Первые компьютеры в мире: Марк 1, Цузе Z3, МЭСМ и другие

Сейчас использование персональных компьютеров от Apple, Samsung, HP, Dell и других производителей кажется нам чем-то абсолютно естественным. Однако меньше века назад среднестатистический человек не имел представления о компьютерных технологиях, и любые разработки, которые сегодня используются на каждом устройстве, становились настоящим прорывом в индустрии.

В этой статье мы поговорим о том, что представляли собой самые первые компьютеры в мире, кто и зачем их разрабатывал, каковы были их возможности, и насколько большой вклад в развитие технологий они привнесли.

Содержание:

Создание самых первых компьютеров
- Компьютер «Марк 1»
- Или все-таки Z3 от Цузе Конрада
Первая в СССР и континентальной Европе электронно-вычислительная машина
Другие самые первые системы
Цена самого первого компьютера
Видео «Первый компьютер»

Создание самых первых компьютеров

Самые первые компьютеры в мире занимали десятки квадратных метров, а их вес измерялся тоннами. Тем не менее, именно они позволили человечеству прийти к тем компактным и удобным устройствам, которыми мы пользуемся сейчас. Точного ответа на вопрос, какая ЭВМ действительно была самым первым компьютером, к сожалению, нет. Однако существуют несколько вариантов этого ответа, которые мы рассмотрим ниже.

Компьютер «Марк 1»

«Марк 1», также известный как ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator), был спроектирован и создан в 1941-ом году. В роли заказчика работ выступал Военно-морской флот США, а в качестве генерального подрядчика – компания IBM. Непосредственно разработкой устройства занимались пять инженеров, которыми руководил представитель американской армии Говард Эйкен. За основу при реализации проекта разработчики взяли аналитическую вычислительную машину, которую создал известный британский изобретатель Чарльз Бэббидж.

По своей сути «Марк 1» был усовершенствованным арифмометром, который можно было запрограммировать и который не требовал человеческого вмешательства непосредственно в сам процесс выполнения расчетов. Разработчики не учли всех преимуществ двоичной системы счисления, которой пользуется большинство современных компьютеров мира, и заставили машину оперировать десятичными числами.

Ввод информации в устройство выполнялся при помощи перфолент. Никаких условных переходов «Марк 1» выполнять не мог, и потому код каждой программы был очень длинным и громоздким. Программной возможности для создания циклов также не было: чтобы сделать петлю в коде, перфоленту с кодом в буквальном смысле слова нужно было «замкнуть», соединив ее начало и конец.

Физически ASCC имел следующий вид:

длина порядка 17 м;
высота свыше 2,5 м;
вес около 4,5 тонн;
765 000 деталей;
800 км соединительных проводов;
15-метровый вал, обеспечивающий синхронизацию основных вычислительных элементов;
электрический двигатель мощностью 4 кВт.

По настоянию главного исполнительного директора IBM Томаса Уотсона компьютер был помещен в корпус из нержавеющей стали и стекла, тогда как Говард Эйкен настаивал на прозрачном корпусе, чтобы оставить «внутренности» ЭВМ видимыми.

«Марк 1» умел работать с числами, длина которых составляла до 23 разрядов. На вычитание и сложение тратилось всего 0,3 с, на умножение – 6 секунд, на деление – 15,3 секунды, на выполнение тригонометрических функций и вычисление логарифмов – более минуты. На то время это было поразительное быстродействие, позволявшее за один день выполнять расчеты, на которые ранее потребовалось бы полгода. Поэтому на завершающем этапе Второй Мировой войны устройство довольно успешно использовалось американским флотом, после чего около 15 лет проработало в Гарвардском университете.

Споры о том, кто создал самый первый в мире компьютер, и когда это произошло, не утихают до сих пор. Как не сложно догадаться, в США первым «предком» современных ПК считают именно «Марк 1». Однако в действительности он начал работать примерно через 2 года после того, как немецкий инженер Конрад Цузе разработал свою ЭВМ Z3, представленную широкой общественности все в том же 1941-ом году. Кроме того, Цузе в принципе использовал более прогрессивные технологии (хотя бы двоичную систему счисления), тогда как «Марк 1», по оценкам ряда исследователей, устарел еще до того, как был создан.

Или все-таки Z3 от Цузе Конрада

Конрад Цузе – одна из самых важных фигур в истории всего компьютеростроения в мире, хотя он и трудился на благо Третьего рейха. Впрочем, главной мотивацией в своем труде Цузе считал бомбардировки Дрездена и других немецких городов, где оставалось преимущественно гражданское население, англо-американской авиацией. Работать над своими вычислительными машинами Конрад начал еще в 1930-ых годах, проходя обучение в Берлинском политехническом университете.

Его работы были основаны на нескольких, революционных на тот момент, идеях:

Память должна быть разделена: одна ее часть должна отводиться под управляющие данные, другая – под вычисляемые.
Числа должны быть представлены в двоичной системе счисления.
Машина должна уметь работать с числами с плавающей запятой (тогда как «Марк 1» работал только с числами с фиксированной запятой). Стоит отметить, что алгоритм реализации этой идеи, который Цузе назвал «полулогарифмической записью», аналогичен применяемому на современных компьютерах.

Данные в Z3 вводились при помощи перфоленты. Все инструкции, которые могла выполнят машина, были разделены на три группы: арифметические операторы, память, и также ввод и вывод. Никаких ограничений на расположение инструкций в пределах перфоленты не накладывалось, при этом существовали две специфические команды — Ld и Lu – предназначенные для вывода информации на дисплей и чтения с клавиатуры соответственно.

Обе эти инструкции останавливали машину, чтобы оператор смог записать полученный результат, или ввести необходимое число. Условные переходы эта ЭВМ не поддерживала, а циклы, как и в случае с «Марк 1», приходилось реализовывать скреплением начала и конца перфоленты.

Основные характеристики машины сводятся к следующим:

операция сложения выполнялась за 0,7 секунды;
операции умножения и деления длились 3 секунды;
устройство состояло из 2600 телефонных реле;
тактовая частота Z3 составляла примерно 5,33 Гц;
устройство потребляло 4 кВт энергии;
его размер был примерно в два раза меньше, чем габариты «Марк 1»;
его вес составлял 1 тонну.

Машина просуществовала до 1944-го года и помогала Третьему рейху производить сложные расчеты для фашистской авиации. В 1944-ом году ЭВМ сгорела вместе с проектной документацией после одной из очередных авиабомбардировок. Впрочем, вскоре Конрад Цузе создал Z4, а компьютер Z3 был в 1960-ом году реконструирован силами компании «Zuse KG». Но это уже совсем другая история.

Непредвзятые критики сходятся на том, что статус первого свободного программируемого и работоспособного компьютера в мире по праву принадлежит именно Z3, а все попытки опровергнуть это утверждение – псевдопатриотическая спекуляция представителей отдельных стран. Вряд ли когда-то будет положен конец этим дискуссиям, однако однозначно можно сказать следующее: если «Марк 1» устарел еще до своего выпуска, то в Z3 были реализованы многие технологии и принципы, которые начали применяться в компьютерах будущего.

Первая в СССР и континентальной Европе электронно-вычислительная машина

Первой ЭВМ на территории СССР и континентальной Европы считается разработка под названием «МЭСМ», что расшифровывается как «Малая электронная счетная машина». Устройство было создано в Украине, в лаборатории вычислительной техники киевского Института электротехники. Проект реализовывался под руководством академика Сергея Лебедева.

Над созданием ЭВМ Сергей Алексеевич, как и Цузе, начал задумываться еще в 30-ых годах прошлого века. Однако вплотную приступить к этой работе он смог только после войны, да и то не в самых лучших условиях: Институту электротехники предоставили помещения монастырской гостиницы в Феофании (на расстоянии около 10 км от Киева), в полуразрушенном доме.

Однако отечественным инженерами удалось более-менее отремонтировать здание, и всего за три года создать и наладить МЭСМ. При этом над проектом трудились всего лишь 12 инженеров, а также 15 монтажниц и техников, которые помогали им по мере необходимости. Машина имела следующие характеристики:

занимала комнату площадью порядка 60 квадратных метров;
могла совершать 3000 операций в минуту, что по тем временам было невероятным показателем;
работала на 6000 электронных ламп, которые потребляли 25 кВТ;
могла выполнять сложение, вычитание, деление, умножение и сдвиг с учетом сравнения по абсолютной величине, знака, передачи чисел с магнитного барабана, передачи управления и сложения команд.

Как не сложно догадаться, 6000 ламп обеспечили в помещении практически тропический климат. Тем не менее, МЭСМ вплоть до 1957-го года успешно использовалась в большом количестве научных исследований: в области космических полетов, термоядерных процессов, механики, дальних линий электропередач и так далее.

Другие самые первые системы

«Марк 1» и Z3 – это далеко не все участники спора за титул самого первого компьютера в мире. Учитывая, что в середине двадцатого века разработка компьютерных технологий начала развиваться в геометрической прогрессии, и ЭВМ приобретали все больше признаков современных компьютеров, многие исследователи отдают первое место в этом своеобразном «рейтинге» и тем системам, о которых речь пойдет ниже.

Вычислители Eniac

Электронный цифровой вычислитель ЭНИАК начали разрабатывать в 1943-ем году, а закончили – в 1945-ом. Над его созданием трудились ученые из Пенсильванского университета Джон Эккерт и Джон Мокли. Заказ на разработку ЭНИАКа выполнила Армия США, которой нужно было устройство для точного расчета таблиц стрельбы. Но из-за того, что компьютер собрали только к концу войны, его предназначение пришлось поменять: с 1947-го по 1955-ый годы его использовала Лаборатория баллистических исследований Армии США, которая с помощью ENIAC выполняла различные расчеты при разработке термоядерного оружия. Примечательно, что первыми программистами этого компьютера стали шесть девушек.

Первые коммерческие экземпляры UNIVAC

Условно первый компьютер серии UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer I) считают первой коммерческой ЭВМ в США, и третей – во всем мире. Его разработкой занимались те же Джон Эккерт и Джон Мокли, по заказу ВВС США и Армии США в сотрудничестве с Бюро переписи населения. Разработка UNIVAC I производилась с 1947-го по 1951-ый годы. Первую ЭВМ этой серии официально продали именно Бюро, несколько других десятков экземпляров появились в частных корпорациях, правительственных учреждениях и трех американских университетах. UNIVAC I использовал двоично-десятичную арифметику, 5200 электровакуумных ламп с потреблением 125 кВт электричества, и весил 13 тонн. В одну секунду он мог осуществлять 1905 операций. Для его размещения требовалась комната площадью 35,5 квадратных метров.

Первый компьютер от Apple

Первая ЭВМ от именитого «яблочного» бренда носила название «Apple I» и была выпущена в 1976-ом году. Ключевой новинкой, использованной при создании этого компьютера, стала возможность вводить информацию с клавиатуры с ее мгновенным отображением на дисплее. Во время презентации устройства проявился ораторский и предпринимательский талант Стива Джобса, тогда как непосредственно разработкой Apple I занимался его стеснительный приятель Стив Возняк. Эта ЭВМ была полностью собрана на монтажной плате, которая состояла примерно из тридцати микросхем, из-за чего ее порой называют самым первым полноценным ПК в мире.

Цена самого первого компьютера

Стоимость разработок первых ЭВМ в мире была существенно выше, чем актуальные расценки на компьютеры среднего ценового сегмента. Так, в создание «Марк 1» было вложено порядка 500 000 долларов. Z3 обошелся Третьему рейху в 50 000 рейхсмарок, что по курсу тех времен составляло примерно 20 000 долларов. На создание ЭНИАКа разработчики запросили 61 700 долларов. А для выполнения первого заказа на Apple I, сделанного Полом Терреллом, Джобсу и Возняку понадобилось 15 000 долларов. При этом первые модели «яблочного» компьютера продавались по 666,66 долларов за штуку.