С древних времен люди решали задачи подсчётов вручную: считали на пальцах, узелках, счетах, а позже появились первые логарифмические линейки и абаки. Со временем инженеры создали механические калькуляторы. В XVII–XVIII веках Блез Паскаль сконструировал свою «Паскалину» (1642 год) для сложения и вычитания, Готфрид Лейбниц – более универсальную счётную машину. Эти устройства уже автоматизировали сложение и умножение, но работали на ручном приводе и не были программируемыми. Кстати, само слово «компьютер» (от англ. compute – «вычислять») до середины XX века означало человека, выполняющего расчёты, а не электронную машину.
Аналитическая машина Бэббиджа и первая программистка
В XIX веке математик из Кембриджа Чарлз Бэббидж заложил основы программируемой вычислительной машины. Он спроектировал аналитическую машину – механический прототип компьютера с программным управлением и памятью, предназначенный для вычисления таблиц (проект датируется примерно 1830‑ми годами). Машина Бэббиджа так и не была построена при жизни изобретателя, но его идеи опередили своё время. А его соратницу Аду Лавлейс считают первым в мире программистом: она составила алгоритм для аналитической машины, демонстрируя, как машина может выполнять программу.
Краткая хронология
- 1830-е годы: Бэббидж разрабатывает аналитическую машину.
- 1938–1941: Германский инженер Конрад Цузе строит механические компьютеры Z1–Z3. Модель Z3 (1941) считается первым работоспособным программируемым компьютером.
- 1939: Американец Джон Атанасов и помощник Клиффорд Берри создают компьютер ABC (Atanasoff–Berry Computer) – прототип первого электронного компьютера (использовал электронные лампы и двоичную логику).
- 1944: В США заканчивается сборка электромеханического компьютера Harvard Mark I (IBM Automatic Sequence Controlled Calculator) под руководством Говарда Эйкена – первого программируемого компьютера США.
- 1945: Представлен ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) – первый полностью электронный цифровой вычислитель (создан Мочли и Эккертом).
- 1946–1949: Появляются первые компьютеры со хранимой программой. В работе фон Неймана «Первый проект отчёта о EDVAC» (1945) была предложена архитектура, по которой программа хранится в памяти машины. Эта «фон-неймановская» архитектура легла в основу всех последующих ЭВМ.
Гарвардский «Марк I» (1944)
Первая американская ЭВМ, «Гарвардский Марк I», была электромеханической: она состояла из сотен реле и двигателей, не имела электронных ламп. Разработка началась еще в 1937 году, а финансирование предоставила корпорация IBM. Машину ввели в строй летом 1944 года – она занимала всё пространство большого зала и весила несколько тонн. Память «Марк I» хранила десятичные числа на металлических дисках, а команды задавались перфолентами и перфокартами. Это было один из первых программируемых компьютеров, однако он крайне медлителен: сложение занимало около 0,3 секунды, умножение – почти 6 секунд. Для сравнения, современные микропроцессоры выполняют миллиарды операций в секунду.
ENIAC (1945): первый крупный электронный компьютер. Машина весила ~30 тонн и работала на 17 468 радиолампах. ENIAC мог выполнять порядка 5 000 сложений в секунду. В отличие от Марка I, он был полностью электронным, что позволило ему работать намного быстрее, но и выгорание ламп усложняло эксплуатацию. Это был поворотный момент: после ENIAC все последующие ЭВМ делались уже на электронной элементной базе и с хранимой в памяти программой.
Аллан Тьюринг и «машина Тьюринга»
Английский математик Алан Тьюринг в 1936 году показал, что достаточно абстрактного устройства (воображаемой бесконечной ленты и головки для чтения/записи) для решения любой алгоритмизируемой задачи. Его концепция машины Тьюринга стала фундаментальной для теории вычислений: она показала принцип универсальности компьютера. Сегодня её простая модель используется для оценки алгоритмической мощности компьютеров и даже квантовых ЭВМ.
Основные страны и учёные
Развитие ЭВМ шло в разных странах. В Великобритании первыми идеями заложили Бэббидж и Лавлейс (XIX век), а в 1930–40-х английский математик А. Тьюринг развил теорию вычислений. США внесли большой вклад: Джон Атанасов (ABC, 1939), Говард Эйкен (Mark I, 1944), Джон Мочли и Джон Эккерт (ENIAC, 1945). Американец Дж. фон Нейман участвовал в проекте ENIAC/EDVAC и предложил хранить программу в памяти – его имя носит привычная нам архитектура компьютера. В Германии Конрад Цузе первым объединил арифметику и логику в вычислителе (машины Z1–Z3) и создал язык Plankalkül. Также в СССР после войны С. Лебедев и коллеги сконструировали первые отечественные ЭВМ (например, МЭСМ в 1948 г.).
Что такое «компьютер» сегодня и раньше
Первоначально термин «компьютер» обозначал человека – специалиста, выполнявшего вычисления «вручную». Только после Второй мировой войны слово «компьютер» стало употребляться по отношению к машинам. Современный компьютер – это быстродействующее электронное устройство (с процессором и памятью на микросхемах), которое под управлением программы выполняет огромный объём операций. Первые ЭВМ были гигантскими, очень медленными и простыми по логике: у них не было жёстких дисков или оперативной памяти как у нас, программисты задавали инструкции перфокартами и лентой, а результаты часто выводились на бумагу . За последние десятилетия технологии прошли путь от таких «прадедушек» – наладки огромных машин – до карманных смартфонов и ПК.