Первый компьютер: каким он был и кто его придумал

Сразу скажем: не существует какого-то одного компьютера, который можно считать первым. На эту роль претендуют сразу несколько электронно-вычислительных машин (ЭВМ): и аналитическая машина Бэббиджа, и табулятор Холлерита, и знаменитые «бомбы» Алана Тьюринга. Каждое изобретение вносило свой вклад в облик устройств, которые мы сегодня называем компьютерами.

В этой статье пойдём от самых Рюриковичей и попробуем разобраться в запутанной истории вычислительных машин. Но не переживайте — если преподаватель в школе или вузе спросит вас, где, когда и как появился первый компьютер, вы можете взять любое устройство из списка. В любом случае не ошибётесь :)

Содержание

• Кто изобрёл компьютер

• Чарльз Бэббидж
• Герман Холлерит
• Конрад Цузе
• Джон Атанасов и Клиффорд Берри
• Говард Эйкен
• Алан Тьюринг
• Эккерт Преспер и Джон Мокли

• Первый персональный компьютер

• Altair 8800
• Commodore PET
• Apple II

Кто изобрёл компьютер

Нельзя выделить одного человека и назвать его создателем компьютера. Идеи многих инженеров и учёных легли в основу устройства, которое мы сейчас называем компьютером.

Чарльз Бэббидж. Разностная и аналитическая машины

Чарльз Бэббидж — британский математик, изобретатель, инженер-механик и философ, живший в XIX веке. За выдающиеся труды в области обработки данных его считают отцом компьютера.

За свою жизнь Бэббидж успел поработать над безопасностью железных дорог, изобрёл спидометр и тахометр. Но главное его достижение — две машины для обработки данных: разностная и аналитическая. Их можно считать прадедушками современных инженерых калькуляторов и компьютеров.

В 1820-х годах Бэббидж представил концепцию разностной машины. Это было механическое устройство, предназначенное для автоматизации сложных математических расчётов, в первую очередь для решения уравнений при составлении логарифмических таблиц. С помощью этой машины можно было исключить ошибки человека, которые часто возникали во время подсчётов.

Изобретатель получил государственное финансирование для создания машины и создал рабочий прототип, однако проект оказался технологически сложным для XIX века, поэтому он так и не был завершён.

После разностной машины Бэббидж начал работать над аналитической. Она должна была выполнять арифметические расчёты и математические операции на основе команд, которые записывали на перфокарты. Так в 1837 году появился первый программируемый компьютер.

В разработке Бэббиджу помогала математик Ада Лавлейс. Она написала комментарии к работам Бэббиджа, где простым языком объясняла, для чего может понадобиться эта машина. В одном из комментариев она описала принцип вычисления чисел Бернулли с помощью аналитической машины. Этот текст считается первой в истории компьютерной программой.

Бэббидж так и не успел до конца собрать аналитическую машину, но именно его идеи послужили источником вдохновения для изобретателей XX века.

Читайте также:

Ада Лавлейс, Грейс Хоппер и ещё 12 женщин, которые создали это ваше IT

Герман Холлерит. Табулятор для переписи населения

Табулятор Холлерита — это электромеханическая вычислительная машина, изобретённая американским инженером Германом Холлеритом в 1880-х годах. Это устройство умело автоматически обрабатывать большие данные.

Холлерит изобрёл свою машину для быстрой обработки данных переписи населения США — прежде этот процесс занимал около 10 лет. Для учёта населения инженер решил использовать перфокарты. Каждая карта представляла собой запись о человеке, а данные на ней кодировались с помощью перфорации — отверстий в определённых местах карты.

Табулятор Холлерита состоял из нескольких компонентов: устройства для считывания карт, электромеханического счётчика и накопителя данных. Когда перфокарта вставлялась в машину, иглы проходили через отверстия на карте и замыкали электрическую цепь, передавая информацию на счётчик. В зависимости от положения отверстий табулятор подсчитывал различные параметры: возраст, пол и место проживания.

Устройство Холлерита хорошо зарекомендовало себя во время переписи населения США в 1890 году, и его разработками заинтересовались в Российской империи. В страну импортировали несколько машин американского инженера для проведения переписи в 1897 году. Это позволило ускорить подсчёт жителей и избавиться от ошибок, которые возникали при ручной обработке данных. Российские статисты также использовали перфокарты.

Механизм ввода данных при помощи перфокарт практически без изменений просуществовал почти 100 лет. Его перестали применять только в конце XX века.

Конрад Цузе. ЭВМ на букву Z

Конрад Цузе (1910–1995) — немецкий инженер и пионер в области компьютерной техники, который создал первый в мире программируемый компьютер.

Первая важная разработка Цузе — это Z1, механический компьютер, который он построил в 1936–1938 годах в гостиной своих родителей. Z1 стал первым в мире программируемым механическим компьютером, который для вычислений использовал двоичную систему. Модель была нестабильной и часто ломалась.

В 1940 году исследования Цузе профинансировал Исследовательский институт аэродинамики, который применил его разработки для создания управляемых ракет. Финансовая поддержка помогла ему создать усовершенствованную версию компьютера — Z2, основанную на телефонных реле. В отличие от Z1 новая машина считывала инструкции с перфорированной 35-миллиметровой киноплёнки. Однако Z2 так и не использовали для решения практических задач.

Цузе продолжил работу и в 1941 году создал Z3, который считается первым в мире полностью функционирующим программируемым цифровым компьютером. Машина могла выполнять различные математические операции на основе программы, закодированной на перфоленте. Цузе использовал двоичную систему, когда инженеры того времени предпочитали десятичную.

Во время Второй мировой войны разработками Цузе заинтересовалось немецкое правительство. Инженер получил финансирование от военно-воздушных сил Германии, а его Z3 использовали для расчётов аэродинамических параметров крылатых ракет «Фау».

После войны этот факт в биографии помешал Цузе получать финансирование от международных организаций. В 1949 году инженер основал компанию Zuse KG и начал создавать компьютеры для научных расчётов. Среди клиентов Цузе была немецкая компания Siemens.

Также Конрад Цузе разработал первый высокоуровневый язык программирования Plankalkül. В нём было всё то, что привыкли использовать современные айтишники, включая условные операторы, циклы, массивы, обработку исключений и подпрограммы. Plankalkül опередил своё время и не нашёл практического применения.

Читайте также:

Plankalkül: злой язык для вундерваффе

Большую часть ранних работ Цузе, включая Z1 и Z3, уничтожили во время бомбардировок Берлина в 1943 году. Но уже после войны инженер разработал компьютер Z4, ставший первым коммерческим компьютером в мире. Правда, его покупали не так охотно. Всё из-за испорченной репутации Германии.

Читайте также:

«Компьютеры Гитлера»: как Германия стала родиной программируемых машин

Джон Атанасов и Клиффорд Берри. Компьютер ABC

Одновременно с Цузе над созданием компьютера работали инженеры по другую сторону океана — американец Джон Атанасов и его аспирант Клиффорд Берри из Университета Айовы. Свою машину они назвали Atanasoff-Berry Computer (ABC).

История ABC началась в 1937 году, когда Джон Атанасов столкнулся с проблемой, характерной для многих учёных того времени: необходимо было решать сложные уравнения, но вручную это делать было слишком долго. Атанасов хотел разработать машину, которая бы автоматизировала процесс.

Для реализации этого проекта Атанасов нанял Клиффорда Берри, который помог ему воплотить теоретические идеи в реальной машине. В течение нескольких лет они работали над созданием прототипа ABC.

ABC — небольшая вычислительная машина на основе 300 электронных вакуумных ламп. Компьютер был размером с письменный стол.

У устройства Атанасова и Клиффорда было несколько новаторских фишек, которые до сих пор используются в современных компьютерах.

• Разделение памяти и процессора. В ABC использовали раннюю форму разделения функций между вычислительным устройством (процессором) и устройством хранения данных (памятью).
• Конденсаторы для хранения данных. ABC использовал конденсаторы для хранения промежуточных данных. Сейчас эти задачи выполняет оперативная память.
• Автоматическое выполнение операций. Машина могла автоматически выполнять последовательности операций, но их нельзя было назвать полноценными программами. Например, с помощью ABC можно было последовательно обрабатывать массивы чисел. Традиционное программирование ABC не поддерживал.

ABC разработали в первую очередь для решения систем линейных уравнений. Машина могла решать системы из 29 уравнений с 29 неизвестными.

Инженеры так и не завершили свой проект. В 1942 году Атанасова призвали на службу в военное ведомство, поэтому разработку машины пришлось поставить на паузу. ABC остался в университете, но после войны его разобрали.

Говард Эйкен. Гарвардский Mark I

Ещё одним современником Конрада Цузе и Джона Атанасова был американский учёный Говард Эйкен, работавший в Гарварде. В конце 1930-х годов он с командой начал разрабатывать компьютер Mark I и завершил проект в 1944 году.

Эйкен заинтересовался идеями Чарльза Бэббиджа и попробовал реализовать его незавершённую аналитическую машину. Учёный хотел создать вычислительное устройство, которое могло бы выполнять сложные математические расчёты автоматически, с минимальным вмешательством человека. Со времён Бэббиджа технологии шагнули вперёд, и у Эйкена было намного больше возможностей.

Машина Эйкена должна была выполнять сложные научные и военные расчёты в области баллистики, астрономических вычислений и проектирования вооружений. В реализации проекта участвовала компания IBM, которая со времён Холлерита продолжала выпускать табуляторы. В 1944 году прототип Mark I установили в Гарвардском университете.

Mark I получился огромным: длиной около 17 метров и высотой около 2,5 метра. Он состоял из более чем 750 тысяч деталей, включая переключатели, реле, механические счётчики и километры проводов. Машина весила почти пять тонн и была настолько большой, что занимала целую комнату.

Компьютер работал медленно, а его производительность была всего в 10 раз выше, чем Бэббидж планировал для своей аналитической машины. На выполнение операции умножения требовалось три секунды, а более сложные операции занимали больше времени.

Mark I использовали во время Второй мировой войны. С его помощью составляли баллистические таблицы для армии США. Их применяли артиллеристы для расчёта направления и дальности полёта снаряда с учётом погодных условий. Также Mark I использовали для расчётов во время создания атомной бомбы в рамках Манхэттенского проекта.

Читайте также:

Глупый мотылёк догорал на свечке: как американцы собрали первый компьютер и придумали баги

Алан Тьюринг. Машина, взломавшая немецкую «Энигму»

Великобритания тоже создала свой первый компьютер во время Второй мировой войны. Им стал Colossus, разработкой которого занимался инженер Томми Флауэрс, а позже его сменил знаменитый математик Алан Тьюринг. Концепцию устройства придумал математик Макс Ньюман.

Colossus работал не на реле, а на лампах. Это был узкоспециальный компьютер, призванный решить всего одну задачу — расшифровать сообщения, закодированные с помощью немецкого шифровальщика «Лоренц». В то время это была самая сложная шифровальная машина.

Colossus Mark I — первая версия компьютера Алана Тьюринга, работу над которой закончили в декабре 1943 года. Устройство установили в главном шифровальном подразделении Великобритании, которое находилось в особняке Блетчли-парк. В июне 1944 года инженеры представили Colossus Mark II — улучшенную версию компьютера.

Читайте также:

Алан Тьюринг: один из отцов IT, AI и победы во Второй мировой войне

Colossus Mark I включал в себя 1500 вакуумных ламп, а вторая версия — 2400. Обе машины использовали двоичную логику, как и современные компьютеры. Colossus считывал информацию с перфорированной ленты, которая могла перемещаться со скоростью, достаточной, чтобы считывать до 5000 символов в секунду.

После войны все машины Colossus оставили засекреченными. Только в 1970-х годах данные о существовании компьютеров стали общедоступными. Тогда же официально признали роль Алана Тьюринга в развитии компьютерных технологий.

Эккерт Преспер и Джон Мокли. Прорывной ENIAC

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) — самый известный из компьютеров, разработанных в XX веке. Дело в том, что другие модели были засекречены, поэтому не появлялись в информационном поле. Проектом руководили два инженера — Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли из Пенсильванского университета. Они были хорошо знакомы с трудами Джона Атанасова и Алана Тьюринга, поэтому использовали их наработки.

ENIAC, как и другие компьютеры того времени, разрабатывали для военных целей. Разработку устройства завершили в конце 1945 года.

ENIAC тоже был монструозным. Он занимал площадь более 167 квадратных метров, весил около 27 тонн и состоял из примерно 18 000 вакуумных ламп, 1500 реле, 70 000 резисторов, 10 000 конденсаторов и 6000 переключателей. Всё это позволило ему стать самым быстрым вычислительным устройством того времени. За секунду он мог выполнять до 5000 операций сложения и до 300 операций умножения.

ENIAC можно было запрограммировать, но устройство не сохраняло программы в памяти. Для каждой задачи надо было в правильном порядке соединить множество кабелей и переключателей. Процесс программирования ENIAC мог занимать несколько недель. Позже эту проблему решил математик Джон фон Нейман. Он предложил концепцию, которая позволяла хранить программы и данные в одной и той же памяти компьютера. Эта концепция получила название «архитектура фон Неймана», и её до сих пор используют в современных компьютерах.

Читайте также:

Водородная бомба вместо «Hello, world!»: как и для чего придумали первую ЭВМ

Как и когда появился первый персональный компьютер

Долгое время компьютеры были большими и сложными устройствами. Для них нужны были большие помещения, много электроэнергии и команда инженеров, которая обслуживала и программировала устройство. Однако технологии развивались и в середине 1970-х начали появляться первые персональные компьютеры. Их уже можно было использовать дома или в офисе.

Altair 8800

Первым массовым персональным компьютером стал Altair 8800. Его в 1975 году разработал американский инженер и предприниматель Генри Эдвард Робертс. Пользователи могли купить компьютер в сборе за 621 доллар или в виде набора деталей для самостоятельной сборки за 439 долларов.

Altair 8800 выпускала компания MITS, которая рассчитывала продать в лучшем случае сотню устройств энтузиастам. Однако уже за первый месяц число проданных экземпляров перевалило за тысячу. Ключом к успеху стал Intel 8080 — мощный по тем временам процессор — и открытая архитектура. С помощью Altair 8800 пользователи могли решать сложные задачи, а сторонние производители — разрабатывать для него дополнительные модули. При этом у компьютера не было монитора для вывода данных.

Компьютер привлёк внимание молодого инженера Билла Гейтса. Он с интересом читал про Altair 8800 и понял, что скоро цены на компьютеры начнут снижаться и такие устройства себе смогут позволить многие жители США. У Гейтса появилась идея заработать на ПО для компьютеров. Он вместе с Полом Алленом разработал Altair BASIC — реализацию языка программирования BASIC. Также они договорились с руководством компании MITS о продаже своего программного продукта. Позже Билл Гейтс и Пол Аллен основали Microsoft.

Читайте также:

Ещё один гадкий я: 10 страшных грехов Microsoft

Commodore PET

Commodore PET (Personal Electronic Transactor) — первый домашний персональный компьютер, разработанный в 1977 году. Он, в отличие от Altair 8800, уже был более похож на современные ПК. Его оснастили 9-дюймовым чёрно-белым экраном, клавиатурой и встроенным ленточным накопителем для хранения данных.

Компьютер работал на базе процессора MOS Technology 6502 с частотой 1 МГц. В зависимости от модели в него устанавливали оперативную память объёмом от 4 до 32 КБ. Всё это управлялось с помощью алгоритмов на языке программирования BASIC с интерпретатором от компании Microsoft.

С помощью Commodore PET пользователи могли работать с текстом, базами данных и программами на BASIC. Ещё его можно было подключить к локальной сети для обмена данными с другими компьютерами.

Apple II

Первым коммерчески успешным персональным компьютером стал Apple II. В 1977 году его выпустила компания Apple Computer, основанная Стивом Джобсом и Стивом Возняком.

Читайте также:

Почему Apple — корпорация зла

Apple II, как и Commodore PET, работал на базе процессора MOS Technology 6502 с частотой 1 МГц, но предлагал больше оперативной памяти. В максимальной комплектации было доступно 64 КБ, а с помощью специальных плат можно было расширить хранилище. Ещё Apple II выводил изображение на цветной дисплей с разрешением 280×192 пикселей. Компьютер поддерживал 16 цветов.

Устройство использовали в офисах, университетах, школах и дома. Компьютер работал под управлением операционной системы Apple DOS и поддерживал программирование с помощью языка BASIC.