - набора электронных ламп, который складывает или вычитает двоичные числа в соответствии с логическими правилами, а не прямым подсчетом. Прототип оказался успешным.

При повороте диска памяти (розовое колесо), на каждой стороне которого конденсаторы хранили по одному 25-разрядному двоичному числу, одна логическая схема (внизу посередине) складывала или вычитала числа, записанные в памяти на противоположных сторонах диска. Одновременно с тем, как логическая схема выполняла вычисления над очередным разрядом чисел (запоминая в процессе разряд переноса или заема или считывая его из конденсатора переноса), схема регенерации (слева внизу) обновляла содержимое памяти.

Компьютер "АВС" выполнял процедуру исключения Гаусса каждый раз для двух уравнений. Их коэффициенты, закодированные предварительно на перфокартах в десятичном виде, преобразовывались в двоичную форму специально сконструированным для этого преобразующим барабаном и записывались в запоминающее устройство.

Компоненты "АВС" были подобраны так, чтобы машина решала систему из 29 уравнений с 29 неизвестными, от х1 до x29. Такие системы решаются путем повторного прибавления (или вычитания) одного уравнения к другому до тех пор, пока одна из переменных во втором уравнении не будет исключена. Прежде чем получить окончательное решение, т.е. вычислить значения всех переменных, требовалось многократное повторение этого процесса.

Для того чтобы выполнить эти вычисления, "АВС" считывал коэффициенты при переменных (например, двойку в члене 2х1) с перфокарт, преобразовывал их в двоичную форму и загружал коэффициенты одного уравнения в барабан "клавиатурного" запоминающего устройства, а коэффициенты другого - в барабан "счетчика".

При одном повороте барабанов каждая логическая схема (по семь вакуумных ламп на схему) производила сложение или вычитание коэффициентов, записывая результат в "счетчик". В то же время регенерирующие схемы перезаряжали конденсаторы "клавиатуры". Исключив определенную переменную, машина запоминала остающиеся коэффициенты уравнения на перфокартах, с тем чтобы позднее воспользоваться ими.

Компьютер ABC в музее:

В то время секретные сообщения немецких военных были зашифрованы кодом ENIGMA, который хорошо знали английские шифровальщики, но для совершенно секретных сообщений немцы использовали другой шифр (шифровальную машину Лоренца), который англичане смогли разгадать только с помощью Colossus.

Шифровальная машина Энигма:

Дата добавления: 2014-01-07