История развития вычислительной техники

Развитие человеческого общества привело к потребности счета. Первый прибор, которым воспользовался человек для облегчения счета, были пальцы на его руках. Со счетом на пальцах связано появление десятичной системы счисления. Затем стали использоваться деревянные палочки (бирки), кости, камни, узелки, четки — своеобразные бусы. Археологами в раскопках обнаружена так называемая «вестоницкая кость» с зарубками (рис. 1.1), которая позволяет предположить, что уже за 50 тыс. лет до н. э. наши предки были знакомы с зачатками счета. Предметы счета наших предков в порядке хронологии представлены на рис. 1.2—1.5.

Считается, что правильно расположенные линии использовались для счета.

Число черточек на пластинках показывает, что владельцы браслетов знали счет до 20 (число пальцев на руках и ногах.

В V—VI в. до н. э. от счета на предметах человек перешел на счет на абаке (рис. 1.6). Абак, счетная доска, тоже использует предметы для счета. Вычисления производятся при помощи бусинок (косточек), и счет ведется в разрядах единиц, десятков и сотен с учетом переноса единицы в старший разряд при переходе через десяток.

Абак удобно использовать для выполнения операций сложения и вычитания; умножение и деление выполнять при помощи абака гораздо сложнее. Римляне усовершенствовали абак, перей-

Рис. 1.1. «Вестоницкая кость»

Рис. 1.2. Кость из Ля Ферраси (ок. 50 тыс. лет до н. э.)

Рис. 1.3. Браслеты из бивня мамонта (30—25 тыс. лет до н. э.)

Рис. 1.4. Кости или палочки с насечками использовались для записи результатов счета

Рис. 1.5. Кипу инков. С помощью узелков в государстве инков записывали и результаты счета, и исторические события

дя от деревянных досок, песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками (рис. 1.7).

После совершенствования в течение нескольких столетий возникают китайский суан-пан (рис. 1.8), японский соробан (рис. 1.9) и русские счеты. Суан-пан представляет собой прямоугольную раму, в которой параллельно друг другу протянуты проволоки или веревки числом от девяти и более. Перпендикулярно этому направлению суан-пан перегорожен на две неравные части. В большом отделении («земля») на каждой проволоке нанизано по пять шариков (косточек), в меньшем («небо») — по два.

Рис. 1.6. Абак

Рис. 1.7. Римская мраморная доска для счета

Рис. 1.8. Китайский суан-пан

Рис. 1.9. Японский соробан

С помощью суан-пана можно было не только складывать, но и умножать, делить, оперировать с дробями, извлекать квадратные и кубические корни. По всей вероятности, это была первая известная нам позиционная десятичная система счисления. Древнекитайским ученым были подвластны и вычисления корней систем линейных уравнений. Коэффициенты системы располагались в виде таблицы, и с ее помощью по специально разработанным правилам производились все операции. Не пасовали китайские математики и перед большими числами: в «Математике в девяти книгах» описывается случай, когда нужно было умножить число 1 644 866 437 500 на 16/9.

Соробан — японский абак — происходит от китайского суан- пана, который был завезен в Японию в XV—XVI вв. Соробан проще своего предшественника, у него на «небе» на один шарик меньше, чем у суан-пана.

На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с XV в. получил распространение «дощатый счет», завезенный, видимо, западными купцами с ворванью и текстилем. «Дощатый счет» почти не отличался от обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными вере-

Рис. 1.10. Русские счеты

Рис. 1.11. Джон Непер (1550-4.04.1617)

вочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки (рис. 1.10).

Революцию в области механизации умножения и деления совершил шотландский математик Джон Непер (рис. 1.11).

В 1618 г. Иоган Кеплер писал о нем в письме: «Некий шотландский барон... выступил с блестящим достижением..., он каждую задачу на умножение и деление превращает в чистое сложение и вычитание».

Изобретение логарифмов — крупнейшее достижение Дж. Непера. При помощи логарифмических таблиц легко было выполнять умножение и деление больших чисел. Вот что писал сам Непер относительно вычисления логарифмов: «Отбросьте числа, произведение, частное или корень которых необходимо найти, и возьмите вместо них такие, которые дадут тот же результат после сложения, вычитания и деления на два и на три». Иными словами, используя логарифмы, умножение можно упростить до сложения, деление превратить в вычитание, а извлечение квадратного и кубического корней — в деление на два и на три соответственно. Например, чтобы перемножить числа 3,8 и 6,61, определим с помощью таблицы и сложим их логарифмы: 0,58 + 0,82 = 1,4. Теперь найдем в таблице число, логарифм которого равен полученной сумме, и получим почти точное значение искомого произведения: 25,12. И никаких ошибок! На рис. 1.12, 1.13 представлены логарифмические линейки.

В 1617 г. Непер предложил другой (не логарифмический) способ перемножения чисел. Инструмент, получивший название па-

Рис. 1.12. Круглая логарифмическая линейка

Рис. 1.13. Логарифмическая линейка современного вида

Рис. 1.14. Палочки (костяшки) Непера

Рис. 1.15. Суммирующее устройство Леонардо да Винчи

дочки (или костяшки) Непера, состоял из тонких пластин, или блоков. Каждая сторона блока несет числа, образующие математическую прогрессию. Манипуляции с блоками позволяют извлекать квадратные и кубические корни, а также умножать и делить большие числа (рис. 1.14).

Автоматизировать процесс вычислений пытались многие ученые, сталкиваясь с необходимостью произвести большое количество сложных расчетов. Эту идею пытался воплотить в жизнь и Леонардо да Винчи (1452—1519). Он создал эскиз суммирующего устройства с десятизубчатыми шестернями. В рекламных целях оно было воспроизведено фирмой IBM и оказалось вполне работоспособным (рис. 1.15).

Базируясь на работах Непера, профессор университета немецкого города Тюбинген В. Шиккард (рис. 1.16), разрабатывает счетную машину для сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления шестиразрядных десятичных чисел. В письме к Кеплеру он приводит рисунок машины и рассказывает, как она устроена.

Рис. 1.16. Вильгельм Шиккард ( 1592— 1636)

Рис. 1.17. Машина Шиккард а

Машина Шиккарда состояла из трех частей: суммирующего устройства (для выполнения сложения и вычитания), множительного устройства и механизма для записи промежуточных результатов (рис. 1.17). Суммирующее устройство — шестиразрядная суммирующая машина — представляло собой соединение зубчатых передач. На каждой оси было по одной шестерне с десятью зубцами и по вспомогательному однозубому колесу (палец).

Этот палец служил для того, чтобы дискретно передать десяток в следующий разряд, т. е. поворачивать шестеренку следующего разряда на 1/10 оборота, после того как предыдущая шестерня сделает полный оборот.

Вычитание достигалось вращением шестеренок в обратную сторону. В окошках машины (окошках считывания) было видно выбранное число (слагаемое или уменьшаемое), а также все последующие результаты. Вычисление суммы (и разности) состояло только в наборе слагаемых (уменьшаемого и вычитаемого) и считывания результата. Деление заменялось повторным вычитанием делителя из делимого.

В 1642 г. великий французский ученый Б. Паскаль (рис. 1.18) механизировал канцелярские расчеты по налогообложению, соорудив настольный арифмометр на основе зубчатого колеса (рис. 1.19).

В медной прямоугольной коробке размещены шесть или восемь подвижных дисков. Круги вращаются по часовой стрелке. Вращение передается цилиндрам. Однозначные числа складывались путем последовательного поворота колеса на число зубьев, равное значению каждого слагаемого. Если колесо поворачивалось на десять зубьев, оно поворачивало на один зуб колесо стар-

Рис. 1.18. Блез Паскаль (1623-1662)

Рис. 1.19. Арифметическая машина Паскаля (1642)

шего разряда, так как десятый зубец был длиннее. Умножение и деление на этой машине производить было нельзя.

В 1673 г. немецкий философ, математик, физик Г.В. Лейбниц (рис. 1.20) создал счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни, при этом использовалась двоичная система счисления.

В механическом умножителе Лейбница также используется система вращающихся дисков. Форма зубцов цилиндров была изменена, они имели форму ступенек (зубцы имели разную длину). Счетное колесо могло перемещаться вдоль оси ступенчатого валика и приводиться в сцепление с разным количеством зубцов, это и позволяло выполнять операцию умножения.

Эта машина явилась прототипом арифмометра, использующегося с 1820 до 60-х гг. XX в. (рис. 1.21).

Это был совершенный прибор, в котором использовалась движущаяся часть (прообраз каретки) и ручка, с помощью которой оператор вращал колесо. При умножении на три, например, колесо могло повернуться 3 раза, выполнив троекратное сложение. Значение множимого устанавливается предварительно, соответствующим поворотом колес. Значение множителя набирается установкой штифтов, ограничивающих количество поворотов. При делении, как при вычитании, производится вращение в другую сторону.

Рис. 1.20. Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716)

Рис. 1.21. Механический арифмометр Лейбница (1673)

Рис. 1.22. Машина М. Гана (1778)

Идея Лейбница привлекла множество последователей, в частности, наибольшую известность получила машина М. Гана (рис. 1.22).

Священник М. Ган так писал о причинах создания своего прибора: «Когда я был занят вычислениями над колесами астрономических часов, то мне пришлось иметь дело с громаднейшими дробями и делать умножения и деления над весьма большими числами, от которых даже мои мысли останавливались, так что эта работа могла нанести ущерб моим прямым обязанностям. Тут я вспомнил, что когда-то читал о Лейбнице, что он занимался изобретением арифметической машины, на которую тратил много времени и денег, но удовлетворительного результата не достиг. У меня родилась мысль также поработать в этом направлении. Нечего говорить, что мною также потрачено много времени и средств над различными опытами и над устранением неудач и затруднений при проектировании и устройстве прибора. Наконец мне удалось построить прибор достаточно совершенный и прочный. Более всего затруднений я встретил над изобретением способа переноса накопившихся десяти единиц на десятки».

Одиннадцатиразрядная счетная машина была изготовлена уже в первые месяцы 1774 г., и Ган демонстрировал ее работу герцогу Вюртембергскому, а позднее удостоился чести показать ее императору Иосифу II в герцогской библиотеке Людвигсбурга.

Однако изобретатель на этом не остановился и продолжил совершенствовать счетный механизм. В результате появилась четырнадцатиразрядная машина, завершенная в 1778 г. Ф.М. Ган сумел построить и, самое невероятное, продать небольшое количество счетных машин.

Считается, что первым ученым, предложившим использовать принцип программного управления для автоматического выполнения арифметических вычислений, был Ч. Бэббидж (рис. 1.23).

Разочарованный большим количеством ошибок в вычислениях Королевского астрономического общества, Бэббидж пришел к мысли о необходимости автоматизации вычислений. Первая попытка реализации такой машины была предпринята Бэббиджем в 1822 г., когда он создал машину, предназначенную для решения дифференциальных уравнений, названную «разностной машиной» (рис. 1.24).

Рис. 1.23. Чарльз Бэббидж (1791-1871)

Работа модели основывалась на принципе, известном в математике как «метод конечных разностей». При вычислении многочленов используется только операция сложения, которая легко автоматизируется. Бэббиджем была использована десятичная система счисления, а не двоичная, как в современных компьютерах.

В 1871 г. Бэббидж изготовил опытный образец аналитической машины, ввод информации в которую осуществлялся с перфокарт (рис. 1.25) и принтера.

Первое устройство, которое Бэббидж назвал накопителем (store), предназначалось для хранения цифровой информации на регистрах из колес; в современных машинах это запоминающее устройство.

Во втором устройстве с числами, взятыми из памяти, проводились цифровые операции; в настоящее время это так называемое арифметическое устройство (рис. 1.26).

Третье устройство управляло последовательностью операций, выборкой чисел, с которыми производятся операции, и выводом

Рис. 1.24. «Разностная машина»

Рис. 1.25. Картонные перфокарты

Рис. 1.26. Схема арифметического устройства

результатов. Бэббидж оставил это устройство без названия; по современной терминологии этот «мозг» машины называется устройством управления.

В конструкцию аналитической машины также входило устройство ввода/вывода. Предполагая, что скорость движущихся частей машины не превышает 40 фут/мин (12 м/мин), Бэббидж оценивал ее быстродействие следующими цифрами: сложение (вычитание) двух 50-разрядных чисел производится со скоростью 60 сложений в минуту, или 1 операция в секунду; умножение двух 50-разрядных чисел — со скоростью 1 операция в минуту; деление числа из 100 разрядов на число из 50 разрядов — со скоростью 1 операция в минуту.

Перфокарты, с помощью которых Бэббидж предполагал автоматизировать работу аналитической машины, могут быть разделены на две основные группы: операционные и управляющие. С помощью операционных перфокарт осуществлялось сложение, вычитание, умножение и деление чисел, находящихся в арифметическом устройстве.

С помощью управляющих перфокарт осуществлялась передача чисел как внутри машины (из памяти в арифметическое устройство и обратно), так и в системе — «человек—машина» (ввод

Рис. 1.27. Ада Лавлейс (1815-1842)

оператором новых чисел в память машины и вывод результатов вычислений на печать).

Большую помощь в работе над аналитической машиной оказывала Бэббиджу графиня А. Лавлейс (рис. 1.27), дочь английского поэта Байрона.

А. Лавлейс была одной из тех немногих, кто полностью понял проект Бэббиджа. Она помогала добиваться финансирования работы Британским правительством и вела большую работу по популяризации проекта, описывая его в научных статьях и докладах.

Прекрасное понимание леди Лавлейс принципов работы аналитической машины позволило ей создавать программы (последовательность инструкций для аналитической машины). Таким образом, ее можно считать первым программистом. В 80-х гг. XX столетия в ее честь был назван язык программирования АДА.

Идею использования перфокарт для кодирования инструкций Бэббидж заимствовал у Дж. Жаккарда (рис. 1.28).

В ткацком станке, построенном в 1820 г. и названном по имени его изобретателя Дж. Жаккарда, для управления станком использовались перфокарты (рис. 1.29). При помощи перфокарт задавался узор, который нужно было выткать.

Рис. 1.29. Перфокарты

Рис. 1.28. Дж. Мари Жаккард

Создание ткацкого станка, управляемого картами с пробитыми на них отверстиями и соединенными друг с другом в виде ленты, относится к одному из ключевых открытий, обусловивших дальнейшее развитие вычислительной техники.

Рис. 1.30. Герман Холлерит (1860—1929)

В 1889 г. американский изобретатель Г. Холлерит (рис. 1.30) применил способ Жаккарда для ввода данных при помощи перфокарт. Ему необходимо было построить устройство для обработки результатов переписи населения в Америке.

Обработка результатов переписи 1880 г. заняла почти семь лет. Учитывая рост населения, на обработку результатов следующей переписи потребовалось бы не менее десяти лет. Г. Холлерит разработал машину с вводом с перфокарт, способную автоматически формировать таблицы данных (рис. 1.31).

Машина автоматически обрабатывала результаты. Каждое отверстие на перфокарте представляло одно значение (рис. 1.32). Перфокарта вставлялась в пресс. Под перфокартой были расположены чашечки с ртутью в местах пробивки всех возможных отверстий. На перфокарту опускались стерженьки, замыкавшие электрическую цепь через ртуть там, где было пробито отверстие.

Рис. 1.31. Статистическая машина Г. Холлерита

Рис. 1.32. Образец карты, используемой в офисе главного хирурга министерства обороны

Рис. 1.33. Машина Якобсона

Счетчики считали количество отверстий на всех перфокартах, соответствующее данному признаку. Машина позволяла считать и сочетание различных признаков. Вместо десяти лет результаты переписи были обработаны машиной Холлерита всего за шесть недель. Перфокарты широко использовались для ввода и вывода информации в первых электронных компьютерах вплоть до 1960-х годов. (В 1896 г. Холлерит основал фирму, которая в 1924 г. получила название IBM — International Business Mashines и стала впоследствии мировым лидером в производстве компьютеров.)

В 1770 г. создана машина Якобсона — первое из механических вычислительных устройств, созданное на территории России (рис. 1.33). Изобретатель машины Евна Якобсон — часовой мастер и механик из города Несвижа.

В 1845 г. выдан патент на счетный прибор З.Я. Слонимского (рис. 1.34) — суммирующую машину «Снаряд для сложения и вы-

Рис. 1.35. «Снаряд для сложения и вычитания»

Рис. 1.34.

З.Я. Слонимский читання» (рис. 1.35), за которую автор получил Демидовскую премию.

В середине прошлого века З.Я. Слонимский (1810—1904) предложил простое множительное устройство, основанное на доказанной им теореме. Это устройство позволяло получать произведения любого числа (разрядность которого не превышала разрядности устройства) на любое однозначное число. Другими словами, это было нечто вроде механической таблицы умножения любого числа на 2, 3, 4, ..., 9. Позднее теорема Слонимского была использована при создании другого простого множительного устройства — счетных брусков Иофе.

На основе своей теоремы Слонимский составил таблицу из 280 столбцов по 9 чисел в каждом. Эта таблица нанесена на цилиндры, являющиеся основным элементом устройства. Цилиндры могут перемещаться в двух направлениях: вдоль оси и вокруг нее. На ось, где находится цилиндр, надеты также два мини-цилиндра. На поверхность одного мини-цилиндра нанесены числа от 0 до 9, а на поверхность другого — буквы а, Ь, с, д и цифры от 1 до 7.

На крышке прибора находятся 11 рядов окошек считывания, в первом (нижнем) ряду видно устанавливаемое число (множимое). Во втором и третьем рядах окошек при установке множимого появляются буквы и цифры. Их сочетание служит ключом для оператора. Благодаря ему он знает, какой винт и насколько нужно повернуть. После этого и в 4—11-м рядах окошек появляются числа: в 4-м ряду — произведение множимого на 2, в 5-м — на 3, в 6-м — на 4 и т. д. Таким образом, в нашем распоряжении оказывается произведение множимого на все разряды множителя. Теперь остается обычным способом (на бумаге) сложить эти результаты и получить искомое произведение.

В 1846 г. петербургским учителем музыки Г. Куммером предложено механическое устройство для автоматизации вычислений (счислитель Куммера), серийно выпускавшееся (с различными модификациями) вплоть до 70-х гг. XX в. (рис. 1.36). В счислителе Куммера для представления одного разряда числа служит одна рейка. Рейки движутся по желобам. На поверхности рейки нанесены числа от 0 до 9. На крышке прибора существуют прорези, в каждой из которых видны правые зубцы соответствующей рейки, а также один левый зубец соседней рейки, представляющей старший разряд. С правой стороны каждой прорези нанесены цифры от 1 до 9. Если в прорезь вставить штифт, то рейку можно двигать вверх или вниз до упора. При этих движениях в окошках считывания появляются цифры, нанесенные на поверхность рейки. Если штифт вести вверх, он заденет левый зубец соседней рейки и сдвинет ее вниз на одно деление, т. е. в старшем разряде прибавится единица.

Рис. 1.36. Счислитель Кумера

Для вычислительной техники XIX в. характерно широкое применение суммирующих приспособлений. Простейшие механические суммирующие устройства имеют, как правило, ограниченные вычислительные возможности. Характерными чертами этих приборов являются примитивность механической конструкции и ограничение вычислительных возможностей. К этому классу приборов относится и такое в определенном смысле «уникальное» явление в вычислительной технике, как самосчеты Буняковского, в которые нельзя было вводить числа, превышающие 14! Тем не менее этот прибор, изобретенный в 1867 г., получил широкую известность, в первую очередь благодаря авторитету его изобретателя академика В.Я. Буняковского (рис. 1.37).

Самосчеты Буняковского (рис. 1.38) — простейшие механические устройства.

Рис. 1.37.

В.Я. Буняковский (1804-1889)

Рис. 1.38. Самосчеты Буняковского

Усовершенствованные самосчеты Буняковского предназначены для сложения большого числа двузначных слагаемых, но на них можно (хотя и менее удобно) производить вычитание. Прибор состоит из вращающегося латунного диска, укрепленного на деревянной доске, и неподвижного металлического кольца с нанесенными числами (от 1 до 99).

Прибор удобен для сложения большого количества небольших чисел. Размеры прибора 24,5x21x0,7 см. До нашего времени дошло два экземпляра этих усовершенствованных самосчетов, один из которых хранится в Петрозаводском краеведческом музее, а другой — в Политехническом музее.

Переход к двоичной системе счисления в вычислительной технике был шагом, давшим толчок к ее дальнейшему бурному развитию.

Еще 1847 г. английский математик Дж. Буль (рис. 1.39) опубликовал работу «Математический анализ логики». Появился новый раздел математики, получивший название «Булева алгебра».

Каждая величина в ней может принимать только одно из двух значений: истина или ложь, 1 или 0. Через некоторое время стало понятно, что система Буля хорошо подходит для описания переключательных схем. Ток в электрической цепи может либо протекать, либо отсутствовать, подобно тому, как утверждение может быть либо истинным, либо ложным.

В 40-е гг. XX в. был построен ряд релейных вычислительных систем, способных выполнять сложные научно-технические расчеты в автоматическом режиме и со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров с электроприводом.

В частности, в 1936 г. американский математик А. Тьюринг (рис. 1.40) и независимо от него американский математик и логик

Э. Пост (уроженец Польши) выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины.

Тьюринг и Пост показали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности ее алгоритмизации с учетом выполняемых ими операций. Этими ра-

Рис. 1.39. Дж. Буль (1815-1864) ботами теоретически была доказана возможность создания универсальной цифровой вычислительной машины.

Тьюринг ввел математическое понятие абстрактного эквивалента вычислительного алгоритма, получившего название машины Тьюринга (рис. 1.41). Машина Тьюринга — гипотетический универсальный преобразователь дискретной информации, теоретическая вычислительная система Машина Тьюринга состоит из контрольного модуля, читающей и пишущей головки (устройства ввода/вывода) и бесконечной ленты, разделенной на клетки. Поведение машины определяется конечным набором формул перехода типа ввод-вывод-сдвиг. Формула перехода включает пять

Рис. 1.42. Конрад Цузе

Рис. 1.40. Алан Тьюринг

Рис. 1.41. Машина Тьюринга

символов, например: АТ — ТА, это означает, что если контрольный модуль находится в состоянии А и головка сканирует на ленте символ Т, то головка сначала запишет символ Т, затем сдвинется на одну клетку влево, на одну клетку вправо или останется на месте, в зависимости от значения (—, + , или 0 соответственно), перейдет в новое состояние.

В 1938 г. в Берлине К. Цузе (рис. 1.42) с ассистентом X. Шрейером создали прототип механического двоичного программируемого калькулятора, названного «г» (рис. 1.43). Интересно отметить,

Рис. 1.43. Прототип механического двоичного программируемого калькулятора «Z1»

что К. Цузе использовал в компьютере двоичные числа с плавающей точкой.

Механическое устройство памяти работало хорошо, но разработку арифметического блока нельзя было считать удачной. Программа читалась с перфокарт, вывод осуществлялся на 35 миллиметровую перфоленту. Ввод можно было осуществлять с клавиатуры, а вывод на дисплей, составленный из электрических ламп. Общая площадь, которую занимала машина составляла 4 кв. м.

В 1938 г. американский математик и инженер К. Шеннон показал возможность использования аппарата математической логики для синтеза и анализа релейно-контактных переключательных систем.

В этом же году в телефонной компании здали первый двоичный сумматор (электрическую схему, выполняющую операцию двоичного сложения) — один из основных компонентов любого компьютера. Автором идеи был Дж. Стибиц (рис. 1.44), который первую свою машину назвал Model К (рис. 1.45), потому что большая ее часть была сконструирована на кухонном столе. Принцип ее действия заключался в следующем: если два реле активны (например, означающие «3» и «6»), то они активизируют третье реле, значение которого равно их сумме (т. е. «9»).

«Bell Laboratories» со-

Рис. 1.44. Дж. Стибиц

Рис. 1.45. Model К

Тогда же Стибиц разработал вычислительную машину «Белл-1» на электромагнитных реле, способную оперировать с комплексными числами, а в 1940 г. устроил эффектное зрелище на заседании американского математического общества в Дорт- мунте (штат Нью-Гемпшир).

Оставив свой компьютер дома, в Нью-Йорке, он взял с собой телеграфный аппарат, который подсоединил к компьютеру через телефонную линию. Далее он излагал задачу, которая телеграфом отсылалась на компьютер, и через короткий промежуток времени телеграф отпечатывал ответ, выданный компьютером. Впервые было продемонстрировано дистанционное управление вычислительной машиной.

В Нью-Йорк из Дортмунта по телеграфу было передано два комплексных числа, произведение двух чисел было получено на телетайпе в городе Дортмунте в зале заседания. Демонстрация имела большой успех. Среди участников заседания были Н. Виннер — «отец кибернетики» и Дж. Моучли, создавший позднее компьютер, считающийся первым в мире универсальным электронным компьютером.

В 1942 г. была сконструирована машина «Белл-Н», автоматически управляемая программой (машина «Белл-1» автоматического управления не имела), кроме того, в этой машине впервые была применена встроенная система обнаружения ошибок, останавливающая процесс вычислений, если не срабатывало реле.

Каждая новая разработка Дж. Стибица была шагом к созданию универсальной цифровой вычислительной машины. В 1942— 1944 гг. построена вычислительная машина «Белл-Ш» с управлением при помощи программы, записанной на перфоленте, машина содержала устройство умножения, средства автоматического просмотра таблиц, записанных на бумажную перфоленту, и запоминающее устройство на 10 слов. По образцу «Белл-111» был построен релейный калькулятор «Белл-1У».

Последней релейной машиной, построенной Дж. Стибицем была машина «Белл-У». Она оперировала семиразрядными десятичными числами, выполняла сложение (0,3 с), умножение (1 с) и деление (2,2 с). Прогрессивные черты компьютера — арифметика с плавающей точкой, многопроцессорная система.

Третий крупный проект 40-х гг. XX в. — проект Г. Айкена (рис. 1.46) — реализован в 1939—1944 гг. В 1944 г. машина «МАРК-1» (рис. 1.47) передана в эксплуатацию Гарвардскому университету, где эксплуатировалась в течение 15 лет. В качестве элементной базы при создании машины использовались детали перфорационных устройств, выпускавшиеся фирмой 1ВМ (США). Машина была создана с использованием и релейных и механических элементов.

Машина выполняла пять операций — четыре арифметических и операцию отыскания в таблицах требуемых величин. Скорость движения перфоленты составляла 200 шагов в минуту. За один шаг перфоленты выполнялись операции сложения и вычитания (0,3 с) Операции умножения и деления производились соответственно за 5,7 и 15,3 с. В машине использовалась десятичная система счисления.

Все переключатели, применяемые в машине, были выполнены на электромагнитных реле. Для пересылки данных использовался один канал, по которому передавались переключающие импульсы, имеющие амплитуду 50 В. Привод механических уст-

Рис. 1.46. Говард Айкен

Рис. 1.47. МАРК-1

ройств осуществлялся через систему зубчатых передач от одного мотора мощностью 5 л. с.

В 1947 г. в лаборатории Гарвардского университета создана вычислительная машина МАРК-Н, полностью на релейных элементах (13 тысяч реле), но это уже была дань прошлому, так как к этому времени уже созданы первые электронные компьютеры, имевшие неизмеримо большие возможности совершенствования структуры и высокое быстродействие.

МАРК-II создавалась по заказу Пентагона для морского испытательного полигона, имела два сумматора, четыре множительных устройства и устройства для вычисления шести алгебраических функций. Для ввода команд и чисел использовалось 12 механизмов. Машина оперировала с десятиразрядными десятичными числами. Сложение выполнялось за 0,2 с, умножение за 0,7 с.

Последний крупный проект программно управляемой релейной машины РВМ-1 выполнен в Советском Союзе. Машина была создана по проекту Н.И. Бессонова. Проект запоздал, но оказался настолько удачным, что по быстродействию мог соперничать с электронными вычислительными устройствами (умножение двух чисел с плавающей точкой с 27-разрядной мантиссой и шестиразрядным порядком производилось за 50 мс против 700 мс у наиболее быстродействующего релейного компьютера «МАРК-Н»),

Дальнейшее повышение скорости вычислений могло произойти только в результате перехода на электронные схемы.