Как Холлерит применял перфокарты.
Изобретение перфокарт, которые были впервые удачно использованы с компьютером Германом Холлеритом и Джеймсом Пауверсом в 1890 году, которые работали в американском переписном бюро, было шагом к автоматизированному компьютеру. Они разработали устройства, способные считывать информацию, наносимую на карты автоматически, без помощи человека. Благодаря этому, количество ошибок при считывании значительно уменьшилось, скорость работы повысилась, и, что более важно, стек перфокарт мог стать легкодоступной памятью почти неограниченного размера. Более того, разные задачи могли бы храниться на стеках карт разного типа, и использоваться при необходимости.
Их преимущества вскоре были замечены частными компаниями, что привело к разработке улучшенных перфокарт используемых компьютерами, производимыми IBM, Ремингтон (да-да, теме же людьми, которые производят бритвы), Burroughs, и другими корпорациями. Эти компьютеры использовали электромеханические устройства, приводимые в движение электричеством, как колёсики в машине для сложения. Таки системы могли: подавать заданное количество карт автоматически, добавлять, умножать, и сортировать карты с напечатанными результатами.
По сравнению с современными компьютерами, эти машины были медленными, обычно обрабатывая 50-220 карт в минуту, каждая из которых содержала 80 десятичных цифр (символов). В то же время, однако, перфокарты были огромным продвижением вперёд. Они обеспечили появление метода работы в режиме интерпретации, и накопление памяти в огромных масштабах. Более чем через 50 лет после их первого использования, машины на перфокартах совершали большинство основных коммерческих вычислений и значительную часть научных компьютерных вычислений.
Электронные цифровые компьютеры.
Начало Второй Мировой Войны увеличило потребность в способностях компьютеров, особенно для военных нужд. Создавалось новое вооружение, для которого были необходимы таблицы траекторий и другие важнейшие данные. В 1942 Джон П. Экерт и Джон В. Мушли, и их ассистенты из Moore school Electrical Engineering of University of Pennsylvania решили создать высокоскоростной электронный компьютер для этой работы. Их машина известна как ENIAC (Электронный Числовой Интегратор и Калькулятор).
Размер числового “слова” ENIACa был 10 десятичных цифр, и мог перемножать двое таких чисел со скоростью 300 операций в секунду, для нахождения значения каждого результата, используя таблицу умножения, содержащуюся в его памяти. Из-за этого ENIAC был в 1,000 раз быстрее, чем предыдущее поколение релейных компьютеров.
ENIAC использовал 18,000 вакуумных трубок, занимал около 1,800 квадратных футов, и потреблял около 180,000 ватт. Он обладал устройствами для ввода/вывода перфокарт, одно устройство для перемножения, одно для деления/извлечения квадратного корня, и 20 для сложения, использующие десятичные вычислители, которые помогали устройствам сложения, и, кроме того, обладали быстрым откликом (0.0002 секунды) для считывания и записи на устройство памяти. Указания для выполнения существующих программ были занесены в отдельные секции ENIACa, объединенные вмести для создания “магистрали” потока информации.
Эти соединения надо было переделывать после каждого сеанса компьютерной обработки, вместе с существующими таблицами функций и переключателями. Эта техника: «ваш собственный провод» была неудобна (по очевидным причинам), и ENIAC мог считаться программируемым, только в очень широком смысле. Однако, он превосходно работал с теми программами, которые были разработаны специально для него.
Общепринято, что ENIAC считается первым успешным высокоскоростным цифровым компьютером (EDC), и он использовался с 1946 до 1955 года. Конфликт, появившейся в 1971, связанный с авторскими правами на основные цифровые компоненты ENIACa - заявление, что другой физик, Джон В. Атансоф уже использовал в основном те же самые идеи в более простом устройстве - вакуумной трубке, которую он сделал в 1930-ых в Колледже Штата Айова. В 1973 Атансоф выиграл суд в пользу своей компании.
Современные сохраняемые программы EDC
В 1945 очарованный успехом ENIACa математик Джон Фон Ньюман предпринял теоретическое изучение вычислений, которое показало, что компьютер должен обладать очень простой физической структурой, и при этом быть способным выполнить любой вид вычислений посредством запрограммированного контроля, без потребности непосредственных изменений в своём устройстве.
Фон Ньюман внес свой вклад в понимание того, как на практике должны быть устроены и созданы быстрые компьютеры. Эти идеи, обычно упоминаемые как технология “сохранения программы”, стали основой для будущих поколений высокоскоростных цифровых компьютеров и были использованы повсеместно.
Технология “сохранения программы” включает много особенностей компьютерного строения и функций помимо тех, что упоминались ранее. Сочетание этих особенностей делает супервысокоскоростные операции достижимыми. Впечатление может появиться, если вы поймёте, что значит 1,000 операций в секунду. Если каждая команда в течение работы программы использовалась 1 раз в последовательном порядке, никакой программист не сможет заставить компьютер напряженно трудиться.
Решение должны быть найдено, поэтому, каждая из частей программы (названными подпрограммами), должна использоваться неоднократно, таким образом, которым компьютеру будет выгоден. Также, очевидно, что было бы неплохо, если бы команды могли быть изменены, если бы в течение вычисления это было бы необходимо, и можно было бы заставить их вести себя по-другому. Фон Ньюман удовлетворил эти две потребности, сделав специальный вид машинных инструкций, названных “условной передачей управления” - которая позволила остановить последовательность выполнения программы и начать снова с любой точки, и, специально храня все программные инструкции вместе с данными в той же самой единице памяти, можно было, когда необходимо, заменить инструкции арифметически, тем же самым способом как данные.
В результате этих технологий, вычисления и программирование стали намного быстрее, более эластичными, и более эффективными в работе. Регулярное использование подпрограмм, позволяло не писать их для каждой новой программы, их можно было просто хранить в "библиотеках" и считывать в память только когда необходимо. Таким образом, большая часть рабочей программы могла быть собрана из библиотеки.
Память многоцелевого компьютера стала местом сборки, в котором были сохранены все части длинного вычисления, обрабатываемые по кусочкам, и соединяемые для вычисления конечных результатов. Компьютерный контроль остался только как "мальчик на побегушках" во всём процессе. Как только преимущество этого способа стало ясным, он стал общепринятой практикой.
Первое поколение современных запрограммированных ЭВМ, использующих эти усовершенствования, было построено в 1947. Эта группа включала компьютеры, использующие “память случайного доступа” (RAM), с памятью, предназначенной, для того чтобы обеспечить почти постоянный доступ к любой определённой части информации. Эти машины умели перфорировать карты или ленты для ввода/вывода и RAM со способностью в 1,000 слов и времена отклика 5 микросекунд (5*10-6 секунд). Некоторые из них могли умножать за 2 - 4 миллисекунды. Они были намного меньше чем ENIAC в размерах. Некоторые были размером с пианино и использовали только 2,500 электронных ламп, намного меньше, чем требовалось более раннему ENIACy. Первое поколение компьютеров, которые сохранили программы, сильно нуждались в обслуживании, достигалась приблизительно 70-80%-ая надежность операций (ROO), они использовались в течение 8 - 12 лет. Обычно их программировали в ML, хотя в середине 1950-ых был сделан прорыв в нескольких аспектах продвинутого программирования. Эта группа компьютеров включала EDVAC и UNIVAC - первые коммерчески доступные компьютеры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
