Глава 1 _2015

41

внешнего обмена. Планировалось иметь широкий спектр устройств ввода-вывода. В качестве основного устройства вывода использовался карточный перфоратор, кроме него предполагалось выводить результаты вычислений на бумагу, а также вы-

давливать их на металлические пластинках, чтобы в дальнейшем можно было печатать таблицы без ошибок, вносимых типографскими наборщиками. Предполагалось еще сконструировать и подключить к машине механический графопостроитель.

Даже по современным меркам проект аналитической машины выглядит весьма внушительно. Бэббидж предложил множество оригинальных технических решений (например, схему сквозного переноса), которые оставались актуальными почти сто лет. В сравнении с первой электронной вычислительной машиной ENIAC, построенной в 1945 году, проект Бэббиджа имел ряд принципиальных преимуществ. Например, в ENIAC программа программа вводилась не с перфокарт, а коммутировалась переключателями и соединительными штеккерами.

К сожалению, аналитическая машина, как и ращностная, так и осталась на бумаге. Основная причина та же — отсутствие технологии точной механической обработки деталей; для приведение в движение длинной цепи шестеренок требовалась слишком большая сила. Большую роль сыграл и субъективный фактор. По мнению историка науки Поварова «...неуспех проекта был обусловлен скорее деловыми и личными причинами, нежели собственно техническими. Как часто бывает, судьба изобретения тесно сплелась с судьбой изобретателя. Бэббидж был ученый-романтик, стремившийся все время вперед, к неведомому и небывалому. Его гениальная интуиция легко схватывала принцип решения, но он не всегда учи- тывал практические трудности исполнения, не достигнув одного, спешил к другому».

По чертежам и описаниям Быббиджа впоследствии было построено несколько образцов аналитической машины. Первая умень-

42

шенная реализация предпринята шведами отцом и сыном Шютцамив 1854 г., еще при жизни Бэббиджа. Машина весила около 1 т и содержала 4320 деталей, на всемирной выставке в Париже ей была присуждена золотая медаль. В 1876 г. в США Джордж Грант построил разностную машину, содержащую 15 тыс. деталей и имевшую в длину 2.4 м в длину и 1.5 м в высоту, весом 900 кг. Машина проработала 20 лет, а затем была передана в музей.

Сын Чарльза Бэббиджа Генри в 1906 году реконструировал по чертежам отца часть аналитической машины — арифметическое устройство и устройство печати результатов с точностью 29 знаков. Эта модель в настоящее время хранится в Научном музее Лондона. В 1969 году фирма IBM изготовила для музея полномасштабный макет аналитической машины, но этот макет изображал только внешний вид устроуства и был неработоспособным.

Проектирование разностных машин продолжалось вплоть до 40- х годов XX века, когда надобность в них отпала, так как табулирование функций стало производиться не с помощью специализированных механизмов, а по машинным программам на универсальных компьютерах.

тории программистом стала женщина, и не кто-нибудь, а единственная дочь великого английского поэта Августа Ада Байрон, по мужу графиня Лавлейс (Lovelace, Ada; 1815—1852 ).

Ада получила прекрасное воспитание, была талантливым музыкантом, знала несколько иностранных языков, увлекалась математикой. В 19 лет она познакомилась и подружилась с Чарльзом Бэббиджем, считала себя его ученицей и помощницей. Поскольку Бэббидж был сильно занят чертежами, Ада, обладавшая прекрасным слогом и ясностью мышления, считала своим долгом популяризировать идеи учителя. Когда в 1842 году вышла статья итальянского инженера Л.Ф.Менабреа с техническим описа-

43

нием аналитической машины, составленным по записям лекций Бэббиджа в Италии, Ада вызвалась перевести ее на английский язык и снабдить комментариями. В этих «комментариях переводчика» она проанализировала основные понятия программирования, такие как простой цикл, цикл в цикле, рабочая переменная, условная переда- ча управления и т. д. В заключение

Ада Лавлейс приводился пример достаточно слож- (1815—1852) ной программы для аналитической ма-

шины, вычисляющей числа Бернулли1. Хотя объем комментариев более чем в два раза превысил объем самой статьи, Ада скромно подписалась инициаломи «AAL». Эта была ее единственная на- учная работа, но этой работой она навсегда вписала свое имя в историю науки.

«Несколько страниц, написанных в ночь перед дуэлью Эваристом Галуа, открыли миру гениального математика. Единственная песнь — «Марсельеза», сочиненная капитаном Руже де Лилем, сделала его имя бессмертным. Составленные 28-летней графиней Августой Адой Лавлейс примечания к статье итальянского инженера Л.Ф.Менабреа дают основания считать ее первой программистской, чье имя навсегда останется в истории вычислительной мтематики и вычислительной техники».

1Программа Ады Лавлейс содержит 25 шагов, она составлена очень изящно, минимизируя память и перфокарты. Для того, чтобы проверить, насколько правильно написана эта программа (отладить ее на машине автор не имела возможности), в 1978 году в СССР был поставлен эксперимент. Программу перевели на язык Фортран, для чего потребовалось 85 операторов, и протестировали на компьютере. Оказалось, что в программе Ады Лавлейс содержится одна алгоритмическая ошибка и одна опечатка. После их исправления программа заработала правильно.

званное им табулятором. Перфокарты в табуляторе ощупывались стержнями на пружинках, при наличии отверстия стержень проходил через него и опускался в чашечку со ртутью, замыкалась электрическая цепь и срабатывал соответствующий электрический счетчик импульсов. Число счетчиков в табуляторе менялось от 32 до 120, поэтому за один пропуск колоды карт получалась статистика по большому числу признаков.

Табуляторы Холлерита произвели настоящую революцию в статистике. Результаты следующей переписи 1890 года, проведенной с их помощью, были получены всего через два года, после этого началось победное шествие перфокарт и табуляторов по планете.

46

Mashines Company", которая после ряда реорганизаций полу- чила в 1924 г. название "International Business Mashines", сокращенно IBM. Постоянно развиваясь, IBM стала самой могущественной корпорацией в компьютерном мире, прозванной за любимый фирменный цвет "голубым гигантом". На протяжении почти всего XX

века фирма IBM определяла лицо вычислительной техники, и мы в своем историческом обзоре еще не раз с нею столкнемся.

кий сумматор, использующий ступенчатый валик Лейбница, в 1911 г. табулятор дополняется печатающим устройством, затем создаются модели, способные вычитать и умножать. Табуляторы становятся очень сложными техническими устройствами, насчитывающими до 100 000 деталей, а общая длина соединительных проводов в них достигала 5 км

В усовершенствованом виде табуляторы могли использоваться не только для статистических приложений, но и для выполнения простых вычислений в экономике. В 20-х годах XX века сформировалась целая отрасль промышленности, занимавшаяся производством и применением счетно-перфорационной (иначе называемой счетноаналитической) техники. Общее число счетно-аналитичес- ких комплексов, куда кроме табуляторов входили перфораторы, контрольники, сортировки и т. п. к 30-м годам достигло 6-8 тыс. шт. Перфокарты расходовались сотнями миллионов, на их изготовления уходили целые леса.

47

Бэббиджа была изначальо ориентирована именно на это направление, поэтому перфокарты в

ней использовались в основном для хранения программы, которая могла быть при этом сколь угодно длинной и сложной.

Другое направление — экономические расчеты. Алгоритмы вы- числений в них как правило предельно просты, в бухгалтерии, например, вообще не используется операция вычитания, зато исходных данных очеь много, причем эти данные однородны по структуре. Для таких расчетов табулятор оказался идеальным устройством. Программа вычислений в нем заранее набиралась штеккерами на коммутационной доске, а перфокарты, которые табулятор "пожирал" со скоростью до 10 000 шт. в час, содержали однородные исходные данные, например, зарплату одного сотрудника за один рабочий день.

На базе счетно-перфорационных машин в 30-е годы были организованы "фабрики вычислений" — машиносчетные станции, которые обслуживали сразу множество учреждений, банков, начисляя зарплату, пенсии, коммунальные платежи, механизируя работу централизованных бухгалтерий.

48

Крупная машиносчетная станция выглядила как промышленное предприятие. В перфорационном зале десятки девушек с невероятной скоростью стучали по клавишам, перфокарты тысячами укладывали на тележки и везли в табуляторный цех. Там стоял лязг и грохот, гудели моторы сортировок, стучали рычаги табуляторов, из печатающих устройств медленно выползали широкие бумажные ленты с ровными рядами цифр. Ленты потом разрезали на маленькие лоскутки и раздавали работникам обслуживаемых учреждений как расчетные листки к зарплате. Спросите своих бабушек и дедушек, они эти листки хорошо помнят.

Табуляторы оказали очень большое влияние на последующее развитие вычислительной техники. Первые поколения электронных компьютеров унаследовали конструкцию их устройств ввода-вы- вода, перфокарта Холлерита долгое время, до появления дисплеев, оставалась основным носителем информации и символом информатики в целом. До сих пор ширина строки на алфавитно-цифро- вом дисплее равна 80 символам, как раз по размеру перфокарты, Формат многих языков программирования, например, Фортрана или Кобола, так и остался ориентированным на перфокарты, а колода перфокарт — это непосредственный предок современной реляционной базы данных.

В электромеханическую эпоху сформировался мировой рынок вычислительной техники, на котором кроме "голубого гиганта" IBM заняли свое место Hewlett-Packard, Remington Rand (США), Bull (Франция) и др, в СССР был построен первый завод счетно-анали- тических машин (САМ) в Москве. Сформировавшаяся промышленная структура стала тем фундаментом, на котором через несколько десятилетий возникнет индустрия электронных компьютеров.

49

1.8.Сложные электромеханические и релейные машины — предвестники ЭВМ

Как отмечалось выше, табуляторная техника в предвоенные годы как-то прикрыла нишу экономических расчетов, однако для сложных научно-технических расчетов они были малопригодны, явно устуая по вычислительным возможностям проекту аналитической машины Бэббиджа. Известно несколько попыток в полной мере реализовать принцип программного управления на электромеханической элементной базе, все они относятся к концу 30-х — началу 40-м гг. XX века. К ним относятся проекты Цузе, Айкена и Стибица.

жены талантливым немецким инженером Конрадом Цузе (Zuse, Kohnrad; 1910—1995) в 1938-1945 годах. Цузе начал работу над проектами вычислительных машин в 1934 году в возрасте 24 лет, еще ничего не зная о трудах Бэббиджа, с которыми он познакомился в 1937 году. В 1938 году он создает модель Z-1 на механи- ческих элементах, которая оказалась ненадежной, затем

50

системы счисления, однако операции условной передачи управления в машине не было. Скорость работы: сложение 0.3 с, умножение 4-5 с. Ввод исходных данных с клавиатуры, вывод — на световое табло из лампо- чек.

Условия работы Конрада Цузе никак не соот-

ветствовала гениальности его замыслов. Работая в гитлеровской Германии в годы второй мировой войны, он был отрезан от всех источников информации и работал в одиночестве, превратив в мастерскую одну из комнат родительского дома. Когда союзники начали бомбить Берлин, большинство конструкций, в том чиле Z-3, сгорело. Осталась лишь незаконченная модель Z-4. Погрузив ее на тележку, Цузе вместе с потоком беженцев отправился на юг Германии, в Баварские Альпы, где стал дожидаться окон- чания войны. В это время в американцы начали охоту за немецкими учеными — участниками ракетного и атомного проектов, однако Цузе счастливо избежал пленения, спрятав свою машину

âсарае сельского дома.

Âпервые послевоенные годы Цузе, не имея средств и возможностей работать над проектированием вычислительных машин, был вынужден заниматься чисто теоретическими проблемами. Именно в это время он придумал первый в истории высокоуровневый язык программирования Plancalcul — «планирующее вычисление», о котором мы будем говорить в дальнейшем. Только в 1949 г ему удалось организовать собственную фирму «Zuse», в которой он наладил выпуск сначала релейных, а впоследствии и электронных вычислительных машин. Однако время было упущено, немецкую инициативу перехватила Америка.