Нулевое поколение – механические компьютеры (1642-1945)

Первым человеком, создавшим счетную машину, был французский ученый Блез Паскаль (1623-1662), в честь которого назван один из языков программирова­ния. Паскаль сконструировал эту машину в 1642 году, когда ему было всего 19 лет, для своего отца, сборщика налогов. Это была механическая конструкция с шестеренками и ручным приводом. Счетная машина Паскаля могла выполнять только операции сложения и вычитания.

Тридцать лет спустя великий немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) построил другую механическую машину, которая помимо сложения и вычитания могла выполнять операции умножения и деления. В сущности, Лейбниц три века назад создал подобие карманного калькулятора с четырьмя функциями.

Еще через 150 лет профессор математики Кембриджского Университета, Чарльз Бэббидж (1792-1871), разработал и сконструировал разностную машину. Эта механическая машина, которая, как и машина Паскаля, могла лишь складывать и вычитать, подсчитывала таблицы чисел для морской навигации. У этой машины был довольно интересный способ вывода информации: результаты выдавливались стальным штампом на медной дощечке, что предвосхитило более поздние средства ввода-вывода – перфокарты и компакт-диски.

Хотя его устройство работало довольно неплохо, Бэббиджу вскоре наскучила машина, выполнявшая только один алгоритм. Он потратил очень много времени, большую часть своего семейного состояния и еще 17 000 фунтов, выделенных пра­вительством, на разработку аналитической машины. У аналитической машины было 4 компонента: запоминающее устройство (память), вычислительное устрой­ство, устройство ввода (для считывания перфокарт), устройство вывода (перфо­ратор и печатающее устройство). Память состояла из 1000 слов по 50 десятичных разрядов; каждое из слов содержало переменные и результаты. Вычислительное устройство принимало операнды из памяти, затем выполняло операции сложения, вычитания, умножения или деления и возвращало полученный результат обратно в память. Как и разностная машина, это устройство было механическим.

 Преимущество аналитической машины заключалось в том, что она могла вы­полнять разные задания. Она считывала команды с перфокарт и выполняла их. Некоторые команды приказывали машине взять 2 числа из памяти, перенести их в вычислительное устройство, выполнить над ними операцию (например, сло­жить) и отправить результат обратно в запоминающее устройство. Другие ко­манды проверяли число, а иногда совершали операцию перехода в зависимости от того, положительное оно или отрицательное. Если в считывающее устройство вводились перфокарты с другой программой, то машина выполняла другой на­бор операций. То есть в отличие от разностной, аналитическая машина могла вы­полнять несколько алгоритмов.

Поскольку аналитическая машина программировалась на элементарном ас­семблере, ей было необходимо программное обеспечение. Чтобы создать это про­граммное обеспечение, Бэббидж нанял молодую женщину – Аду Августу Ловлейс, дочь знаменитого британского поэта Байрона. Ада Ловлейс была первым в мире программистом. В ее честь назван современный язык программирования – Ада.

В конце 30-х годов немец Конрад Зус сконструировал несколь­ко автоматических счетных машин с использованием электромагнитных реле. Ему не удалось получить денежные средства от правительства на свои разработ­ки, потому что началась война. Зус ничего не знал о работе Бэббиджа, его маши­ны были уничтожены во время бомбежки Берлина в 1944 году, поэтому его рабо­та никак не повлияла на будущее развитие компьютерной техники. Однако он был одним из пионеров в этой области.

Немного позже счетные машины были сконструированы в Америке. Машина Джона Атанасова была чрезвычайно развитой для того времени. В ней использовалась бинарная арифметика и информационные емкости, кото­рые периодически обновлялись, чтобы избежать уничтожения данных. К несчастью, эта машина так и не стала действующей.

Компьютер Джорджа Стибитса действительно работал, хотя и был примитивнее, чем машина Атанасова. Стибитс продемонстрировал свою машину на конференции в Дартмутском колледже в 1940 году. На этой конфе­ренции присутствовал Джон Моушли, ничем не примечатель­ный на тот момент профессор физики из университета Пенсильвании. Позднее он стал очень известным в области компьютерных разработок.