Войти
Вычислительное оборудование - это платформа для обработки информации.
Детали четырех первых компьютеров, 1962 год. Слева направо: плата ENIAC, плата EDVAC, плата ORDVAC и BRLESC <90.>-I доска, демонстрирующая тенденцию к миниатюризации.История вычислительного оборудования охватывает развитие от ранних простых устройств для помощи вычисления до современных компьютеров. До 20 века большинство расчетов производилось людьми. Ранние механические инструменты, помогавшие людям с цифровыми вычислениями, такие как счеты, назывались вычислительными машинами или калькуляторами (и другими собственными названиями). Машиниста называли компьютером.
Первыми помощниками в вычислениях были чисто механические устройства, которые требовали оператора установки начальных значений элементарной арифметической операции, а манипулирования для получения результата. Позже компьютеры представляют собой числа в непрерывной форме (например, расстояние по шкале, вращение вала или напряжение ). Числа также могут быть представлены в виде цифр, это автоматически управляет механизм. Хотя этот подход обычно требует более сложных механизмов. Развитие технологии транзисторов, а затем микросхемы интегральной схемы привело к серии прорывов, начиная с компьютеров на интегральных компьютерах, в результате чего цифровые компьютеры в степени вытеснили аналоговые . компьютеры. металл-оксид-полупроводник (MOS) крупномасштабная интеграция (LSI) затемила полупроводниковую память и микропроцессор, что привело к другому Ключевой прорыв - миниатюрный персональный компьютер (ПК) в 1970-х годах. Стоимость компьютеров постепенно становилась настолько низкой, что к 1990-м годам персональные компьютеры, а затем мобильные компьютеры (смартфоны и планшеты ) в 2000-х годах стали повсеместными.
Кость Ишанго считается палеолитической палочкой для подсчета. 
Суанпан (число, представленное на этих счетах - 6,302,715,408) Были использованы устройства для помощи в вычислениях в течение тысяч лет, в основном используя однозначное соответствие с пальцами. Самым ранним счетным расчетом, вероятно, была форма счетной палки. Кость Лебомбо из гор между Свазилендом и Южной Африки может быть старейший известный математический артефакт. Он датируется 35000 годом до н. Э. В числе 29 отдельных выемок, которые были намеренно вырезаны на малоберцовой кости , малоберцовой кости бабуина . Более поздние средства ведения записей на протяжении Плодородного полумесяца включаются в себя камни (глиняные сферы, конусы и т. Д.), Которые представляли собой количество предметов, вероятно, домашнего скота или зерна, запечатанных в полых необожженных глиняных контейнерах. Одним из примеров является использование счетных стержней . Счеты раньше использовались для арифметических задач. То, что мы сейчас называем римскими счетами, использовалось в Вавилонии еще ок. 2700–2300 гг. До н. Э. С тех пор было изобретено множество других форм счетных досок или столов. В средневековой европейской палате клетчатая ткань помещалась на стол, и маркеры перемещались по ней в соответствии с определенными правилами для помощи при подсчете денежных средств.
Несколько аналоговых компьютеров были сконструированы в древние и средневековые времена для выполнения астрономических вычислений. К ним относятся астролябия и антикиферский механизм из эллинистического мира (ок. 150–100 до н. Э.). В Римском Египте, Герой Александрии (ок. 10–70 нашей эры) изготовил механические устройства, включая автоматы и программируемую тележку. Другие ранние механические устройства, используемые для выполнения того или иного типа вычислений, включают планисферу и другие механические вычислительные устройства, изобретенные Абу Райханом аль-Бируни (ок. 1000 г. н.э.); экваториум и универсальная не зависящая от широты астролябия. Автор Абу Исхак Ибрахим аз-Заркали (ок. 1015 г.); астрономические аналоговые компьютеры других средневековых мусульманских астрономов и инженеров; и астрономическая часовая башня из Су Сон (1094) во время династии Сун. замковые часы, гидроприводные механические астрономические часы, изобретенные Исмаилом Аль-Джазари в 1206 году, были первыми программируемыми аналоговый компьютер. Рамон Луллий изобрел Луллианский круг: условную машину для вычислений ответов на философские вопросы (в данном случае, связанных с христианством) с помощью логической логики. Эту идею подхватил Лейбниц столетия спустя, таким образом, она является одним из основополагающих элементов в вычислительной технике и информатике.
Набор Джон Нэпьер примерно с 1680 г. шотландский математик и физик Джон Напье обнаружил, что умножение и деление чисел может быть выполнено сложением и вычитанием, соответственно, логарифмов из этих чисел. Создавая первые логарифмические таблицы, Нэпиеру удалось выполнить множество утомительных умножений. Именно в этот момент он разработал свои «кости Напьера », устройство, похожее на счеты, значительно упростило вычисления, связанные с умножением и делением.
Логарифмическая линейка начиная с вещественных чисел можно представить в виде расстояний или интервалов на линии, логарифмическая линейка была изобретена в 1620-х годах, вскоре после работы Напьера, чтобы искусство выполнять операции умножения и деления значительно быстрее, чем это было возможно ранее. Эдмунд Гюнтер построил вычислительное устройство с единственной логарифмической шкалой в Оксфордском университете. Его устройство значительно упростило арифметические вычисления, включая умножение и деление. Уильям Отред значительно улучшил это в 1630 году, создав круговую логарифмическую линейку. В 1632 году он разработал современную логарифмическую линейку, по сути, комбинацию двух правил Гюнтера, удерживаемых вместе руками. Скользящие линейки использовались поколениями инженеров и других специалистов, занимающихся математикой, пока не был изобретен карманный калькулятор.
Вильгельм Шикард, немецкий эрудит. Счетная машина в 1623 году, которая объединила механизированную формуней Напьера с первой в мире механической суммирующей машиной, встроенной в основание. В некоторых случаях в нем использовалась однозубая шестерня, в некоторых случаях переносной механизм заклинивал. В 1624 году пожар уничтожил по крайней мере одну из машин, и считает, что Шикард был слишком разочарован, чтобы построить еще одну.
Вид сзади калькулятора Паскаля. Паскаль изобрел свою машину в 1642 году. В 1642, будучи еще подростком, Блез Паскаль начал новаторскую работу над вычислительными машинами и после трех лет и 50 прототипов изобрел механический вычислитель. Он построил двадцать таких машин (названных калькулятором Паскаля или Паскалином) за следующие десять лет. Сохранилось девять паскалинов, большинство из которых выставлено в европейских музеях. Продолжаются споры о том, следует ли считать Шикарда или Паскаля «изобретателем механического калькулятора», и круг вопросов, которые следует учитывать в другом месте.
Готфрид Вильгельм фон Лейбниц изобрел ступенчатый счетчик и его знаменитый ступенчатый барабанный механизм примерно в 1672 году. Он попытался создать машину, которую можно было бы использовать не только для сложения и вычитания, но и с подвижной кареткой, обеспечивающей долгое умножение и деление. Лейбниц однажды сказал, что «недостойно отличных людей тратить часы, как рабы, на расчет, который можно было бы переложить на кого-то другого, если бы использовались машины». Однако Лейбниц не использовал полностью успешный механизм переноса. Лейбниц также описал двоичную систему счисления, центральную составляющую всех современных компьютеров. Однако до 1940-х годов многие последующие разработки (включая машины Чарльза Бэббиджа 1822 года и даже ENIAC 1945 года) были основаны на десятичной системе счисления.
Приблизительно в 1820 году Чарльз Ксавье Томас де Кольмар создал то, что в течение оставшейся части века стало первым успешным серийным механическим калькулятором - Томас Арифмометр. Его можно было использовать для сложения и вычитания, а с подвижной кареткой оператор также мог умножать и делить с помощью процесса длинного умножения и длинного деления. В нем использовался ступенчатый барабан, аналогичный по концепции изобретенного Лейбницем. Механические калькуляторы использовались до 1970-х годов.
В 1804 году французский ткач Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, на котором ткацкий построился бумажная лента, изготовленная из перфокарт. Бумажную ленту можно было заменить без изменений механической конструкции ткацкого станка. Это знаменательное достижение в области программирования. Его машина была улучшением по сравнению с аналогичными ткацкими станками. Перфокартам предшествовали перфокарты, как в машине, предложенной Базилем Бушоном. Эти ленты будут вдохновлять на запись информации для автоматических пианино и недавно станков с числовым программным управлением.
IBM данные машины с перфокартами, 1936 В конце 1880-х годов американец Герман Холлерит изобрел хранилище данных на перфокартах, которые могли быть прочитаны машиной. Для обработки этих перфокарт он изобрелулятор табака и машину для перфорации. В его машинех использовались электромеханические реле и счетчики. Метод Холлерита использовался при переписи 1890 г. в США. Эта перепись была обработана на два года быстрее, чем предыдущая. В итоге компания Холлерита стала ядром IBM.
. К 1920 году электромеханические табличные машины могли складывать, вычитать и печатать накопленные суммы. Для управления функциями машины в съемные панели управления были вставлены десятки проволочных перемычек. Когда в 1935 году в пределах Штатах было введено Социальное обеспечение, системы перфокарт IBM использовались для обработки записей о 26 миллионах рабочих. Перфокарты стали повсеместными в промышленности и правительстве для бухгалтерского учета и администрирования.
Статьи Лесли Комри методх перфокарт и У. Публикация Дж. Эккерта «Методы перфокарт в научных вычислениях» в 1940 году технику перфокарт опис, достаточно продвинутую для решения некоторых уравнений или выполнения умножения с использованием представлений с плавающей запятой, все на перфокартах и блоке . записывающие машины. Такие машины использовались во время Второй мировой войны для криптографической статистической обработки, а также в большом количестве административных целей. Бюро астрономических вычислений Колумбийского университета выполнило астрономические вычисления, отражающие современное состояние вычислений.
Калькулятор Курта также может выполнять умножение и деление К 20-муравей веку более ранние механические калькуляторы, кассовые аппараты, бухгалтерские машины и т. Д. Были переработаны для использования электродвигателей с положительным положением шестерни в качестве представления состояния модели. Слово «компьютер» было занимаемым должности, назначенным главным образом женщинам, которые использовали эти калькуляторы для математических расчетов. К 1920-м годам интерес британского ученого Льюиса Фрая Ричардсона к предсказанию погоды привел к, что он использует человеческие компьютеры и численный анализ для моделирования погоды; и по сей день самые мощные компьютеры на Земля необходимы для адекватного моделирования погоды с использованием уравнения Навье - Стокса.
Такие компании, как Фриден, Калькулятор Марчанта и Monroe изготавливал настольные механические калькуляторы 1930-х годов, которые могли складывать, вычитать, умножать и делить. В 1948 году модель Curta была представлена австрийским изобретателем Куртом Херцстарком. Это был маленький механический калькулятор с ручным приводом, как таковой, потомок Ступенчатый счетчик Готфрида Лейбница и арифмометра Томаса .
Первым в мире полностью электронным настольным калькулятором был британский Bell Punch ANITA, выпущенный в 1961 году. Он использовал электронные лампы, лампы с холодным катодом и Декатрон в его схемах, с 12 лампами с холодным катодом «Никси» для его отображения. АНИТА хорошо продавался, поскольку это был единственный доступный электронный настольный калькулятор, работающий бесшумно и быстро. В июне 1963 года на смену ламповой технологии пришло производство в США Friden EC-130, которое имело полностью транзисторную конструкцию, набор из четырех 13-значных чисел, отображаемых на 5-дюймовом (13 см) CRT и ввела обратную польскую нотацию (РПН).
Фрагмент разностной машины Бэббиджа Чарльз Бэббидж, английский инженер-концепция механик и эрудит, возникла программируемого компьютера. Считающийся «отцом компьютера », он концептуализировал и изобрел первый механический компьютер в начале 19 века. После работы над своей революционной разностной машиной, предназначенной для помощи в навигационных расчетах, в 1833 году он понял, что возможна гораздо более общая конструкция, аналитическая машина. Ввод программ и данных должен осуществляться в машину через перфокарты, метод, который используется в то время для управления механическими ткацкими станками, такими как жаккардовым ткацким станком <90.>. Для вывода машина будет иметь принтер, плоттер кривых и звонок. Машина также может ввести числа на карточки, чтобы их можно было прочитать позже. В нем использовалась обычная арифметика с фиксированной запятой base-10.
Механизм включает в себя арифметико-логический блок, поток управления в форме условного ветвления и циклов, и интегрированная память, что сделало его первым проектом универсального компьютера, который можно было бы описать современными терминами как полный по Тьюрингу.
. Должен был существовать хранилище или память, способная хранить 1000 чисел по 40 десятичных цифр каждое (около 16,7 кБ ). Арифметическая единица , называемая «мельница», могла бы выполнять все четыре арифметические операции, плюс сравнение и, возможно, квадратные корни. Первоначально он был задуман как разностный двигатель , изогнутый назад, в общем круговой конструкции, с длинным магазином, выходящим в одну сторону. (На более поздних чертежах изображена упорядоченная сетка.) Подобно центральному процессору (ЦП) на современном компьютере, комбинат будет полагаться на свои собственные внутренние процедуры, примерно эквивалентные микрокоду в современные процессоры, которые должны полагаться на свои собственные внутренние процедуры, примерно эквивалентные микрокоду храниться в виде штифтов, вставленных во вращающиеся барабаны, называемые «барабанами», для выполнения некоторых из сложных инструкций, которые могут указывать программу пользователя.
Пробная часть части аналитической машины, построенная Бэббидж, как показано в Музее науки (Лондон Язык программирования, который должен был Ассемблер, был сродни современным языкам ассемблера. и поэтому язык, как задумано, имел был полным по Тьюрингу, как позже определил Алан Тьюринг. Использовались три различных типа перфокарт: один для арифметических операций, один для числовых констант и один для операций загрузки и сохранения, перенос чисел из магазина в арифметическую единицу или обратно. Три отдельных считывателя для трех типов карт.
Машина опередила свое время примерно на столетие. Однако реализация проекта тормозилась из-за различных проблем, в том числе споров с главным машинистом, занимавшимся сборкой деталей. Все детали для его машины приходилось изготавливать вручную - это была серьезная проблема для машины с тысячами деталей. В конце концов, проект был ликвидиро ван решением британского правительства прекратить финансирование. Неспособность Бэббиджа завершить работу над аналитической машиной в основном объясняется не только политическими и финансовыми трудностями, но и его желанием разработать все более совершенный компьютер и двигаться вперед быстрее, чем кто-либо другой мог бы последовать. Ада Лавлейс перевела и добавила примечания к «Эскизу аналитической машины» Луиджи Федерико Менабреа. Похоже, что это первое опубликованное описание программирования, поэтому Ада Лавлейс широко считается первым программистом.
Вслед за Бэббиджем, хотя и не знавшим о его более ранних работах, был Перси Ладгейт служащий торговца кукурузой в Дублине, Ирландия. Он независимо разработал программируемый механический компьютер, который он описал в работе, опубликованной в 1909 году.
Третья машина для предсказания приливов, разработанная сэром Уильямом Томсоном, 1879–81 В первой половине 20 века аналоговые компьютеры многие считали компьютерным будущим. Эти устройства использовали постоянно изменяющиеся аспекты физических явлений, такие как электрические, механические или гидравлические величины для модели решаемой проблемы, в отличие от цифровых компьютеров, которые символически представляли различные величины, поскольку их числовые значения меняются. Поскольку аналоговый компьютер не использует дискретные значения, а скорее непрерывные значения, процессы не могут быть надежно повторены с точной эквивалентностью, как это возможно с машинами Тьюринга.
Первый современный аналоговый компьютер был машиной дляпрогнозирования приливов., изобретенный сэром Уильямом Томсоном, позже лордом Кельвином, в 1872 году. Он использовал систему шкивов и тросов для автоматического расчета прогнозируемых уровней приливов и отливов на некотором периоде в определенном месте и был очень полезен. плаванию на мелководье. Его устройство стало источником для дальнейших разработок аналоговых вычислений.
Дифференый анализатор , механический анализ аналоговый компьютер, анализ для решений интегрирования путем использования колесно-дисковых механизмов, был концептуализирован в 1876 г. Автор Джеймс Томсон, брат более известного лорда Кельвина. Он исследовал возможную конструкцию таких вычислителей, но был заблокирован ограниченным крутящим моментом на выходе шаровых интеграторов . В дифференциальном анализаторе выход одного интегратора управляющий входом следующего интегратора или выводом графика.
Модель Mk. Я дрейфующий взгляд. Рычаг прямо перед кончиками пальцев бомбардировщика устанавливает высоту, колеса около его пальцев задают ветер и скорость полета. Важным достижением в аналоговых вычислениях стала разработка первых систем управления огнем для дальнего боя , корабль наводка. Когда в конце 19 века дальность стрельбы резко увеличилась, расчет точной точки прицеливания с учетом времени полета снарядов перестал быть простым делом. Различные наблюдатели на борту корабля будут размещены на центральную станцию построения графиков. Там команды направления направления вводили местоположение, скорость и направление корабля и его цели, а также различные корректировки для эффекта Кориолиса, погодных эффектов в воздухе и других корректировок; компьютер затем выдавал решение для стрельбы, которое подавалось в турели для наведения. В 1912 году британский инженер Артур Поллен разработал первый механический аналоговый компьютер с электрическим приводом (в то время называвшийся часами Арго). Он использовался Императорским флотом России в Первой мировой войны. Альтернативная система управления огнем Dreyer Table была установлена на британских крупных кораблях к середине 1916 года.
Механические устройства также использовались для обеспечения точности воздушных бомбардировок. Drift Sight был первым подобным средством помощи, разработанным Гарри Вимперисом в 1916 году для Королевской военно-морской авиации ; он измерил скорость ветра и использовал это измерение для расчета скорости ветра на траекторию полета бомб. Позднее система была улучшена с помощью прицела для установки курса, и достигла апогея с прицелом для бомб Второй мировой войны, бомбовым прицелом Mark XIV (RAF Bomber Команда ) и Norden (ВВС США ).
Искусство механических аналогов вычислений достигло своего апогея с дифференциальным анализатором, созданным Х.Л. Хазеном и Ванневаром Бушем в Массачусетском технологическом институте, начиная с 1927 года., который построен на механических интеграторах Джеймса Томсона и усилителя крутящего момента, изобретенных HW Nieman. Десяток таких устройств были построены до того, как их устаревание стало очевидным; самый мощный был построен в Школе электротехники Мура Пенсильванского университета, где был построен ENIAC.
Полностью электронный аналоговый компьютер был построен Гельмутом Хельцером в 1942 году в Армейском исследовательском центре Пенемюнде.
К 1950-м годам успех цифровых электронных компьютеров положил конец большинству аналоговые вычислительные машины, но гибридные аналоговые компьютеры, управляемые цифровым электроникой, продолжали активный лидер в 1950-х и 1960-х годах, а в некоторых приложениях приложениях.
Принцип современного компьютера был впервые описан компьютерным ученым Аланом Тьюрингом, сформулировил идею в его основополагающую статью 1936 года «О вычислимых» числах ». Тьюринг переформулировал результатов Курта Гёделя 1931 года по ограничению доказательств и вычислений, заменив универсальный формальный язык Гёделя, основанный на арифметике, формальными и простыми гипотетическими устройствами, которые известны как машины Тьюринга. Он доказал, что такая машина была бы способна выполнять любые мыслимые математические вычисления, если бы ее можно было представить в виде алгоритма. Далее он доказал отсутствие решения Entscheidungsproblem, сначала показав, что проблема остановки для машин Тьюринга неразрешима : в общем, это не так. возможно алгоритмически решить, остановится ли когда-нибудь машина Тьюринга.
Он также ввел понятие «универсальная машина» (теперь известная как универсальная машина Тьюринга ) с идеей, что такая машина может выполнять задачи любой другой машины, или Другими словами, он доказуемо способен вычислять все, что можно вычислить, выполняя программу, хранящуюся на ленте, что позволяет программировать машину. Фон Нейман признал, что центральная концепция современного компьютера возникла благодаря этой статье. Машины Тьюринга по сей день являются центральным объектом изучения вычислений. За исключением ограничений, накладываемых их ограниченным объемом памяти, современные компьютеры имеют -полные по Тьюрингу, то есть алгоритм выполнения, эквивалентный универсальному Машина Тьюринга.
Эра современных вычислений началась с бурного развития до и во время Второй мировой войны. Большинство цифровых компьютеров, построенных в этот период, были электромеханическими - электрические переключатели приводили в действие механические реле для выполнения расчетов. Эти устройства имели низкую скорость работы и в итоге были заменены более быстрыми полностью электрическими компьютерами, используемыми электронные лампы.
Z2 были одними из самых ранних примеров электромеханического реле компьютер, созданный немецким инженером Конрадом Цузе в 1940 году. Это было усовершенствование его более раннего Z1 ; Хотя он использовал ту же механическую память, он заменил арифметическую и управляющую логику электрическими цепями реле.
Копия Zuse Z3, первый полностью автоматический цифровой (электромеханический) компьютер В том же году британские британские криптологи построили электромеханические устройства, названные бомбами, чтобы помочь расшифровать Немецкий Энигма-машина зашифрованные секретные сообщения во время Второй мировой войны. Первоначальная конструкция бомбы была создана в 1939 году в Правительственной школе кодекса и шифра Великобритании (GCCS) в Блетчли-Парк Аланом Тьюрингом, с известной доработкой, разработанной в 1940 году автор Гордон Велчман. Инженерное проектирование и строительство были выполнены Гарольдом Кином из Британской компании по производству табуляторов. Это было существенное развитие устройства, которое было разработано в 1938 г. Польским бюро шифрованием криптологом Марианом Реевским и известное как «криптологическая бомба » (Польский : «bomba kryptologiczna»).
В 1941 году Цузе последовал за своей более ранней машиной с Z3, первым в мире работающим электромеханическим программируемым, полностью автоматическим цифровым компьютером. Z3 был построен с 2000 реле, реализовав 22- бит разрядностью, которые работали на тактовой частоте примерно 5–10 Гц. Программный код и данные хранились на перфорированной пленке. В некоторых отношениях он был очень похож на современные машины, являясь пионером в достижении таких как числа с плавающей запятой. Замена трудно реализуемой десятичной системы (использовавшейся в Чарльза Бэббиджа в более ранней конструкции) более простой двоичной системой означала, что машины Цузе были проще в сборке и более надежны, указанные технологии, доступные в то время. Z3, вероятно, был полная машина по Тьюрингу. В двух заявках на патент 1936 года. Цузе также предполагал, что машинные инструкции могут храниться в том же хранилище, которое используется для ключевого вывода того, что известно как архитектура фон Неймана, реализованная в 1948 году в Америке в электромеханическом IBM SSEC и в Великобритании в полностью электронном Manchester Baby.
Цузе потерпел неудачу во время Второй мировой войны. машин были уничтожены в ходе союзных бомбардировок. Его работа была представлена в явной степени неизвестной инженерам в Великобритании и США до гораздо более позднего времени, хотя, по крайней мере, IBM знала об этом, поскольку в 1946 году финансировала его послевоенную стартап-компанию в обмен на опцион на патенты Цузе.
В 1944 году Harvard Mark I был сконструирован в лабораториях IBM Endicott. Это был электромеханический компьютер общего назначения, аналогичный Z3, но не совсем по Тьюрингу.
Термин «цифровые» впервые был предложен Джорджем Робертом Стибицем и относится к тем случаям, когда сигнал, например напряжение, не для прямого представления значения. (как это было бы в аналоговом компьютере ), но для его кодирования. В ноябре 1937 года Джордж Стибиц, тогда работавший в Bell Labs (1930–1941), завершил работу над релейным калькулятором, который позже назвал «Модель K » (для «k зудящий стол», на котором он его собрал), который стал первым двоичным имеют сумматором . Обычно сигналы два состояния - низкое (обычно представляет 0) и высокое (обычно представляет 1), но иногда используется трехзначная логика, особенно в памяти с высокой плотностью. Современные компьютеры используют двоичную логику, но многие ранние машины были десятичными компьютерами. нескольких, включая двоично-десятичный код или BCD, двоичный, избыточный- 3 и код два из пяти.
Математической системы цифровых вычислений является булева алгебра, разработанная британским математиком Джорджем Булем в его работе Законы мысли, опубликованная в 1854 году. Его булева алгебра была впервые усовершенствована в 1860-х годах Уильямом Джевонсом и Чарльзом Сандерсом Пирсом и была впервые представлена систематически Эрнстом Шредером и А. Н. Уайтхед. В 1879 году Готтлоб Фреге предлагает формальный подход к логике и предлагает первый логический язык для логических уравнений.
В 1930-х годах, независимо друг от друга, инженер-электронщик американский инженер-электронщик Клод Шеннон и советский ик Виктор Шестаков оба показали однозначное соответствие между концепциями булевой логики и некоторыми электрическими цепями, теперь называется логическими вентилями, которые теперь повсеместно используются в цифровых компьютерах. Они показали, что электронные реле и переключатели реализовывать выражения из булевой алгебры. Этот тезис, по сути, лег в основу схемтического проектирования цифровых.
Atanasoff - Berry Computer копия на первом этаже Дарем-центра, Университет штата Айова Чисто элементы электронных схем вскоре заменили их механические и электромеханические эквиваленты, в то время как цифровые вычисления заменили аналоговые. Такие машины, как Z3, Atanasoff - Berry Computer, компьютеры Colossus и ENIAC, были построены вручную с использованием схем представленных реле или клапанов. (энергонезависимые лампы), и часто используемую перфокарты или перфоленты для ввода и в качестве основного (энергонезависимого) носителя.
Инженер Томми Флауэрс присоединился к телекоммуникационному отделению Главпочтамта в 1926 году. Работая на исследовательской станции в Доллис Хилл в 1930-х годах он начал исследовать возможности использования электроники для телефонной станции. Экспериментальное оборудование, которое он построил в 1934 году, было введено в эксплуатацию 5 лет спустя, преобразовав часть сети телефонной станции в систему электронной обработки данных с использованием тысяч электронных ламп.
. В 1940 году Артур Дикинсон (IBM) изобрел первый цифровой электронный компьютер. Это счетное устройство было полностью электронным - контроль, вычисления и вывод (первый электронный дисплей). Джон Винсент Атанасов и Клиффорд Э. Берри из Университета штата Айова разработали компьютер Атанасова – Берри (ABC) в 1942 году, первое двоичное электронное цифровое вычислительное устройство. Эта конструкция была полуэлектронной (электромеханическое управление и электронные вычисления) и использовала около 300 вакуумных ламп с конденсаторами, закрепленными в механически вращающемся барабане для памяти. Однако устройство записи / считывания бумажных карт было ненадежным, а система контакта с регенеративным барабаном была механической. Специализированный характер машины и отсутствие изменяемой хранимой программы отличают ее от современных компьютеров.
Компьютеры, логика которых в основном была построена на электронных лампах, теперь известны как компьютеры первого поколения.
Colossus был первым электронным цифровым программируемым вычислительным устройством, которое использовалось для взлома немецких шифров во время Второй мировой войны. Он оставался неизвестным как военная тайна вплоть до 1970-х. Во время Второй мировой войны британские взломщики кодов в Блетчли-парке, в 40 милях (64 км) к северу от Лондона, добились ряда успехов во взломе шифрованная военная связь противника. Немецкая шифровальная машина Enigma была сначала атакована с помощью электромеханических бомб. Этими бомбардировщиками часто пользовались женщины. Они исключили возможные настройки Enigma, выполнив цепочки логических выводов, реализованных электрически. Большинство возможностей привело к противоречию, а оставшиеся немногие можно было проверить вручную.
Немцы также разработали серию систем шифрования телетайпов, весьма отличных от Enigma. Машина Lorenz SZ 40/42 использовалась для армейской связи высокого уровня, которую англичане назвали «Тунни». Первые перехваты сообщений Лоренца начались в 1941 году. В рамках атаки Танни Макс Ньюман и его коллеги разработали Хит Робинсон, с машиной фиксированными функциями для взлома кода. Томми Флауэрс, старший инженер Исследовательской станции почтового отделения был рекомендован Максу Ньюману Аланом Тьюрингом и провел одиннадцать с начала февраля 1943 года, проектируя и создавая более гибкий Компьютер Колосс (который заменил Хит Робинсон ). После функциональных испытаний в декабре 1943 года Колосс был отправлен в Блетчли-Парк, где он был доставлен 18 января 1944 года и атаковал свое первое сообщение 5 февраля.
Фотография Колосса № 10 во время войны Колосс был первым в мире электронный цифровой программируемый компьютер. Используется большое количество вентилей (вакуумных трубок). Он имел ввод на бумажной ленте и мог быть настроен для выполнения различных логических логических операций операций с данными, но не был полным по Тьюрингу. Ввод данных в Colossus осуществлялся с помощью фотоэлектрического чтения записи с бумажной ленты зашифрованного перехваченного сообщения. Это было организовано в непрерывный цикл, чтобы его можно было читать и перечитывать несколько раз - не было хранилищ для данных. Механизм чтения работал со скоростью 5000 символов в секунду, бумажная лента двигалась со скоростью 40 футов / с (12,2 м / с; 27,3 миль в час). Colossus Mark 1 содержал 1500 термоэмиссионных клапанов (трубок), но Mark 2 с 2400 клапанами и пятью процессорами, включенными параллельными потоками, был в 5 раз быстрее и проще в эксплуатации, чем Mark 1, что значительно ускорило процесс декодирования. Mark 2 был разработан во время строительства Mark 1. Аллен Кумбс взял на себя руководство проектом Colossus Mark 2, когда Томми Флауэрс перешел к другим проектам. Первый Колосс Марк 2 вступил в строй 1 июня 1944 года, как раз вовремя для вторжения союзников в Нормандию в день «Д».
. Колосс в основном использовался для начальных положений роторов Тунни для сообщений, который получил название «установка колеса». В Colossus впервые были использованы регистры сдвига и систолические массивы, которые проводят пять одновременных тестов, каждый из которых включает до 100 логических вычислений. Это может проверить пять различных начальных положений одного прохода бумажной ленты. Помимо настройки колес, некоторые более поздние механизмы, предназначенные для помощи в оценке штифтов, известных как «поломка колеса». Обе модели можно было программировать с помощью переключателей и штекерных панелей, чего не было у их предшественников. К концу войны в строю находились десять Mk 2 Colossi.
ENIAC был первым полным электронным представителем Тьюрингу и выполнял баллистические расчеты траектории для армии США.. Без использования этих машин союзники были бы лишены очень ценных бумаг разведданных, которые были получены при чтении огромного количества зашифрованных высокоуровневых телеграфных сообщений между немецким верховным командованием (OKW) и их армия командует по всей оккупированной Европе. Детали их существования, конструкции и использования держались в секрете до 1970-х годов. Уинстон Черчилль отдал приказ об их уничтожении на куски не размером больше руки, чтобы сохранить в секрете способность британцев взламывать шифры Lorenz SZ (немецкие роторные машинного шифрования) во время надвигающейся холодной войны. Две машины были переданы вновь сформированному GCHQ, а остальные были уничтожены. В результате машины не были включены во многие истории вычислений. Реконструированная рабочая копия одной из машин Колосса теперь выставлена в Блетчли-парке.
Построенный в США ENIAC (Электронный цифровой интегратор и компьютер) был первым электронным программируемым компьютером, построенным в США. Хотя ENIAC был похож на Колосса, он был намного быстрее и гибче. Это было однозначно полное устройство по Тьюрингу и могло вычислить любую проблему, которая уместилась бы в его память. Подобно Колоссу, «программа» на ENIAC определялась состояниями его соединительных кабелей и переключателей, отличие от сохраненной программы электронных машин, появившихся позже. После того, как программа была написана, ее нужно было механически установить в машину с ручным сбросом вилок и переключателей. Программистами ENIAC были женщины, получившие образование математиков.
Он сочетает в себе высокую скорость электроники с программированием для решения многих сложных задач. Он мог складывать или вычитать 5000 раз в секунду, в тысячу раз быстрее, чем любая другая машина. В нем также были модули для умножения, деления и извлечения квадратного корня. Высокостная память была ограничена 20 словами (что эквивалентно примерно 80 байтам). Построен под руководством Джона Мочли и Дж. Преспер Эккерт из Пенсильванского университета, разработка и строительство ENIAC длились с 1943 года до полной эксплуатации в конце 1945 года. Машина была огромной, весом 30 тонн, потребляла 200 киловатт электроэнергии и содержала более 18000 электронных ламп, 1500 реле и сотни тысяч резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Одним из главных инженерных достижений компании было сведение к минимуму последствий перегорания трубок, что в то время было общей проблемой для надежности оборудования. Следующие десять лет машина использовалась практически постоянно.
Ранние вычислительные машины были программируемыми в том смысле, что они могли выполнять последовательность шагов, которые были настроены для выполнения, но «программа» или шаги, которые машина должна была быть Выполните, настраивались обычно путем изменения способ подключения проводов к коммутационной панели или коммутационной панели. «Перепрограммирование», когда это вообще было возможно, было трудоемким процессом, начиная с инженеров, разрабатывающих блок-схемы, конструируя новую установку, часто требующий процесс переподключения коммутационных панелей. Компьютеры с сохраненными программами, напротив, были разработаны для хранения инструкций набора (программа ) в памяти - обычно в той же памяти, что и сохраненные данные.
Дизайн архитектура фон Неймана, 1947 Теоретическая основа для компьютера с хранимой программой предложена Аланом Тьюрингом в его Бумага 1936 г. В 1945 году Тьюринг присоединился к Национальной физической лаборатории и начал свою работу по разработке электронного компьютера с хранимой программой. Его отчет 1945 года «Предлагаемый электронный калькулятор» был первой спецификацией такого устройства.
Тем временем Джон фон Нейман из Школы электротехники Мура Пенсильванского университета распространил свой Первый проект Отчет о EDVAC в 1945 году. Хотя в степени он похож на проект Тьюринга и содержит сравнительно мало инженерных деталей, в нем компьютерная архитектура стала известна как «архитектура фон Неймана ». Тьюринг представил более подробный документ Исполнительному комитету Национальной физической лаборатории (NPL) в 1946 году, представив первый достаточно полный проект компьютер с хранимой программой, устройство, которое он назвал Автоматическая вычислительная машина (ТУЗ). Однако более известный EDVAC дизайн Джона фон Неймана, который знал о теоретической работе Тьюринга, получил большую огласку, несмотря на его неполный характер и сомнительное отсутствие атрибуции некоторых идей.
Тьюринг считал, что и размер компьютерной памяти являются ключевыми элементами, поэтому он использует высокоскоростную память размером, которую сегодня назвали 25 КБ, доступ к которому осуществляется на скорость 1 МГц. ACE реализовал вызов подпрограммы, как EDVAC этого не сделал, и ACE также использовал сокращенные компьютерные инструкции, раннюю форму языка программирования.
Раздел перестроенного Manchester Baby, первый электронный компьютер с хранимой программой Manchester Baby был первым в мире электронным компьютером с хранимой программой. Он был построен в Манчестерском университете Виктории Фредериком К. Уильямсом, Томом Килбурном и Джеффом Тутиллом, и 21 июня 1948 года была запущена первая программа. 508>
Устройство не предназначено для использования в качестве практического компьютера, а вместо этого было разработано как испытательный стенд для трубки Вильямса, первый произвольного доступа цифровое запоминающее устройство. Изобретенная Фредди Уильямсом и Томом Килбурном в Манчестерском университете в 1946 и 1947 годах, это была электронно-лучевая трубка, в которой использовался эффект, называемый вторичным. эмиссия для временного хранения электронных двоичных данных и успешно использовалась на нескольких первых компьютерах.
Хотя компьютер был маленьким и примитивным по стандартам 1990-х годов, это была первая рабочая машина, которая содержит все элементы, необходимые для современного электронного компьютера. Как только Baby реализовала свою конструкцию, в университете был начат проект по разработке более удобного компьютера Manchester Mark 1. Марк 1, в свою очередь, быстро стал прототипом для Ферранти Марк 1, первый в мире коммерчески доступного компьютера общего назначения.
У Бэби был 32- бит длина слова и память на 32 слова. Он разработан как простейший компьютер с хранимой программой, единственными арифметическими операционными системами, реализованными в аппаратном пакете, были вычитание и отрицание ; остальные арифметические операции реализованы программно. Первая из трех программ, написанных для машины, обнаружила наивысший правильный делитель из 2 (262 144), вычисление, которое, как известно, потребует много времени для выполнения - и, таким образом, докажет надежность компьютера - путем проверки каждого целого числа. от 2 до 1 вниз, так как деление осуществлялось путем многократного вычитания делителя. Программа состояла из 17 инструкций и выполнялась в течение 52 минут до получения правильного ответа 131 072 после того, как выполнил 3,5 миллиона операций (эффективная скорость процессора 1,1 kIPS ).
Экспериментальная машина привела к разработке Manchester Mark 1 в Манчестерском университете. Работа началась в августе 1948 года, и первая версия была готова к апрелю 1949 года; программа, написанная для поиска простых чисел Мерсенна, работала без ошибок в течение девяти часов в ночь с 16 на 17 июня 1949 года. Об успешной работе машины широко сообщалось в британской прессе, в которой использовалась фраза «электронный мозг» "в описании его своим читателям.
Компьютер особенно исторически важен из-за его новаторского включения индексных регистров, инновации, которая упростила для программы последовательное чтение через массив слов в памяти. Тридцать четыре патента явились результатом разработки машины, были включены последующие коммерческие продукты, такие как IBM 701 и 702, а также Ferranti Mark 1. Главные конструкторы, Фредерик К. Уильямс и Том Килберн, на основании своего опыта работы с Марком В 1951 году они начали работу с Мэг, преемника Mark 1, будет начат в себя модуль с плавающей запятой.
EDSAC Другой претендент на звание пер вого узнаваемого современного современного университета компьютерной программой с использованием программы EDSAC, пример и сконструированный Мори Уилксом и его команда в математической лаборатории Кембриджского в Англии в Кембриджском университете в 1949 г. Машина была вдохновлена основополагающим Первым проектом отчета по EDVAC Джоном фон Нейманом и была одной из первой успешно работающей электронной цифровой запоминаемой программы компьютера.
EDSAC запустил свои первые программы 6 мая 1949 года, когда он таблица таблиц квадратов и список простых чисел. EDSAC также использовался для первого коммерчески применяемого компьютера LEO I, который использовался производственной компанией J. Lyons Co. Ltd. EDSAC 1 и был окончательно закрыт 11 июля 1958 года, на смену ему пришел EDSAC 2, который использовался до 1965 года.
«Мозг» [компьютер] может превратиться в наш уровень [простых людей] и помощь с нашими подоходными налогами и бухгалтерскими расчетами. Но это предположение, и пока нет никаких признаков этого.
— Британская газета The Star в новостной статье в июне 1949 года о компьютере EDSAC, задолго до эпохи системы компьютеров.
EDVAC ENIAC Изобретатели Джон Мочли и Дж. Преспер Эккерт приветствует конструкцию EDVAC в августе 1944 года, и проектные работы для EDVAC начались в Школе электротехники Мура при Пенсильванском университете. 90>, до того, как ENIAC был полностью готов к эксплуатации. В конструкции реализован ряд важных архитектурных и логических усовершенствований, задуманных во время создания ENIAC, а также высокоскоростная память с последовательным доступом . Однако Эккерт и Мочли покинули проект, и его строительство застопорилось.
Наконец он был доставлен в США. Армейская Исследовательская лаборатория баллистики на Абердинском испытательном полигоне в августе 1949 г., но из ряда проблем компьютер начал работать только в 1951 г., и только после этого. ограниченная основа.
Первым коммерческим компьютером был Ferranti Mark 1, построенный Ферранти и поставленный в Манчестерский университет в феврале 1951 г. года. Он был основан на Манчестер Марк 1. Основные улучшения сравнения с Manchester Mark 1 заключались в размере первичной памяти (с использованием произвольного доступа пробирки Вильямса ), вторичной (с использование магнитного барабана ), более быстрого множителя и дополнительных инструкций. Базовое время цикла составляло 1,2 миллисекунды, а умножение могло быть выполнено примерно за 2,16 миллисекунды. В умножителе использовалась почти четверть из 4050 вакуумных ламп (клапанов) машины. Вторая машина была куплена Университетом Торонто до того, как конструкция была изменена на Mark 1 Star. По крайней мере, семь из этих более поздних машин были поставлены между 1953 и 1957 годами, одна из них была доставлена в лаборатории Shell в Амстердаме.
Октябрь 1947 года директора Дж. Lyons Company, британская компания общественного питания, известная своими чайными, но с сильным интересом к новым методам управления офисом, решила принять активное участие в продвижении коммерческой разработки компьютеров. Компьютер LEO I был введен в эксплуатацию в апреле 1951 года и выполнил первый в мире обычный офисный компьютер задание. 17 ноября 1951 года компания J. Lyons приступила к еженедельной работе по оценке хлебопекарной продукции в LEO (Lyons Electronic Office). Это первое было бизнес-приложение , которое было запущено на компьютере с хранимой программой.
Передняя панель IBM 650 В июне 1951 года UNIVAC I (Универсальный автоматический компьютер) был доставлен в США. Бюро переписи населения. В итоге Remington Rand продает 46 машин по цене более 1 миллиона долларов США в каждой (9,85 миллиона долларов по состоянию на 2020 год). UNIVAC был первым компьютером массового производства. Он использовал 5200 электронных ламп и потреблял 125 кВт мощности. Его первичным хранилищем были ртутные линии задержки последовательного доступа, способ хранить 1000 слов из 11 десятичных цифр плюс знак (72-битные слова).
IBM представила в 1954 году меньший и более доступный компьютер, который оказался очень популярным. IBM 650 весил более 900 кг, подключенный блок питания весил около 1350 кг, и оба они находились в отдельных шкафах размером примерно 1,5 метра на 0,9 метра на 1,8 метра. Он стоит 500000 долларов США (4,76 миллиона долларов на 2020 год) или может быть сдан в аренду за 3500 долларов США в месяц (30 тысяч долларов на 2020 год). Его барабанная память изначально состояла из 2000 десятизначных слов, позже расширилась до 4000 слов. Подобные ограничения памяти были доминировать в программировании на протяжении десятилетий после этого. Программные инструкции были извлечены из вращающегося барабана по мере выполнения кода. Эффективное выполнение с использованием барабанной памяти обеспечивалось сочетанием аппаратной архитектуры: формат инструкции включал адрес следующей инструкции; и программное обеспечение: Символьная оптимальная программа сборки, SOAP, назначенные инструкции по оптимальным адресам (насколько это возможно путем статического анализа исходной программы). Таким образом, при необходимости, многие инструкции размещались в следующем рядуана для считывания, и дополнительное время для вращения барабана не требовалось.
В 1951 году британский ученый Морис Уилкс разработал концепцию микропрограммирования, исходя из того, что центральный процессор компьютера можно управлять с помощью миниатюрной узкоспециализированной компьютерной программы в высокоскоростной ПЗУ. Микропрограммирование позволяет определять или расширять базовый набор команд с помощью встроенных программ (теперь называемые прошивкой или микрокодом ). Эта концепция значительно упростила программу ЦП. Впервые он описал это на инаугурационной компьютерной конференции Манчестерского университета в 1951 году, а затем опубликовал в развернутом виде в IEEE Spectrum в 1955 году.
Он широко использовался в процессоры и с плавающей запятой модулей мэйнфреймов и других компьютеров; он был впервые реализован в EDSAC 2, в котором также использовалось несколько идентичных «битовых слоев» для упрощения проектирования. Для каждого бита процессора использовались сменные заменяемые трубные сборки.
Схема плоскости 4 × 4 памяти магнитного сердечника в установке совпадающего тока линий X / Y. X и Y - приводные линии, S - смысл, Z - запрет. Стрелки указывают направление тока для записи. Магнитный барабан памяти был разработан для ВМС США во время Второй мировой войны, работа продолжалась в Engineering Research Associates (ERA) в 1946 году и 1947. Компания ERA, в то время входившая в состав Univac, включила барабанную память в свой 1103, анонсированный в феврале 1953 года. Первый серийный компьютер, IBM 650, также объявленный в 1953 году, имел около 8,5 килобайт барабанной памяти.
Память с магнитным сердечником запатентована в 1949 году, и ее первое использование было продемонстрировано для компьютера Whirlwind в августе 1953 года. Быстро последовала коммерциализация. Магнитный сердечник использовался в периферийных устройствах IBM 702, поставленных в июле 1955 года, а затем и в самом 702. IBM 704 (1955) и Ferranti Mercury (1957) использовали память на магнитных сердечниках. Он продолжал доминировать в этой области до 1970-х годов, когда был заменен полупроводниковой памятью. Пик производства магнитных сердечников пришелся на 1975 год, после чего их использование и доля на рынке сократились.
Еще в 1980 году машины PDP-11/45, использующие основную память магнитного сердечника и барабаны для замены, все еще использовались во многих из оригинальные сайты UNIX.
| Имя | Первый рабочий | Цифра система | Вычислительный механизм | Программирование | Полный Тьюринг |
|---|---|---|---|---|---|
| IBM (США) | Январь 1940 | Десятичный | Электронный | Не программируется | Нет |
| Джозеф Деш NCR (США) | Март 1940 г. | Десятичный | Электронный | Непрограммируемый | Нет |
| Zuse Z3 (Germany) | Май 1941 | Двоичный с плавающей точкой | Электромеханический | Программно-управляемый с помощью перфорации 35 мм кинопленка (но без условной ветви) | Теоретически (1998 ) |
| Atanasoff – Berry Computer (США) | 1942 | Двоичный | Электронный | Непрограммируемый - одноцелевой | Нет |
| Colossus Mark 1 (UK) | Февраль 1944 г. | Двоичный | Электронный | Программное управление с помощью соединительных кабелей и переключателей | No |
| Harvar d Mark I - IBM ASCC (США) | Май 1944 г. | Десятичный | Электромеханический | Управляется программой с помощью 24-канальной перфоленты (без условной ветви) | Debatable |
| Colossus Mark 2 (UK) | июнь 1944 г. | двоичный | электронный | Программное управление с помощью соеди нительных кабелей и переключателей | Теоретически (2011) |
| Zuse Z4 (Germany) | март 1945 года | Двоичный с плавающей запятой | Электромеханический | Управляется программой с помощью перфорированной пленки 35 мм | Да |
| ENIAC (US) | Февраль 1946 | Десятичный | Электронный | Программное управление с помощью соединительных кабелей и переключателей | Да |
| ARC2 (SEC) (UK) | Май 1948 г. | Двоичный | Электронный | Сохраненная программа в памяти вращающегося барабана | Да |
| Manchester Baby ( UK) | июнь 1948 г. | двоичный | электронный | Сохраненная программа в памяти электронно-лучевой трубки Williams | Да |
| модифицированный ENIAC (США) | Сентябрь 1948 г. | Десятичный | Электронный | Механизм программирования с сохранением только для чтения, использующий таблицы функций как программу ПЗУ | Да |
| Manchester Mark 1 (UK) | апрель 1949 г. | Двоичный | Электронный | Сохраненная программа в электронно-лучевой системе Williams память трубки и магнитный барабан память | Да |
| EDSAC (UK) | май 1949 г. | двоичный | Электронный | Хранимая программа в ртутной памяти линии задержки | Да |
| CSIRAC (Australia) | Ноябрь 1949 г. | Двоичный | Электроника | Сохраненная программа в памяти ртутной линии задержки | Да |
A биполярный переходной транзистор Был изобретен биполярный транзистор в 1947 г. С 1955 г. транзисторы заменили электронные лампы в компьютерных конструкциях, что привело к появлению компьютеров «второго поколения». По сравнению с электронными лампами транзисторы имеют много преимуществ: они меньше по размеру и потребляют меньше энергии, чем электронные лампы, поэтому выделяют меньше тепла. Транзисторы с кремниевым переходом были намного надежнее электронных ламп и имели более длительный срок службы. Транзисторные компьютеры могут содержать десятки тысяч двоичных логических схем в относительно компактном пространстве. Транзисторы значительно уменьшили размер компьютеров, их начальную стоимость и эксплуатационные расходы. Обычно компьютеры второго поколения состояли из большого количества печатных плат, таких как Стандартная модульная система IBM, каждая из которых имеет от одного до четырех логических вентилей или триггеры.
В Манчестерском университете команда под руководством Тома Килберна разработала и построила машину, использующую недавно разработанные транзисторы вместо клапанов. Первоначально единственными доступными устройствами были германиевые транзисторы с точечным контактом, менее надежные, чем клапаны, которые они заменяли, но которые потребляли гораздо меньше энергии. Их первый транзисторный компьютер и первый в мире был в рабочем состоянии к 1953, а вторая версия была завершена там в апреле 1955 года. Версия 1955 года использовала 200 транзисторов, 1300 твердотельные диоды и потребляемая мощность 150 Вт. Однако в машине использовались клапаны для генерации тактовых сигналов 125 кГц, а также в схемах для чтения и записи в магнитную барабанную память, так что это был не первый полностью транзисторный компьютер.
Это отличие принадлежит Harwell CADET 1955 года, построенному отделом электроники Исследовательского центра атомной энергии в Харвелле. В конструкции использовался 64-килобайтный магнитный блок барабанной памяти с несколькими движущимися головками, который был разработан в Национальной физической лаборатории Великобритании. К 1953 году у этой группы были транзисторные схемы, работающие для чтения и записи на меньшем магнитном барабане из Royal Radar Establishment. Машина использовала низкую тактовую частоту всего 58 кГц, чтобы избежать необходимости использовать какие-либо клапаны для генерации тактовых сигналов.
CADET использовал 324 точечных транзисторов, предоставленных британской компанией Стандартные телефоны и кабели ; 76 переходных транзисторов использовались для усилителей первого каскада для считывания данных с барабана, поскольку точечные транзисторы были слишком шумными. С августа 1956 года CADET предлагал регулярные вычислительные услуги, во время которых он часто выполнял непрерывные вычисления продолжительностью 80 часов и более. Проблемы с надежностью ранних партий точечных транзисторов и транзисторов с легированным переходом означали, что средняя наработка на отказ машины составляла около 90 минут, но это улучшилось, когда стали более надежными транзисторы с биполярным переходом.
Конструкция транзисторного компьютера Манчестерского университета была принята местной инженерной фирмой Metropolitan-Vickers в их Metrovick 950, первом коммерческом транзисторном компьютере в мире. Было построено шесть Metrovick 950, первый из которых был построен в 1956 году. Они были успешно развернуты в различных подразделениях компании и использовались около пяти лет. Компьютер второго поколения IBM 1401 занял около трети мирового рынка. Между 1960 и 1964 годами IBM установила более десяти тысяч 1401.
Транзисторная электроника улучшила не только CPU (Центральный процессор), но и периферийные устройства. Дисковые накопители второго поколения могли хранить десятки миллионов букв и цифр. Рядом с фиксированными дисками , подключенными к ЦП через высокоскоростную передачу данных, были съемные дисковые устройства хранения данных. Съемный дисковый пакет можно легко заменить на другой за несколько секунд. Даже если емкость съемных дисков меньше, чем у фиксированных дисков, их взаимозаменяемость гарантирует практически неограниченное количество данных под рукой. Магнитная лента обеспечивала возможность архивирования этих данных по более низкой цене, чем диск.
Многие ЦП второго поколения делегировали связь с периферийными устройствами второстепенному процессору. Например, в то время как коммуникационный процессор управлял чтением и перфорацией карты , главный ЦП выполнял вычисления и двоичные команды перехода . Одна шина данных будет нести данные между основным ЦП и основной памятью с частотой цикла выборки-выполнения ЦП, а другие шины данных обычно будут обслуживать периферийные устройства. На PDP-1 время цикла основной памяти составляло 5 микросекунд; следовательно, большинство арифметических инструкций занимало 10 микросекунд (100 000 операций в секунду), потому что большинство операций занимало как минимум два цикла памяти; один для инструкции, один для выборки данных операнда .
Во время второго поколения удаленных терминалов (часто в форме телепринтеров, таких как Friden Flexowriter ) значительно возросло использование. Телефонные соединения обеспечивали достаточную скорость для ранних удаленных терминалов и позволяли разделять удаленные терминалы и вычислительный центр на сотни километров. В конечном итоге эти автономные компьютерные сети будут обобщены во взаимосвязанную сеть сетей - Интернет.
Атлас Манчестерского университета в январе 1963 года Ранние В 1960-е годы появились суперкомпьютеры. Atlas был совместной разработкой Манчестерского университета, Ферранти и Плесси, и впервые был установлен в Манчестерском университете и официально введен в эксплуатацию в 1962 году как один из первых в мире суперкомпьютеров, который на тот момент считался самым мощным компьютером в мире. Было сказано, что всякий раз, когда Atlas отключался, половина компьютерных мощностей Соединенного Королевства терялась. Это была машина второго поколения, в которой использовались дискретные германиевые транзисторы. Компания Atlas также первой изобрела Atlas Supervisor, «которую многие считают первой узнаваемой современной операционной системой ".
. В США серия компьютеров в Control Data Corporation ( CDC) были разработаны Сеймуром Креем для использования инновационных конструкций и параллелизма для достижения максимальной вычислительной производительности. CDC 6600, выпущенный в 1964 году, обычно считается первым суперкомпьютером. CDC 6600 превзошел своего предшественника IBM 7030 Stretch примерно в 3 раза. При производительности около 1 мегафлопс CDC 6600 был самым быстрым компьютером в мире с 1964 по 1969 год, когда он отказался от этого статуса своему преемнику, CDC 7600.
«Третье поколение» цифровых электронных компьютеров использовало микросхемы (ИС) в качестве основы их логики.
Идея интегральной схемы была придумана ученым-радаром, работающим на Royal Radar Establish Министерства обороны , Джеффри В.А. Даммер.
Первые работающие интегральные схемы были изобретены Джеком Килби в Texas Instruments и Роберт Нойс в Fairchild Semiconductor. Килби записал свои первоначальные идеи относительно интегральной схемы в июле 1958 года, успешно продемонстрировав первый работающий интегральный пример 12 сентября 1958 года. Изобретением Килби была гибридная интегральная схема (гибридная ИС). У него были внешние проводные соединения, что затрудняло серийное производство.
Нойс придумал свою собственную идею интегральной схемы через полгода после Килби. Изобретением Нойса была монолитная интегральная схема (IC). Его чип решал многие практические проблемы, которых не было у Килби. Изготовленный в Fairchild Semiconductor, он был сделан из кремния, тогда как чип Килби был сделан из германия. Основой для монолитной ИС Нойса был планарный процесс Fairchild, который позволил разрабатывать интегральные схемы с использованием тех же принципов, что и печатные схемы. планарный процесс был разработан коллегой Нойса Джин Хорни в начале 1959 года на основе процессов пассивации поверхности кремния и термического окисления, разработанных Мохамед М. Аталла в Bell Labs в конце 1950-х.
Компьютеры третьего поколения (интегральные схемы) впервые появились в начале 1960-х годов в компьютерах, разработанных для государственных нужд, а затем в коммерческих компьютерах, начиная с середины 1960-х годов.
MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор) был изобретен Мохамед М. Аталла и Dawon Kahng в Bell Labs в 1959 году. Помимо обработки данных, полевой МОП-транзистор позволил практическое использование МОП-транзисторов в качестве элементов памяти ячейки памяти, функция ранее обслуживались магнитопроводами. Полупроводниковая память, также известная как МОП-память, была дешевле и потребляла меньше энергии, чем память с магнитным сердечником. MOS оперативная память (RAM) в форме статической RAM (SRAM) была разработана Джоном Шмидтом в Fairchild Semiconductor в 1964 году. В 1966 году, Роберт Деннард в Исследовательском центре IBM Thomas J. Watson разработал MOS динамическую RAM (DRAM). В 1967 году Давон Кан и Саймон Сзе из Bell Labs разработали MOSFET с плавающим затвором, основу для MOS энергонезависимой памяти, такой как EPROM., EEPROM и флэш-память.
Цифровые электронные компьютеры «четвертого поколения» использовали микропроцессоры в качестве основы их логика. Микропроцессор основан на микросхеме MOS интегральной схемы (MOS IC). MOS IC была впервые предложена Мохамедом М. Аталлой в Bell Labs в 1960 году, а затем изготовлена Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 году. Из-за быстрого масштабирования MOSFET, микросхемы MOS IC быстро увеличивались в сложности со скоростью, предсказанной законом Мура, что привело к
