XX wiek

Z1
 W 1936 roku Niemiecki wynalazca, Konrad Zuse rozpoczął budowę nad pierwszym komputerem opartym na binarnym systemie liczenia.

Z1, bo tak nazwał swoją maszynę, był nowatorskim urządzeniem.

 Zuse: 

-zastosował wysokowydajny sumator z jednokrokowymi przeniesieniami oraz precyzyjną obsługą wyjątków arytmetycznych,

-opracował pamięć, w której każda komórka mogła być adresowana z taśmy perforowanej (dziurkowanej) i mogła przechowywać dowolną informację,

-zaplanował wysokowydajną, binarną jednostkę zmiennoprzecinkową która pozwalała mu wykonywać obliczenia zarówno na liczbach bardzo małych 

jak i bardzo dużych

z wystarczającą precyzją.      

    

   Komputer składał się z cienkich metalowych arkuszy, a jego "procesor" posiadał częstotliwość 1Hz. Z1 posiadał pamięć z 64 słów, po 22 bity każde. Na końcu Konrad Zuse skonstruował jednostkę sterującą, która kontrolowała całą maszynę oraz zaimplementował urządzenia wejścia i wyjścia do przeliczeń pomiędzy systemami dziesiętnym i dwójkowym.

 

Komputer Z1 wygląda, jak praojciec układu scalonego.

Z2, Z3 i Z4

W kolejnych latach powstawały udoskonalone wersje komputera "Z". 

(Z2). Komputer "1" był dość zawodny, więc Konrad Zuse zbudował Z2., jak jego poprzednik, ale konstruktor zastosował w nim 800 przekaźników telefonicznych zamiast metalowych arkuszy.
Posiadał on taką samą pamięć

Jednostka arytmetyczna Z2 działała na 16-bitowych liczbach stałoprzecinkowych, ponieważ wynalazca chciał przetestować niezawodność przekaźników przy wykonywaniu obliczeń arytmetycznych. Niestety, fotografie i plany Z2 uległy zniszczeniu podczas alianckich nalotów bombowych.

(Z3)Przekaźniki zastosowane w Z2 okazał się niezawodne i Zuse ponownie je wykorzystał, tym razem w Komputerze Z3.

   Wspomagany przez innych ludzi i dotacje rządowe, w latach 1939-1941, Konrad stworzył Z3 w Methfesselstraße 7 w       Berlin-Kreuzberg. Udowodnił, że maszyna potrafi rozwiązywać bardzo złoże obliczenia

Konrad Zuse odbudował komputer Z3 w latach pomiędzy 1960 a 1961 w celu zademonstrowania działania tej maszyny, co miało uzasadnić jego patenty i pokazać światu dzieło jego życia. Tak jak swój pierwowzór odbudowany komputer Z3 skonstruowany został w całości z przekaźników. Pamięć Z3 (64 słowa po 22 bity każde) jest widoczna po stronie lewej na Fot.25. Konsola znajduje się z przodu, natomiast zmiennoprzecinkowa jednostka arytmetyki dwójkowej pojawia się po prawej stronie. Komputer Z3 mierzył około pięć metrów długości, dwa metry wysokości i 80 centymetrów grubości.

   Opracowany w latach 1943 - 1945 Z4 miał być z założenia produkowany seryjnie w 1000 sztukach, ale wojna i liczne bombardowania uniemożliwiły wykonanie tego śmiałego planu.

   Konrad Zuse uciekł z Berlina wraz ze swoją żoną i nieukończonym Z4.

Podczas transportu komputer został uszkodzony. W okresie od 1945 do1947 nie można było w żaden sposób odrestaurować uszkodzonego Z4. Konrad Zuse wykorzystywał nawet puszki po konserwach otrzymane od aliantów do naprawy elementów mechanicznej pamięci komputera Z4.

   W 1948 Eduard Stiefel z ETH-Zürich chciał założyć nowy instytut dla Matematyki Stosowanej. Deklarowanym celem Stiefela było rozwinięcie metod analizy numerycznej. W związku z tym poszukiwał on sposobu uzyskania dostępu do mocy obliczeniowej przewyższającej poziom osiągalny przez proste kalkulatory biurkowe. W celu poznania poziomu komputeryzacji w USA i Anglii,
wysłał tam Heinza Rutishausera i Ambrosa Speisera.

W 1949 roku Stiefel został poinformowany o Z4. Pojechał więc do Konrada i odkupił komputer. I tak Z4 trafił do ETH-Zürich.

Colossus

W czasie II Wojny Światowej Allan Turing, brytyjski kryptograf, opracował maszynę, której zadaniem było rozszyfrować Geheimfernschreiber - szyfr który był nadziej skomplikowany od Enigmy.
   W styczniu 1943 wraz z liczną grupą kolegów Turing rozpoczął budowę "Kolosa". Maszyna ta zawierała 1800 lamp elektronowych i została w pełni uruchomiona i przygotowana do pracy już w grudniu tego samego roku. Było to niesamowicie szybko, jak na tamte czasy. 
   COLOSSUS był jednym z pierwszych na świecie działających, programowanych komputerów cyfrowych. Lecz była to maszyna o specjalnym przeznaczeniu, która w rzeczywistości nadawała się do wąskiego zakresu zadań. Trzeba jednak przyznać, iż COLOSSUS pomimo tego, że był komputerem o specjalnym zastosowaniu, to jednak dowiódł on swojej wystarczającej elastyczności, aby można go było programować do wykonywaniu przeróżnych zadań.




Mark I


  W 1944 roku Howard H. Aiken zbudował Mark I, uważany za pierwszy cyfrowy komputer, jednakże jego architektura różni się nieco od nowoczesnych maszyn.
     Mark I został zbudowany z przełączników, przekaźników, obracających się wałków i sprzęgieł, a opisano go, iż wydaje dźwięki jak "cały pokój szydełkujących kobiet". Maszyna zawierała ponad 750000 elementów (w tym ponad 800 km przewodów z trzema milionami połączeń), miała długość ponad 15m, była wysoka na prawie 2,5m i ważyła w przybliżeniu 5000kg, a przy obsłudze tego kolosa pracowało 10 ludzi.
Maszyna ta była oparta na liczbach o długości 23 cyfr - kalkulator mógł dodać lub odjąć dwie takie liczby w ciągu 0.3 sekundy , pomnożyć je w ciągu 4 sekund i podzielić w 10 sekund.
Giganta uzywano do celow militarnych.




ENIAC


   ENIAC(czyli Electronic Numerical Integrator And Computer) to komputer, skonstruowany w latach 1943 - 1945 przez J.P. Eckerta i J.W. Mauchly'ego na uniwersytecie stanu Pensylwania w USA.

Do roku 1975 powszechnie uważany za pierwszy komputer, ale musiał ustąpić dla angielskiego Colossus'a.

   Maszyna była potężna. Ustawiona w prostokącie 12 na 6 m w kształcie litery U. 42 szafy z blachy stalowej - każda miała 3 m wysokości, 60 cm szerokości i 30 cm głębokości - były nafaszerowane 18 800 lampami elektronowymi szesnastu rodzajów; zawierały ponadto 6000 komutatorów, 1500 przekaźników, 50 000 oporników. Całość wymagała ręcznego wykonania 0.5 mln lutowań. Monstrum ważyło 30 ton i pobierało 140 kW mocy. Jego system wentylacyjny miał wbudowane dwa silniki spalinowe Chryslera o łącznej mocy 24 KM; każda szafa była wyposażona w ręcznie regulowany nawilżacz powietrza, zaś termostat zatrzymywał wszelkie działania, jeśli temperatura wewnątrz którejkolwiek z jego części przekraczała 48°C. Dalej, w pomieszczeniu przeznaczonym dla maszyny były trzy dodatkowe - również nafaszerowane elektroniką - jeszcze większe od pozostałych szafy przesuwne na kółkach, dołączane w miarę potrzeb w odpowiednim miejscu do zestawu. Stanowiły uzupełnienie czytnika i dziurkarki kart perforowanych.

   ENIAC posługiwał sie systemem dziesiętnym. Byl w stanie dokonywać obliczen na dziesięciocyfrowych liczbach dodatnich i ujemnych, z ustalonym położeniem przecinka dziesiętnego. Jego szybkość, zawrotna dla ówczesnych naukowców, wyrażała się pięcioma tysiącami dodawań takich liczb w ciągu sekundy. W razie potrzeby maszyna mogła pracować na liczbach "podwójnej precyzji" (dwudziestocyfrowych) o zmiennym miejscu położenia przecinka dziesiętnego; oczywiście, w takim wypadku działała wolniej, a jej pojemność pamięci odpowiednio malała. Podczas wykonywania tak wielu obliczeń dochodziło do częstych przepaleń lamp. Trzeba było wymieniać ok 50 lamp dziennie.

   ENIAC składał się z modułów. Wewnątrz szaf znajdowały się stosunkowo łatwo wymienialne panele, które można było szybko wymienić w razie awarii zawierające różne zestawy elementów elektronicznych. Taki typowy panel stanowiła np.dekada, mogąca rejestrować cyfry od 0 do 9 i generować przy dodawaniu sygnał przeniesienia do następnego takiego układu - to w pewnym sensie elektroniczny odpowiednik kół cyfrowych z siedemnastowiecznego sumatora Pascala. Podstawowymi elementami maszyny były akumulatory, które potrafiły "pamiętać" liczby dziesiętne, dodawać je i przekazywać dalej; każdy z takich akumulatorów zawierał 550 lamp elektronowych. Liczbę, przechowywaną akurat w danym akumulatorze, można było odczytać z układu zapalonych na czołowej części odpowiedniej szafy neonówek. Podczas budowy ENIAC'a Mauchly i Eckert wynaleźli wiele ulepszeń i nowych technologii, które zamierzali później zastosować w kolejnych maszynach. Na przykład jednym z głównych problemów giganta było to, iż nie posiadał on żadnej wewnętrznej pamięci jako takiej, lecz musiał być fizycznie programowany przy pomocy przełączników, kabli i tarcz cyfrowych co zajmowało wiele czasu.
Z czasem Eckert wpadł na pomysł użycia rtęciowych linii opóźniających jako pamięci dla komputera. Mniej więcej na początku roku 1944 Eckert napisał o tym artykuł do użytku wewnętrznego i w sierpniu 1944 wraz z Mauchly'em zaproponowali zbudowanie innej maszyny zwanej elektronicznym, automatycznym komputerem z dyskretnymi zmiennymi (EDVAC - Electronic Discrete Variable Automatic Computer).




EDVAC


   EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer) to pierwszy komputer przechowujący program.
   W sierpniu 1946 Mauchly i Eckert zaproponowali budowę nowej maszyny, zwanej elektronicznym, automatycznym komputerem z dyskretnymi zmiennymi. Niestety, chociaż projekt koncepcyjny komputera EDVAC był skończony do roku 1946, kilku kluczowych członków grupy opuściło projekt i zajęło się rozwojem własnej kariery, a maszyna nie została zbudowana i uruchomiona aż do roku 1952. Gdy ją w końcu ukończono, EDVAC zawierał w przybliżeniu 4000 lamp elektronowych i 10000 diod kryształkowych. Raport z roku 1956 pokazuje, iż bezawaryjny czas pracy komputera wynosił około 8 godzin.

Również wykorzystywany był do celów militarnych.
   Niektórzy uważają, że EDVAC nie był pierwszym komputerem przechowującym program, ponieważ został dość późno ukończony.Ale nie ma na to twardych dowodów.
   Mimo wszystko, pierwszy dostepny handlowo komuter (Universal Automatic Computer -UNIVAC I), został oparty na projekcie EDVAC.