Файл: Chapter1.pdf

Ãëàâà 1.  Äîýëåêòðîííàÿ

èñòîðèÿ âû÷èñëèòåëüíîé

òåõíèêè

 Ñîâðåìåííàÿ èñòîðèÿ âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí (òåïåðü ïðèíÿ-

òî ãîâîðèòü — êîìïüþòåðîâ) íàñ÷èòûâàåò ÷óòü áîëüøå ïÿòèäåñÿòè

ëåò, îäíàêî ó ýòîé èñòîðèè åñòü ïðåäûñòîðèÿ äëèíîé â íåñêîëüêî

âåêîâ. Íèêàêèå âåëèêèå èçîáðåòåíèÿ íå ðîæäàþòñÿ íà ïóñòîì ìåñ-

òå, ó íèõ âñåãäà åñòü ïðåäøåñòâåííèêè è ïðàðîäèòåëè. Çíàíèå èñ-

òîðèè íàóêè è òåõíèêè íåîáõîäèìî íå òîëüêî äëÿ îáùåé êóëüòóðû.

Èçâåñòíî, ÷òî ïðîãðåññ èäåò ïî ñïèðàëè è âñå íîâî堗 õîðîøî

çàáûòîå ñòàðîå. Â áóäóùèõ ïîêîëåíèÿõ êîìïüþòåðîâ íåïðåìåííî

ðåàëèçóþòñÿ (ðàçóìååòñÿ, íà íîâîé íàó÷íî - òåõíè÷åñêîé áàçå) èäåè,

íå íàøåäøèå äîñòîéíîãî âîïëîùåíèÿ äåñÿòêè ëåò íàçàä.

Íàø îáçîð äîýëåêòðîííîé èñòîðèè âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè

áóäåò î÷åíü êðàòêèì è ëèøåííûì î÷åíü ìíîãèõ èíòåðåñíûõ è æè-

âîïèñíûõ äåòàëåé.  Èíòåðåñóþùèõñÿ ýòèì âîïðîñîì áîëåå ãëóáîêî

ìû îòñûëàåì ê ïðåêðàñíûì ðóêîâîäñòâàì (Ñì. «Ëèòåðàòóðíûå ññûë-

êè è ìåòîäè÷åñêèå çàìå÷àíèÿ»). Ïðè ýòîì ìû îñâåòèì ëèøü ïðèí-

öèïèàëüíûå, óçëîâûå ñîáûòèÿ èñòîðèè, öåïü êîòîðûõ äàñò

âîçìîæíîñòü ïîíÿòü, ÷òî ñîçäàíèå ñîâðåìåííîãî êîìïüþòåðà — íå

÷óäî ñâåðõúåñòåñòâåííûõ ñèë, à çàêîíîìåðíûé ðåçóëüòàò òåõíè÷åñ-

êîãî òâîð÷åñòâà ïîêîëåíèé ó÷åíûõ è êîíñòðóêòîðîâ.

22

1.1. Îáùèé èñòîðè÷åñêèé ôîí

Ìîãëà ëè áûòü ÝÂÌ ïîñòðîåíà â ïðîøëîì èëè ïîçàïðîøëîì

âåêå? Êîíå÷íî íåò, ïîòîìó ÷òî òîãäà íå áûëî ñîîòâåòñòâóþùåé ýëå-

ìåíòíîé áàçû: ðàäèîëàìïû è òðàíçèñòîðû èçîáðåòåíû çíà÷èòåëüíî

ïîçæå. Âñÿêîå óñòðîéñòâî, â òîì ÷èñëå âû÷èñëèòåëüíîå, ñóùåñòâó-

åò íå ñàìî ïî ñåáå, à â îïðåäåëåííîì îêðóæåíèè, òåõíîëîãè÷åñêîì

êîíòåêñòå, íà ôîíå îáùåãî óðîâíÿ òåõíèêè ñâîåãî âðåìåíè.

Íà ðèñóíêå  èçîáðàæåíû îñíîâíûå ñîáûòèÿ èñòîðèè âû÷èñëè-

òåëüíîé òåõíèêè, î êîòîðûõ ìû áóäåì ãîâîðèòü ïîçæå, íà âðåìåí-

íîé îñè â êîíòåêñòå îáùåãî óðîâíÿ òåõíèêè.

 èñòîðèè âû÷èèñëèòåëüíîé òåõíèêè ìîæíî âûäåëèòü ÷åòûðå

ýïîõè.

Äîìåõàíè÷åñêàÿ ýïîõà 

— ñ äðåâíåéøèõ âðåìåí äî ñåðåäèíû

XVII âåêà. Ýëåìåíòíóþ áàçó âû÷èñëèòåëüíûõ óñòðîéñòâ òåõ ëåò

ñîñòàâëÿëè ïîäðó÷íûå ïðåäìåòû — êàìåøêè, ïàëî÷êè è ò. ï. Âåëè-

÷àéøèå äîñòèæåíèÿ äîìåõàíè÷åñêîé ýïîõè — ñ÷åòû è ëîãàðèôìè-

÷åñêàÿ ëèíåéêà.

Ìåõàíè÷åñêàÿ ýïîõà

Ýë-ìåõàíè÷. ýïîõà

Ýëåêòðîííàÿ ýïîõà

1600 ã.

1700 ã.

1800 ã.

1900 ã.

2000 ã.

1642

Ïåðâàÿ âû÷èñëè-

òåëüíàÿ ìàøèíà

(Ïàñêàëü)

1673

Àðèôìîìåòð

(Ëåéáíèö)

1887

Òàáóëÿòîð

(Õîëëåðèò)

1941

Ïåðâàÿ ðàáîòàþùàÿ

ïðîãðàììíî-óïðàâëÿåìàÿ

ìàøèíà

(Öóçå)

1944

Ìàøèíà

MARK-I

(Àéêåí)

1820-1834

Ïðîåêòû ðàçíîñòíîé è àíàëèòè÷åñêîé ìàøèí

(Áýááèäæ)

Îñíîâíûå ñîáûòèÿ äîýëåêòðîííîé èñòîðèè âû÷èñëèòåëüíîé

 òåõíèêè

23

Ìåõàíè÷åñêàÿ ýïîõà

. XVII è XVIII âåêࠗ âðåìÿ ðàñöâåòà òî÷-

íûõ ìåõàíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ. ×àñû, ìåõàíè÷åñêèå èãðóøêè, ïðè-

áîðû òåõ ëåò äî ñèõ ïîð ïîðàæàþò âîîáðàæåíèå. Èìåííî â ýòî

çîëîòîå äëÿ ìåõàíèêè âðåìÿ áûëè ñîçäàíû ïåðâûå êîíñòðóêöèè

âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí — ñóììèðóþùàÿ ìàøèíà Ïàñêàëÿ è àðèô-

ìîìåòð Ëåéáíèöà. Âåðøèíà ìåõàíè÷åñêîé ýïîõè — àíàëèòè÷åñêàÿ

ìàøèíà Áýááèäæà, ïî ñìåëîñòè èíæåíåðíûõ ðåøåíèé íà ñòîëåòèå

îïåðåäèâøàÿ ñâîå âðåìÿ. Îäíàêî, íåñìîòðÿ íà âñå ñâîå ñîâåðøåí-

ñòâî, ìàøèíà Áýááèäæà ïðîåêòèðîâàëàñü êàê ÷èñòî ìåõàíè÷åñêàÿ,

ïðèâîäèìàÿ â äâèæåíèå íåáîëüøèì ïàðîâûì äâèãàòåëåì.

Ýëåêòðîìåõàíè÷åñêàÿ ýïîõà.

 Òîëüêî â ïåðâîé òðåòè XIX âåêà

áûëè ïîñòðîåíû ýëåêòðè÷åñêèå ìàøèíû è íàñòóïèë âåê ýëåêòðè÷å-

ñòâà. Íàðÿäó ñ òåõíèêîé ñèëüíûõ òîêîâ, ïðèøåäøåé íà çàìåíó ïà-

ðîâûì ìàøèíàì, ñòàëà ðàçâèâàòüñÿ ñëàáîòî÷íàÿ.  1831 ã. Ä.Ãåíðè

â ÑØÀ è Ñàëüâàòîðå äåëü Íåãðî  â Èòàëèè èçîáðåëè ýëåêòðîìàã-

íèòíîå ðåëå. Ñíà÷àëà ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèå ýëåìåíòû áûëè î÷åíü

íåíàäåæíûìè è íåïîäõîäÿùèìè äëÿ ïîñòðîåíèÿ ñëîæíûõ ïðèáî-

ðîâ, íî óæå â êîíöå XIX âåêà ïîÿâèëàñü òåõíè÷åñêàÿ âîçìîæíîñòü

ïðåâðàòèòü ÷èñòî ìåõàíè÷åñêèå âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà â ýëåê-

òðîìåõàíè÷åñêèå, â êîòîðûõ ïåðåäà÷à ñèãíàëîâ îñóùåñòâëÿëàñü íå

ðåéêàìè è øåñòåðåíêàìè, à èìïóëüñàìè òîêà. Íà÷àëî ýëåêòðîìåõà-

íè÷åñêîé ýïîõè îòìå÷åíî èçîáðåòåíèåì òàáóëÿòîðà Õîëëåðèòà, à

êîíåö — ðåëåéíûìè âû÷èñëèòåëüíûìè ìàøèíàìè òèïà MARK.

Ýëåêòðîííàÿ ýïîõà. 

Öàðñòâî ýëåêòðîìåõàíèêè â òåõíèêå áûëà

íåäîëãèì — ìåíüøå ñòîëåòèÿ.  íà÷àëå XX âåêà áûëè èçîáðåòåíû

ïåðâûå ýëåêòðîííûå ïðèáîðû — ðàäèîëàìïû. Âàêóóìíûé äèîä

ïðåäëîæåí Ôëåììèíãîì (Âåëèêîáðèòàíèÿ, 1904 ã.), òðèîä — Ëè äå

Ôîððåñòîì (ÑØÀ, 1906 ã.). Ê ñåðåäèíå 30-õ ãã. ýëåêòðîííûå ëàìïû

ñòàëè ïðèìåíÿòüñÿ âî âñåõ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ, îäíàêî

èõ èñïîëüçîâàíèå â âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêå ñòàëî âîçìîæíûì ëèøü

ïîñëå èçîáðåòåíèÿ òðèããåðà — ðàäèîñõåìû ñ äâóìÿ óñòîé÷èâûìè

ñîñòîÿíèÿìè, êîòîðàÿ ïðèøëà íà ñìåíó ýëåêòðîìàãíèòíîìó ðåëå.

Òðèããåð áûë ñîçäàí íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà Ì.À.Áîí÷-Áðóåâè÷åì

(ÑÑÑÐ, 1918 ã.) à òàêæå Ó.Ýêêëçîì è Ô.Äæîðäàíîì  (Âåëèêîáðèòà-

24

íèÿ, 1919 ã.). Íà åãî îñíîâå â 20-õ è 30-õ ãîäàõ áûëè ïîñòðîåíû

îñíîâíûå ñîñòàâëÿþùèå âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè — ðåãèñòðû,

ñ÷åò÷èêè, ëîãè÷åñêèå ñõåìû. Òàêèì îáðàçîì, ê 40-ì ãîäàì áûëà ñî-

çäàíà ýëåìåíòíàÿ áàçà ýëåêòðîííîé âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè, è âñêî-

ðå, â 1945 ãîäó, áûëà ñîçäàíà ïåðâàÿ ÝÂÌ

Ðàäèîëàìïû òûñÿ÷åêðàòíî óñêîðèëè ðàáîòó âû÷èñëèòåëüíûõ óñ-

òðîéñòâ, íî î÷åíü ñêîðî ñòàëè îùóùàòüñÿ èõ ïðèíöèïèàëüíûå íå-

äîñòàòêè: íèçêàÿ íàäåæíîñòü, ãðîìîçäêîñòü è áîëüøîå ïîòðåáëåíèå

ýíåðãèè. Ëàìïîâûå êîìïüþòåðû 50-õ ãîäîâ íàñ÷èòûâàëè äåñÿòêè

òûñÿ÷ ëîãè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, è ýòî áûë åñòåñòâåííûé ïðåäåë èõ

ñëîæíîñòè, òàê êàê áîëåå ãðîìîçäêèå êîíñòðóêöèè ïðîñòî íåâîç-

ìîæíî çàñòàâèòü ðàáîòàòü. Íî âîò íà ñìåíó ðàäèîëàìïàì â êîíöå

50-õ ãîäîâ ïðèøëè òðàíçèñòîðû, êîòîðûå ñî âðåìåíåì ñòàíîâèëèñü

âñå ìåíüøå è ìåíüøå. Íàñòóïèëà ïîðà ìèêðîýëåêòðîíèêè, êîãäà

áûëè ïðàêòè÷åñêè ñíÿòû îãðàíè÷åíèÿ íà ñëîæíîñòü ýëåêòðîííûõ

óñòðîéñòâ: ñîâðåìåííûå ìèêðîñõåìû íàñ÷èòûâàþò ìèëëèîíû äèñ-

êðåòíûõ ýëåìåíòîâ. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîðûâ 70-õ ãîäîâ îêàçàëñÿ

ñòîëü ñóùåñòâåííûì, ÷òî åãî íàçâàëè ìèêðîïðîöåññîðíîé ðåâîëþ-

öèåé. Ýòà ðåâîëþöèÿ ïðîäîëæàåòñÿ è ïî ñåé äåíü, ÷èñëî òðàíçèñòî-

ðîâ â îäíîé ìèêðîñõåìå ïðîäîëæàåò óäâàèâàòüñÿ êàæäûå ïîëòîðà-äâà

ãîäà (òàê íàçûâàåìûé çàêîí Ìóðà), êàê äîëãî òàê áóäåò — ïîêà íå-

èçâåñòíî.

Âìåñòå ñ òåì ìèêðîïðîöåññîðíàÿ ðåâîëþöèÿ íå îçíà÷àåò ñìåíó

òåõíîëîãè÷åñêîé ýïîõè. Ìèêðîñõåìû, êàê áû íå ðîñëà èõ ñëîæíîñòü,

ñîñòîÿò èç òåõ æå ñàìûõ áàçîâûõ àêòèâíûõ ýëåìåíòî⠗ ýëåêòðîí-

íûõ òðàíçèñòîðîâ. À òðàíçèñòîð — îí è åñòü òðàíçèñòîð, äàæå åñëè

ðàçìåðû åãî èçìåðÿþòñÿ äîëÿìè ìèêðîíà. Íîâàÿ, ïîñòýëåêòðîííàÿ

ýïîõà íàñòóïèò òîãäà, êîãäà íà ñìåíó òðàíçèñòîðàì ïðèäóò ïðèíöè-

ïèàëüíî íîâûå àêòèâíûå ýëåìåíòû. Ïðîãíîçû íà ýòîò ñ÷åò ñàìûå

ðàçíîîáðàçíûå. Áîëüøèíñòâî ó÷åíûõ ñêëîíÿåòñÿ ê òîìó, ÷òî ýëå-

ìåíòíàÿ áàçà áóäóùèõ êîìïüþòåðîâ áóäåò îïòè÷åñêîé, áîëåå ðàäè-

êàëüíûå ãîâîðÿò î áèîëîãè÷åñêèõ ýëåìåíòàõ, íî ïîêà âñå ýòî —

ëèøü ôóòóðèñòè÷åñêèå ðàññóæäåíèÿ. Æèçíü ïîêàçûâàåò, ÷òî äîëãî-

ñðî÷íîå ïðîãíîçèðîâàíèå íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî ïðîãðåññà — âåùü

íåíàäåæíàÿ.

25

Òàêîâ â îáùèõ ÷åðòàõ òåõíèêî-èñòîðè÷åñêèé ôîí, íà êîòîðîì

ïðîèñõîäèëî è ïðîèñõîäèò ñîçäàíèå âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè. Òå-

ïåðü îáðàòèìñÿ ê êîíêðåòíûì ôàêòàì.

2.2. Ïðîñòåéøèå öèôðîâûå

âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà —

àáàê è ñ÷åòû

Ñàìûìè âàæíûìè àðèôìåòè÷åñêèìè îïåðàöèÿìè ñ òî÷êè çðå-

íèÿ îáðàçîâàííîãî ÷åëîâåêà äðåâíåãî ìèðà — êóïöà èëè ñáîðùèêà

íàëîãîâ,— áûëè ñëîæåíèå è âû÷èòàíèå. Òðóäíî ïðåäñòàâèòü ñåáå,

êàê ñ íèìè ìîãëè áû ñïðàâèòüñÿ, ñêàæåì, ðèìëÿíå, ïîëüçóÿñü òîëü-

êî ïðèíÿòîé ó íèõ íåïîçèöèîííîé ñèñòåìîé ñ÷èñëåíèÿ. Ïîïðîáóé-

òå, íàïðèìåð, ðåøèòü òàêóþ ïðîñòåíüêóþ çàäà÷êó ñ ðèìñêèìè

öèôðàìè:

 MCMXCVI + CCLXIV = ?

Ê ñ÷àñòüþ, óæå äðåâíèå ðèìëÿíå ðàñïîëàãàëè ïðîñòåéøèì ïðè-

ñïîñîáëåíèåì äëÿ óñêîðåíèÿ ñ÷åòà, îñíîâàííûì íà ïîçèöèîííîé

ñèñòåìå ñ÷èñëåíèÿ, êîòîðûé íàçûâàëñÿ àáàê. Àáàê ïðåäñòàâëÿåò ñî-

áîé äîùå÷êó, ðàçäåëåííóþ âåðòèêàëüíûìè ïåðåãîðîäêàìè íà íå-

ñêîëüêî îòäåëåíèé, ñîîòâåòñòâóþùèì îòäåëüíûì ðàçðÿäàì ÷èñëà â

ïîçèöèîííîé ñèñòåìå

ñ÷èñëåíèÿ.  îòäåëåíè-

ÿõ ïîìåùàëèñü êàìåø-

êè (ïî ëàòûíè

«êàìåøåê» —

«calculus», îòñþäà ïðî-

èñõîæäåíèå ñëîâ

«êàëüêóëÿöèÿ», «êàëü-

êóëÿòîð»).  ×èñëî èõ â

îòäåëåíèè ðàâíî çíà÷å-

íèþ ðàçðÿäà è ìîæåò

ìåíÿòüñÿ (â äåñÿòè÷íîé

Äðåâíåðèìñêèé àáàê