Історія розвитку обчислювальної техніки

В середині 1930-х років Джон Атанасов, американський фізик і математик,  замислювався над проблемою автоматизації розв’язання великих систем лінійних алгебраїчних рівнянь.  Він намагався модифікувати калькулятор фірми ІВМ для розв’язку систем рівнянь, але через складність в роботі згодом відмовився від цієї ідеї. Ідеї та принципи створення цифрового комп’ютера прийшли до нього, як він згадує, зимнім вечором 1937 року в придорожній таверні. Пізніше він сформував суть цих принципів: в своїй роботі комп’ютер буде використовувати електроенергію і досягнення електроніки:

- його робота буде основана на двійковій, а не десятковій системі числення;

- основою запам’ятовуючого пристрою будуть конденсатори;

- будуть використані логічні електронні схеми.

11.jpg

Джон Атанасов (1903 - 1995)

Для реалізації проекту йому був потрібен талановитий винахідник, який добре знає електроніку. Таким винахідником став Кліфорд Едвард Беррі.

12.jpg

Кліфорд Беррі біля машини ABC

Проектування та конструювання комп’ютера здійснювалось з кінця 1939 року до середини 1942 року. Машина не була програмованою, і розроблялася тільки з метою розв'язання систем лінійних рівнянь (до 30х30). У 1942 році вона була успішно протестована. Пристрій для зберігання проміжних результатів на основі паперових карт був досить ненадійним, але робота над машиною була припинена через те, що Атанасов покинув Університет штату Айова, будучи призваним на військову службу у зв'язку з Другою світовою війною.

У числі особливостей комп’ютера АВС можна виділити використання електронних ламп і оперативної пам’яті на конденсаторах для зберігання проміжних результатів обчислень. У ABC вперше з'явилися деякі елементи близькі сучасних комп'ютерів, такі як двійкова арифметика і тригери. Недолік — відсутність програмування. Комп’ютер призначався тільки для операцій з розв’язання систем рівнянь. Машина так і не була повністю закінчена, за призначенням вона не використовувалася і популярності не набула.

13.png

Комп'ютер Атанасова-Беррі ABC

На основі розробок Атанасова Джон Моучлі та Джон Преспер Еккерт стровили і присвоїли собі авторство першого в світі комп'ютера - знаменитого ENIAC. Сталося це в 1946 році. Рішення Атанасова довести, що саме він є винахідником електронного цифрового комп’ютера, прийшло до нього у 1954 році після візиту адвокату з патентного бюро фірми ІВМ. Справа дійшла до суду. На суді Атанасов точно показав як працювала АВС, натискаючи на кнопки, заставляючи лампочки загоратися. 19 жовтня 1973 року рішеня було винесено і справедливість відновлена.

Комп'ютер Атанасова-Беррі за роботою:

Наступний крок у створенні обчислювальних машин теж припадає на роки другої світової війни.

В Англії була розпочата робота над створенням спеціалізованої обчислювальної машини для розшифрування секретних радіограм німецького вермахту.

Радіозв'язок між ставкою Гітлера і штабами десяти основних армійських угруповань здійснювався за допомогою найпотужнішого німецького шифратора Лоренц, який для кожного нового повідомлення застосовував новий код. На цей момент у Британії вже була побудована секретна електроно-механічна машина Turing Bombe, за допомогою якої було розшифровано код шифрувальної машини Егігма. Ця машина була спроектована та розроблена британським математиком Аланом Тьюрінгом (Alan Turing, 1912—1954 рр.). Але код Лоренца був суттєво складнішим та не піддавався розшифровці існуючими методами.

Нова машина була спроектована членом Британського королівського товариства професором Максом Ньюменом (Max Newman, 1897—1985 рр.) і виготовлена у 1943 році Т.Флауерсом машина Колоссус (Colossus) на 1500 електронних лампах запрацювала у Блетчлі-Парк, успішно вирішуючи поставлену задачу.

14.jpg

Макс Ньюмен

15.jpg

Томас Флауерс

До 1945 року в Англії було побудовано 10 Колоссусів, що дозволило розшифровувати тисячі повідомлень, серед яких були і найсекретніші листи Гітлера, Кессельринга, Роммеля.

Комп'ютер Colossus не мав електронної пам'яті, все його дані зберігалися на замкненій перфоленті, яка рухалася в зчитувальному пристрої зі швидкістю 80 км / год. При такій швидкості комп'ютер міг зчитувати і обробляти тільки 5000 символів в секунду, хоча продуктивності процесора вистачало і на обробку більшого потоку даних. На виході комп'ютер давав дані про ймовірне налаштування коліс шифрувальної машини, скорочуючи час дешифрування повідомлення до декількох годин замість декількох тижнів, які потрібні були б для ручного зламування повідомлення.

16.jpg

Colossus

Головний конструктор Colossus  Томмі Флауерс, який добре знав особливості роботи електронних ламп, з самого початку попереджав, що такі машини краще взагалі не вимикати, забезпечивши належне охолодження електроніки (найчастіше лампи відмовляли і «перегорали» в моменти включення / вимикання). Вже перші дні експлуатації машини повністю підтвердили правоту інженера, так що всі комп'ютери Colossus, одного разу включені, вже не вимикали аж до Дня перемоги.

В цілому за допомогою «Колосів» було дешифровано понад 63 мільйонів знаків телеграм німецького верховного командування, які «поставляли» 550 приблизно (співробітників, в точніше більшості своїй співробітниць) Блечли-Парк Плюс, звичайно ж, служби радіоперехоплення.

Після закінчення війни Вінстон Черчилль особисто підписав наказ про руйнування машини на частини, що не перевищували розміри людської руки. Вісім з десяти машин були демонтовані вже в 1945 році.

Два останнії комп'ютери перевезли в британську криптографічну службу, де ці комп'ютери використовувалися ще півтора десятка років для тренувальних і допоміжних криптографічних завдань. У 1959-1960 роках демонтували і дві останні машини, тоді ж були знищені і все робочі схеми-креслення комп'ютерів Colossus. При цьому сам факт існування таких видатних для свого часу обчислювальних пристроїв продовжували тримати в суворій таємниці ще багато років.

Лише в жовтні 2000 року влада Великоританії нарешті зважилась розсекретити інформацію про Colossus.

Сучасна реконструкція Colossus

Про події, які відбувалися в той час в Блетчлі-парку розповідає  художній фільм "Гра в імітацію":