Великие изобретения
Шрифт:
Шотландец Джон Данлоп в 1885 г. снабдил колёса велосипеда пневматическими шинами из гуттаперчевого шланга. Он же придумал клапан, позволявший быстро накачивать колесо, но не выпускавший воздух обратно.
В конце XIX в. начался новый велосипедный бум. Одних только патентов на новые модели «быстроногое» каждый год выдавали тысячами!
В 1890 г. несколько фирм одновременно начали производство велосипедов с рамами замкнутой формы. С этого момента облик велосипеда уже практически сформировался, совершенствовались лишь отдельные узлы его конструкции.
Воздушный шар
Воздушный шар – см. Аэростат.
Вычислительная машина
Вычислительная машина – устройство или комплекс устройств, предназначенные для механизации и автоматизации вычислений и обработки информации.
Первые попытки создать устройство, производящее простые арифметические действия, были предприняты ещё в XVII в. Тогда была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные расчёты. В 1642 г. французский учёный Блез Паскаль сконструировал первую механическую счётную машину. Она представляла собой корпус, в котором находились оси с барабанами. Каждый барабан соответствовал одному разряду десятичного числа и на нём были нанесены цифры от 0 до 9. Когда один из барабанов совершал полный оборот, то следующий передвигался на одну цифру. На этой машине можно было складывать и вычитать.
Следующий шаг в конструировании счётных машин сделал немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц. В 1694 г. он сделал 12-разрядный арифмометр, который выполнял все математические операции.
Механизмы Паскаля и Лейбница не получили распространения из-за несовершенства их конструкций. Однако промышленная революция, рост производства и развитие торговли требовали создания вычислительных устройств.
Такой механизм в 1822 г. сконструировал английский учёный Чарлз Бэббидж. Его машина могла выполнять достаточно сложные математические вычисления, которые сводились к одной операции – сложению.
Впрочем, Бэббидж не остановился на достигнутом, а начал разрабатывать конструкцию гораздо более сложной машины, которая должна была стать предшественницей электронно-вычислительных машин (ЭВМ) XX в., но, к сожалению, изобретатель не довёл свою работу до конца.
Для ввода данных в машину Бэббидж предложил использовать перфокарты – листки плотной бумаги с пробитыми в них отверстиями. (Подобную идею до него реализовал в 1804 г. французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар, придумавший первый в мире ткацкий станок с программным управлением.)
Над устройством своей второй машины Бэббидж работал почти 40 лет и оставил потомкам более 200 чертежей её отдельных узлов. Но если Бэббиджа можно назвать конструктором вычислительной машины, то Аду Лавлейс, дочь английского поэта Байрона, можно назвать первым программистом. Она увлекалась математикой и техникой и создала первую программу, которая иллюстрировала работу механизма Бэббиджа.
Однако английское правительство, поначалу финансировавшее работы Бэббиджа, отказалось от этого дорогостоящего проекта.
Основной недостаток этой машины заключался в том, что она была механическим устройством, хотя электромеханическое реле, которое позже стало основным элементом ЭВМ, было уже изобретено.
Первым применил эти реле американец Герман Голлерит, сконструировавший в 1884 г. первую электромеханическую счётную машину, названную им табулятором. В 1890 г. изобретение Голлерита было использовано в 11-й переписи населения США. Скорость подсчёта данных возросла в сотни раз.
Голлерит продолжал совершенствовать свою машину и дальше, а в 1896 г. основал фирму, которая начала выпуск счётно-перфорационных машин. Впоследствии эта фирма объединилась с несколькими другими, и они образовали ныне широко известную корпорацию IBM, производящую персональные компьютеры и другую технику.
Дальнейшее конструирование вычислительных машин было немыслимо без применения электричества. В 1938 г. немецкий инженер Конрад Цузе создал первую в истории электронно-вычислительную машину на телефонных реле, в 1939 г. – модель Z2, а в 1941 г. – первую вычислительную машину Z3 с программным управлением, в которой использовалась двоичная система счисления. Однако эта машина была разрушена во время Второй мировой войны в 1944 г.
В 1930-х гг. в США конструированием релейных счётных машин занимался Говард Айкен. Его работу финансировала фирма IBM, и в 1944 г. машина «Марк-1» была закончена. Работой этой машины нужно было управлять, вводя команды с перфоленты.
После этого Айкен приступил к работе над машиной «Марк-2», которая была закончена в 1947 г. В ней уже не было механических деталей, выполняющих расчёты, все операции выполняли электрические реле. Числа в этой машине представлялись в двоичном коде.
Использовать в вычислительной машине электронные лампы предложил американский учёный Джон Мочли. В 1943 г. вместе с Преспером Эккертом он начал конструировать компьютер ENIAC, создание которого было завершено в 1946 г. Эта машина весила 30 тонн и состояла из 18 тысяч электронных ламп.
Быстродействие и надёжность этой машины были очень низки, но основным её недостатком было то, что она не могла хранить в памяти программы.
После окончания Второй мировой войны инженеры разных стран начали создавать вычислительные машины. В Англии в Манчестерском университете в 1948 г. был создан «Марк-1», в памяти которого уже могли храниться программы.
Эккерт и Мочли основали свою фирму, а в 1951 г. наладили серийный выпуск разработанных ими машин UNIVAC-1. В СССР в 1951 г. появилась первая советская ЭВМ, сконструированная под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева.
Одновременно изобретатели и учёные работали над языками программирования – то есть системами кодов, которыми можно было бы записывать программы.
Однако все сконструированные к 1951 г. вычислительные машины (их называют «машинами первого поколения») работали на электронных лампах, тогда как в 1947 г. был изобретён транзистор, работа которого могла заменить работу нескольких десятков электронных ламп. Появление транзисторов означало рождение нового – «второго поколения» вычислительных машин. В компьютерах также начали применять запоминающие устройства на магнитных сердечниках, которые могли хранить информацию сколь угодно долго. Впоследствии для хранения больших объёмов информации стали использовать магнитную ленту.