treszczenia wykładów - do komputerów przekaźnikowych

treszczenia wykładów - do komputerów przekaźnikowych

Zakres materiału przedmiotu Historia informatyki – część druga do maszyn przekaźnikowych
11. Polscy konstruktorzy maszyn liczących XIX wieku
12. Przekaźnik, telegraf, telefon
13. Maszyny różnicowe – Sheutzowie, Wiberg, Grant
14. Mechanografia – Hermann Hollerith i spisy powszechne
15. Konkurenci Holleritha i kontynuatorzy jego dzieła
16. Prąd elektryczny, żarówka, prąd zmienny i lampy elektronowe.
17. Początki automatyki – Leonardo Torres y Quevedo
18. Projekty maszyn liczących ery przekaźników – praktyczne zastosowania systemu binarnego,
standard elektromechanicznego kalkulatora powszechnego użytku, obwody komutacyjne,
maszyna Turinga.
19. Maszyny analogowe Vannevara Busha
20. Amerykańskie maszyny przekaźnikowe i maszyny Konrada Zuse
Ad 11. Abraham Izaak Stern (1769-1842) - polski wynalazca urodzony w Hrubieszowie, twórca
"machin rachunkowych" prezentowanych na posiedzeniach Warszawskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk i
na dworze cara Aleksandra I. Maszyna ukończona w 1812 roku wykonywała cztery działania arytmetyczne
(dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie), kolejna służyła do wyciągania pierwiastków
kwadratowych, wreszcie 30 kwietnia 1817 roku zaprezentował maszynę stanowiącą niejako skojarzenie
dwóch poprzednich, wykonywała bowiem wszystkie pięć działań.
Chaim Zelig Słonimski (1810-1904) - polski astronom, matematyk i wynalazca urodzony w
Białymstoku. Autor podręcznika matematyki oraz zbioru esejów związanych z astronomią. Maszyna licząca
do mnożenia, produkowana przez Słonimskiego, była oparta na udowodnionym przez niego twierdzeniu z
teorii liczb wykorzystującym własności pewnego rodzaju ułamków , zwanym Twierdzeniem Słonimskiego.
Opatentował ją w 1845 roku. Była prezentowana i nagradzana na wystawach w Królewcu (1844), w Sankt
Petersburgu (1845) oraz w Berlinie.
Izrael Abraham Staffel (1814-1885) - warszawski zegarmistrz i mechanik, twórca maszynki rachunkowej,
która wykonywała funkcje dodawania, odejmowania, mnożenia, dzielenia, podnoszenia do potęg i wyciągania
pierwiastków kwadratowych – opartej na zasadzie kół o zmiennej ilości zębów Poleniego - złożonej z siedmiu
zestawów walców wzajemnie sprzężonych. Wykonana po 10 latach prac, została zaprezentowana na
wystawie przemysłowej w Warszawie w 1845, następnie w Akademii Nauk w Petersburgu, gdzie uzyskała
równie wysokie oceny jak w Warszawie. W 1851 otrzymała medal na pierwszej wystawie międzynarodowej
w Londynie. Jedyny zachowany egzemplarz znajduje się w Muzeum Techniki w Warszawie.
Bruno Abdank-Abakanowicz (1852-1900) - matematyk, wynalazca i elektrotechnik polski. Zbudował
integraf - odmianę integratora, przyrząd służący do obliczania wartości liczebnej całek metodą graficzną opatentowany w 1880 i odtąd produkowany przez szwajcarską firmę Coradi.
Ad 12. Pierwszy przekaźnik elektryczny zbudowany został w 1831 r. przez amerykańskiego wynalazcęsamouka Josepha Henry’ego. Dawał możliwość nieograniczonego przedłużania linii elektrycznych poprzez
ciąg przekaźników zasilanych bateriami i połączonych elektromagnesami. Zastosowanie przekaźników
umożliwiło dynamiczny rozwój technik przekazywania informacji – przede wszystkim telegrafu i telefonu
– oraz udoskonalanie maszyn liczących.
Telegraf czyli urządzenie komunikacyjne, które pozwala na transmisję krótkich komunikatów przy pomocy
umownych znaków, stosowany był od XVIII wieku (telegraf optyczny Chappe’a). W XIX wieku
wynaleziono (i stosowano) kilka rodzajów telegrafu elektrycznego. Najpraktyczniejszy rodzaj telegrafu jest
dziełem Amerykanina Samuela Morse’a. W 1840 roku Morse wprowadził stosowany do dzisiaj kod
telegraficzny złożony z kropek i kresek (krótkie i długie impulsy) - tzw. alfabet Morse'a. Próbną linii
telegrafu jego pomysłu (Waszyngton – Baltimore) otwarto 24 maja 1844 roku. W 1847 roku aparatów
Morse'a użyto po raz pierwszy w Europie na liniach Hamburg - Cuxhaven i Brema - Bremerhaven. W 1850
Anglicy - bracia Brett - położyli linię telegraficzną przez kanał La Manche, w 1854 roku położono kabel
Korsyka - Sardynia, w 1860 roku Tulon - Algier. Po wielu próbach i niepowodzeniach dzięki energii C. W.
Fielda połączono też w latach 1857 - 1866 transatlantyckim podwodnym kablem telegrafu Europę z
Ameryką.
Telefon, w Bostonie w stanie Massachusetts w 1876 roku, opatentował Alexander Graham Bell
(współpracując z Thomasem A. Watsonem). Zasadniczym elementem urządzenia była cienka membrana,
która drgała pod wpływem ludzkiego głosu. Membranę Bell umieścił następnie w polu magnetycznym
elektromagnesu. Pod wpływem drgań zmieniało się pole magnetyczne, a przez to powstawały niewielkie
skoki napięcia. Na drugim końcu przewodu drgania prądu były ponownie zamieniane na drgania membrany.
Warto wiedzieć, że analogiczne urządzenie -niezależnie od Bella i prawdopodobnie nieco wcześniej skonstruowali Antonio Meucci, Philipp Reis oraz Elisha Gray.
Mikrofon elektromagnetyczny został niebawem zastąpiony (opatentowanym w 1877 przez T. A. Edisona)
mikrofonem węglowym, natomiast słuchawka używana w aparatach nadal działała w oparciu o efekt
elektromagnetyczny i stalową membranę. Początkowo do łączenia abonentów zatrudniano operatorów. Po
raz pierwszy telefonu z tarczą do wybierania numerów użyto w 1896 roku, a telefonu z klawiaturą w roku
1963.
Ad 13. Maszyny różnicowe, wymyślone przede wszystkim do drukowania tablic matematycznych i
astronomicznych, wykorzystywały do obliczania przybliżonych wartości funkcji metodę różnic
skończonych. Pomysł wykorzystania tej metody znajdujemy już w książce Johanna Müllera (opisującej
jego maszyny arytmetyczne). Twórcą pierwszego działającego (na dwóch rzędach różnic) prototypu i
planów maszyny na sześć rzędów różnic, konstruowanej przez Josepha Clementa, był Charles Babbage.
Jego prace zainspirowały kolejnych wynalazców XIX wieku.
Georg Schuetz (1785-1873), sztokholmski autor i wydawca, zbudował w 1834 roku makietę maszyny
różnicowej, aby zrozumieć zasadę jej działania. Jego syn Edward (1821-1880) zbudował na tej podstawie
działający model (dla trzech rzędów różnic, z drukarką mechaniczną). Zachęceni powodzeniem, zdobywszy
fundusze (z publicznej subskrypcji), Scheutzowie zbudowali w 1853 roku „Tabulator”, pracujący na
liczbach 15-cyfrowych, na czterech rzędach różnic. Zdobyli też patent. „Tabulator” został zakupiony przez
obserwatorium Dudley z Albany, stolicy stanu New York. Drugi egzemplarz maszyny Schuetzów pracował
w Anglii (w biurze Register Office) do 1914 roku.
Szwedzki wynalazca Martin Wiberg (1826-1905) , zbudował w 1859 roku „biurową” wersję maszyny
różnicowej, o pojemności identycznej jak maszyna Schuetzów. Wykorzystywał ją do układania wielu tablic
matematycznych.
Amerykański przemysłowiec i inżynier George B. Grant (1849-1917) w 1876 roku zbudował
(sfinansowaną dzięki darowiznom) maszynę różnicową, która mogła być poruszana z zastosowaniem pasa
transmisyjnego. Drugi egzemplarz, wykonany na zamówienie, był wykorzystywany przez 20 lat. Grant był
też producentem dwóch modeli biurowych maszyn liczących.
Ad 14. Mechanografia, czyli automatyzacja przetwarzania danych Zgodnie z Konstytucją Stanów
Zjednoczonych (1787) we wszystkich stanach Federacji, co dziesięć lat, przeprowadzić należało spis
powszechny, ustalający skład ludnościowy stanu. W pierwszym spisie, z 1790 roku, doliczono się 3 893 637
osób. Kolejne spisy powszechne dynamicznie rozwijającego się kraju, zawierające coraz więcej pytań
spisowych, dostarczały wielu interesujących danych statystycznych, ale ręczna obróbka tych danych
zajmowała coraz więcej czasu. Na opracowanie danych z 1870 roku potrzebowano siedmiu, a z 1880 roku
(50 262 000 osób) dziewięciu lat. Zagrażało to samej idei spisów powszechnych i wymagało zmiany metod
opracowywania danych.
Herman Hollerith (1860-1929) - amerykański wynalazca, inżynier górnik po Uniwersytecie Columbia,
jeszcze jako student pracował przy raporcie o przemyśle żelaza i stali, opracowując dane ze spisów
powszechnych. Postanowił zmechanizować przetwarzanie danych. W 1884 roku opatentował system
składający się z kart perforowanych i elektryczno-mechanicznych „tabulatorów”, analizujących dane zawarte
na kartach. Karty perforowane Holleritha miały postać prostokątów wykonanych z bristolu.. Wzdłuż
trzech boków prostokąta rozmieszczono trzy strefy informacji z wydrukowanymi polami, szerokości
czterech rzędów dziurek. Na środku karty umieszczane były dane osoby spisywanej Do robienia dziurek
przewidziano użycie szczypiec (jak do biletów kolejowych).
Elektryczny czytnik składał się z płyty stałej i płyty ruchomej. Płyta stała miała tyle zagłębień, ile
było kratek na karcie. W każdym wgłębieniu znajdowało się kilka kropel rtęci. Płyta ruchoma zaopatrzona
była w 240 metalowych igieł zamocowanych na sprężynach. Igły napotykające karton karty, odpychane były
do góry. Igły napotykające perforację stykały się z rtęcią, zamykając obwód elektryczny i posyłając impuls
do licznika, połączonego z danym zagłębieniem. Od 1887 roku sprzęt Holleritha był wykorzystywany w
szefostwie wojskowej służby medycznej do prowadzenia statystyki zdrowia personelu wojskowego.
Po wygraniu konkursu na opracowanie danych spisu z 1890 roku maszyny Holleritha przystąpiły do pracy w
lipcu 1990 roku. Liczbę ludności podano 16 sierpnia. Całkowite rozpracowanie spisu, w sposób znacznie
pełniejszy niż danych ze spisu 1880, zajęło prawie siedem lat. Hollerith wypożyczał swój sprzęt za opłatą
1000 $ rocznie, dodając karty (niemal po cenie kosztu). Jednocześnie przystępował do konkursów na spisy
powszechne w Kanadzie i krajach europejskich.
W 1889 roku pokazał swój „sprzęt statystyczny” na Wystawie Międzynarodowej w Paryżu. W latach
1890-91, podczas spisu powszechnego w Austrii, używane były maszyny zbudowane na patencie Holleritha,
wykonane w Austrii. W 1892 Hollerith obsługiwał spis powszechny w Kanadzie, zaś w 1893 – spis rolny w
USA. Od 1896 na sprzęcie Hermana Holleritha opracowywano spis powszechny w Rosji. Pracowało przy
nim 900 000 ankieterów, spisano 129 211 113 osób (w 44 językach). Szczegółowe analizy zajęły 9 lata
„czytniki-sortery” Holleritha udowodniły swoją uniwersalność. Sprzęt ten obsługiwał też spis powszechny
Stanów Zjednoczonych z 1900 (75 994 575 osób). Pracowało wówczas 311 tabulatorów, 20 sorterów, 1021
dziurkarek, zużyto 120 milionów kart.
Od 1888 roku Hollerith prowadził firmę Hollerith Tabulating System, gdzie wykańczał maszyny,
dostarczane przez podwykonawców. Był jedynym właścicielem swych patentów i swego przedsiębiorstwa.
W 1896 roku zarejestrował spółkę Tabulating Machine Co.W 1911 roku sprzedał TM Co. Charlesowi
Flintowi, który przekształcił ją w Computing Tabulating and Recording Co. W 1924 CTR zmieniło nazwę na
International Business Machines.
Ad 15. W Austrii, Otto Schaeffler, współpracujący z Hollerithem podczas obsługi spisu z 1981
roku, w 1895 roku opatentował „system programowany Schaefflera”, składający się z 77 liczników, 100
przekaźników, 240 czujników perforacji i 5 baterii elektrycznych. Kolejne spisy obsługiwały maszyny
austriackie.
Przedstawiciel francuskich służb spisowych współpracujących z Hollerithem podczas spisu z 1896
roku, inżynier Lucien March zaprojektował maszyny francuskie, przeznaczone do obsługi Francuskiego
Spisu Powszechnego w 1901 roku. Francuskie „liczniki-klasyfikatory” eliminowały używanie kart
perforowanych i zapewniały bezpośredni wydruk wyników. Dane wprowadzano z 60-przyciskowej
klawiatury.
W USA, James Powers, pracownik amerykańskiego Biura Spisowego, otrzymał zadanie
stworzenia sprzętu, który pozwalałby przetworzyć dane ze spisu 1910 roku (i następnych) bez maszyn TM
Co, nie naruszając patentów Holleritha. Powers zaprojektował 240-klawiszową dziurkarkę elektryczną,
pozwalającą zredukować personel spisowy oraz półautomatyczny tabulator z licznikami drukującymi. Nie
udała mu się konstrukcja maszyn sortujących. Budował też maszyny mechanograficzne przeznaczone do
stosowania w statystyce i zarządzaniu firmami handlowymi. Wynalazca norweski Friedrik Rosing Bull w
latach 1923-24 zmontował pierwsze „maszyny statystyczno-rachunkowe wykorzystujące karty perforowane i
liczniki elektromagnetyczne”, tabulatory drukujące i sortery pionowe. Patenty te pozwoliły najpierw w
Norwegii, a potem w Szwajcarii rozwinąć produkcję jedynego europejskiego przedsiębiorstwa (francuska
Groupe Bull), które mogło konkurować z amerykańskim sprzętem mechanograficznym.
Sprzęt mechanograficzny, wykorzystywany z początku jedynie do sortowania i filtrowania danych
spisowych, na początku XX wieku stał się użytecznym narzędziem wspomagającym handel, administrację i
zarządzanie biznesem
Podczas pierwszej wojny światowej sprzęt mechanograficzny był wykorzystywany
• - w USA - przy organizacji zaopatrzenia kraju i wojsk
• - w USA - dla przyśpieszenia tempa produkcji wojennej
• - w Niemczech - do przygotowania rajdów floty podwodnej na konwoje alianckie przemierzające
Atlantyk.
Ad 16. Thomas Alva Edison (1847-1931) – jeden z najbardziej znanych i twórczych wynalazców na
świecie, przedsiębiorca. W jego laboratoriach powstały: silnik i prądnica prądu stałego, fonograf i żarówka.
W 1886 roku, po udoskonaleniu żarówki Edison przekonał znanego finansistę J.P. Morgana i rodzinę
Vanderbiltów do założenia przedsiębiorstwa o nazwie Edison Electric Light Company, która w 1911 roku
została połączona z kilkunastoma innymi firmami działającymi w branży elektrycznej tworząc największą
obecnie na świecie spółkę kapitałową General Electric. Edison Electric Light Company była
przedsiębiorstwem które zbudowało pierwszą na świecie elektrownię oraz pierwszy elektryczny miejski
system oświetleniowy.
Nikola Tesla (1856–1943) – serbski inżynier i wynalazca, autor około 300 patentów, głównie rozmaitych
urządzeń elektrycznych, z których najsławniejsze to: silnik elektryczny, prądnica prądu zmiennego,
autotransformator, dynamo rowerowe, elektrownia wodna, bateria słoneczna, turbina talerzowa,
transformator Tesli (rezonansowa cewka wysokonapięciowa) i świetlówka. Nikola Tesla był m.in. twórcą
pierwszych urządzeń zdalnie sterowanych drogą radiową.
Sławę wynalazcy radia dzieli z Giuliemo Marconim (1874-1937) włoskim fizykiem i konstruktorem,
laureatem nagrody Nobla (1909 - za wkład w rozwój telegrafii bezprzewodowej).
John Ambrose Fleming (1849-1945) - Anglik profesor elektryk, szukał od 1901 roku sposobu, by fale
radiowe przenosiły drgania o częstotliwości głosu ludzkiego. Znalazł sposób „filtrowania” prądu zmiennego
wynajdując w 1904 roku pierwszą lampę elektronową, którą nazwał „diodą”. Jest to najprostsza z lamp
elektronowych, posiadająca tylko dwie elektrody - anodę i katodę. Katoda jest źródłem elektronów, a anoda
ich odbiorcą. Emisja z katody zachodzi pod wpływem wysokiej temperatury - katoda jest żarzona najczęściej
za pomocą prądu elektrycznego. Cechą charakterystyczną diody jest jednokierunkowy przepływ prądu
elektrycznego: w kierunku od anody do katody (elektrony poruszają się w kierunku odwrotnym), w sytuacji
gdy anoda ma potencjał dodatni względem katody.
W cztery lata później Lee de Forest (1873-1961) zbudował pierwszą lampę wzmacniającą – triodę –
składającą się z trzech elektrod – anody, katody i siatki. Trioda umożliwia sterowanie przepływem
elektronów z katody do anody przez zmianę napięcia na siatce – a zatem umożliwia budowanie
wzmacniaczy sygnałów elektrycznych. Montując kilka takich lamp w urządzeniu odbiorczym uzyskano
wzmocnienie otrzymywanego prądu do mocy wywołującej drgania membrany słuchawki. Wynalezienie
triody umożliwiło rozwój radia, telewizji, wszelkich innych dziedzin elektroniki, a w końcu komputera
lampowego.
Ad 17. Hiszpański inżynier i wynalazca Leonardo Torres y Quevedo (1852-1936) zajmował się
projektowaniem sterowców, zdalnym kierowaniem ruchem statków i sterowców, a także konstruowaniem
maszyn liczących (oraz grających w szachy). Zaprojektował kilka maszyn analogowych, które pozwalały
rozwiązywać wiele typów równań wykorzystując dodawanie jednomianów metodą logarytmów Gaussa.
Zbudował doświadczalny aparacik cyfrowy (1914), wyposażony w mikroskopijną pamięć, który obliczał
wartość wyrażenia postaci x=(p*q) – a, dla bardzo małych liczb. Skonstruował całkowicie automatyczny
arytmometr elektromagnetyczny, pokazany na wystawie w Paryżu w 1920 roku.
Był autorem słynnego Eseju o automatyce (1914), w którym twierdził, że „Trzeba, by automaty
naśladowały żywe odruchy, wykonując czynności stosownie do odbieranych wrażeń i dostosowując swe
zachowanie do okoliczności.”
Ad. 18. Na początku XX wieku wykorzystanie systemu binarnego w maszynach liczących postulowali m.inn
- filozof i logik amerykański Charles Peirce (1839-1914) - Był pierwszym myślicielem, który odkrył
związki izomorficzne między obwodami przełączeń elektrycznych i algebrą Boole’a; poszerzył badania
Stanhope’a i Jevonsa; skonstruował elektryczną maszynę logiczną;
- uczony francuski Rajmund Valtat - proponował by wewnętrzne operacje rachunkowe maszyny
wykonywane były w systemie dwójkowym; konwersje z systemu dziesiętnego na dwójkowy i odwrotnie
miały być dokonywane automatycznie (1932);
- ekonomista brytyjski William Philips -zaprezentował w 1936 ręczną maszynkę binarną do mnożenia;
przedstawił też projekt maszyny, wykorzystującej systemy dwójkowy i ósemkowy;
Louis Couffignal (1902-1966) w pracy doktorskiej (1938) przedstawił plany elektromechanicznego
kalkulatora powszechnego użytku, binarnego i sterowanego stałym programem. Kalkulator składał się z:
•
klawiatury dziesiętnej na wejściu
•
konwertora dziesiętno-dwójkowo-dziesiętnego
•
rejestru ogólnego, złożonego z przekaźników (zapamiętywanie liczb w formie binarnej)
•
jednostki mnożącej
•
rejestru sumującego
•
numerycznej tabeli funkcji (stanowiącej jednostkę kontrolną maszyny)
•
rejestru porównawczego, kierującego – zgodnie z programem – liczbę idącą z rejestru ogólnego do
jednostki mnożącej lub do rejestru sumującego
•
jednostki wejścia/wyjścia, łączącej klawiaturę dziesiętną z dziurkarką kart i z elektryczną maszyną
do pisania
Amerykański matematyk Claude Elwood Shannon (1916-2001), zajął się badaniem cyfrowych
obwodów komutacyjnych w ramach swojej pracy doktorskiej (1938). Jako podstawowe przyjął boole’owskie
operatory I, LUB oraz NIE.
Wartość logiczną zdania wyraził przez jedną z dwóch pozycji przełącznika lub przekaźnika: otwartą lub
zamkniętą, czynną lub bierną. Analogicznie wyrażał liczby zapisane w systemie dwójkowym. Impulsy
reprezentujące cyfry binarne do przetworzenia miały być przesyłane do odpowiednich obwodów. Każdy z
tych impulsów otwierał lub zamykał kilka przekaźników obwodu komutacyjnego przeznaczonego do
wykonania potrzebnej funkcji. Na wyjściu z obwodu końcowe impulsy przedstawiały w systemie binarnym
wynik operacji.
Claude Shannon uważany jest także za twórcę teorii informacji, pojęć komunikacji, przekazu i szumu
oraz roli kodera i dekodera informacji.
Maszyna Turinga. Alan Mathieson Turing (1912-1954) - logik angielski, zajmujący się problemem
rozstrzygalności. Autor projektu uniwersalnego automatu algorytmicznego, zwanego „Maszyną Turinga”.
W 1937 roku, pracując nad koncepcją obliczalności funkcji matematycznych opisał maszynę logiczną
złożoną z:
• „jednostki kontrolnej”, mogącej przyjmować dowolny z wcześniej określonych „trybów pracy”
• dowolnie długiej, pokratkowanej taśmy, której każda kratka może pozostawać pusta lub zawierać
jeden symbol z ustalonego wcześniej zbioru
• ruchomy czytnik/pisak, który w danym momencie może czytać, wymazywać lub zapisywać symbol
w aktualnej kratce, w zależności od trybu jednostki kontrolnej i czytanego symbolu oraz przypisać
inny stan jednostce kontrolnej
Turing wykazał, że każdy rozstrzygalny problem może być rozwiązany przez taką maszynę. Pojęcie
maszyny Turinga w informatyce funkcjonuje jako uniwersalny model stosowania algorytmów.
Ad 19. Vannevar Bush (1890-1974) – był amerykańskim inżynierem, wynalazcą, teoretykiem
wczesnego okresu informatyki oraz wybitnym organizatorem życia naukowego w USA. W Massachusetts
Institute of Technology, gdzie kierował pracami nad przesyłem energii elektrycznej, zbudował w 1925 roku
prototyp maszyny różnicowej. W 1930, korzystając z funduszy MIT, opracował kolejną maszynę, którą
nazwał Analizatorem różniczkowym, zwaną też komputerem analogowym. Służyła do obliczania
rozwiązań równań różniczkowych. Podstawą urządzenia były integratory mechaniczne, które mogły być
łączone w pożądany sposób poprzez skomplikowane konfiguracje wałków. Całość poruszały silniki
elektryczne. Wyniki wyprowadzane były w postaci graficznej.
W 1935 Vannevar Bush zaangażował MIT w budowę dużego, hybrydowego kalkulatora analogowego
mającego możliwość sterowania za pomocą programu z taśmy perforowanej. Przedsięwzięcie łączyło
elementy mechaniczne, elektryczne i elektroniczne, było bardzo złożone i kosztowne. Kalkulator składał
się z 150 silników, 45 integratorów i około 200 mil przewodów, a ważył około 100 ton. Świadomy
ograniczeń techniki analogowej, Bush stwierdził że przyszłość maszyn cyfrowych prowadzi do rachunku
cyfrowego.
W 1945 roku Vannevar Bush opublikował esej pt. „As we May Think”, w którym opisał teoretyczny
komputer –Memex (Memory Extend), urządzenie podłączone elektrycznie do biblioteki, potrafiące
wyświetlać zawarte w niej książki i filmy i zdolne do automatycznego przechodzenia od zawartych w nich
odniesień do innych prac. Idea ta, która bezpośrednio wpłynęła na prace Douglasa Engelberta, doprowadziła
także Teda Nelsona do koncepcji hipertekstu i hipermediów.
Ad 20. Amerykańskie maszyny przekaźnikowe
George Robert Stibitz (1904-1995) - amerykański matematyk i fizyk, pionier techniki komputerowej.
Od 1930 roku pracował w laboratoriach Bell Telephone. Zajmował się możliwościami ulepszenia elementów
magnetycznych przekaźników telefonicznych. Zafrapowały go możliwości kryjące się w przekaźnikach:
które mogły materializować dwa stany binarne, 1 i 0, a także przedstawiać podstawowe stwierdzenia
logiczne (Stibitz nie znał wówczas prac prowadzonych w MIT przez Shannona) .
W listopadzie 1937r zbudował eksperymentalny sumator binarny – Model K –który mógł dodać dwie
liczby binarne. Świecąca się lampka oznaczała wartość 1, wygaszona – 0. Do konwersji liczb z systemu
dziesiętnego na dwójkowy Stibitz postanowił użyć sposobu, wykorzystywanego przez inżynierów telefonii
„zapis dziesiętny kodowany dwójkowo”. Laboratoria Bella podjęły w tym czasie poważne badania
teoretyczne w dziedzinie transmisji telefonicznej. Rachunki przeprowadzano na liczbach zespolonych.
Stibitz opracował plan kalkulatora zdolnego przetwarzać liczby 8-cyfrowe. Wprowadzenie i wyprowadzenie
danych następowało za pomocą dalekopisu.
Na początku 1940 r. Laboratoria Bella dokonały publicznej prezentacji Complex Number Computer
podczas Amerykańskiego Stowarzyszenia Matematyków. Zainstalowali terminal dalekopisowy w Dartmouth
College w Hanowerze (New Hampshire); dane do kalkulatora (Nowy Jork – 330 km w linii prostej)
przekazywane były specjalną linią telefoniczną. Kolejne modele Complex Number Computer (od II do V)
budowane były w latach czterdziestych na zlecenie Ministerstwa Obrony Stanów Zjednoczonych.
Howard Hathaway Aiken (1900-1973) - amerykański inżynier, profesor uniwersytecki, pionier
informatyki, twórca komputera Mark I. Postanowił zbudować maszynę mechanizującą obliczenia związane
z równaniami różniczkowymi nieliniowymi. Zdołał zainteresować projektem szefa IBM Thomasa J.
Watsona, który zgodził się udzielić przedsięwzięciu Aikena poparcia finansowego oraz technologii IBM,
pod warunkiem że budowa prowadzona będzie w fabryce firmy, w Endicott, pod nadzorem wyznaczonych
inżynierów firmy.
Automatic Sequence Controlled Calculator (Kalkulator Automatyczny Sterowany Sekwencyjnie)
ukończony w styczniu 1943 r. był próbowany w Endicott, a następnie przewieziony do Cambridge i
zamontowany na nowo w podziemiach laboratorium Cruft w Harvardzie. Od maja 1944, na trzy miesiące
przed oficjalną inauguracją, pracował dla składów broni marynarki.
ASCC miał 16 metrów długości, 2,60 m wysokości i 60 cm szerokości. Ważył 5 ton, składał się z 863 km
przewodów elektrycznych, tysięcy komutatorów i przełączników, 175 000 połączeń elektrycznych i 3 mln
punktów lutowania. Wprowadzanie danych następowało bądź za pośrednictwem kart lub taśm
perforowanych, bądź za pomocą 60 rejestrów złożonych z 24 przełączników dziesiętnych ustawianych
ręcznie przed przystąpieniem do pracy (960 czynności). Wyniki pośrednie przekazywane były na kartach
lub taśmach perforowanych, a wyniki ostateczne – przez elektryczne maszyny do pisania.
Operacje dodawania, odejmowania przeniesienia lub zerowania trwały 0,3 sekundy, mnożenie 4 do 6
sekund, dzielenie 11 do 16 sekund. Była maszyną wysoce niezawodną (pracowała bez awarii 95% procent
czasu). ASCC pracował w systemie dziesiętnym. Przez pierwsze dwa lata nie miał przełączeń
warunkowych. Budowa ASCC kosztowała ponad 300 tysięcy dolarów. Znaczna część wydatków została
pokryta z funduszy marynarki. Cały projekt ASCC pochłonął blisko milion dolarów.
Niezręczność H. Aikena, który podczas oficjalnej inauguracji kalkulatora w sierpniu 1944 nie wspomniał
nic o wkładzie technicznym i finansowym wniesionym przez IBM, wywołał konflikt z Thomasem
Watsonem. Nastąpiło zerwanie stosunków między przemysłowcem a uniwersytetem. ASCC został
przemianowany na Harvard Mark I. Po nim laboratorium rachunkowe w Harvardzie zbudowało, na
zamówienie ośrodka balistycznego, komputery Mark II (1947 r). Mark III (1950 r) i Mark IV (zawierał już
części elektroniczne).
Po zerwaniu stosunków z Harvardem T. Watson wyraził zgodę na budowę Selective Sequence
Electronic Calculator – maszyny w 100% IBM-owskiej. Zbudowany w Endicott SSEC rozpoczął pracę w
1948 roku na parterze budynku IBM w Nowym Jorku. Był jedynym cywilnym kalkulatorem amerykańskim
z lat 1948-1952, który można było wynająć (300$ za godzinę). Wbrew nazwie SSEC był bardziej maszyną
przekaźnikową niż elektroniczną. Pracował w systemie dziesiętnym. Miał przełączenia warunkowe. Został
zdemontowany w 1952 roku, pokonany przez maszyny elektroniczne.
Maszyny niemieckie Konrada Zusego
Konrad Zuse (1910-1995), niemiecki inżynier budowlany i konstruktor, w połowie lat trzydziestych,
zmęczony czasochłonnymi obliczeniami potrzebnymi w pracy inżyniera, stworzył (nie znając prac Turinga)
teoretyczny model maszyny zdolnej do przeprowadzenia dowolnej sekwencji działań, pod warunkiem, że
ktoś potrafi je wyrazić skończonym ciągiem operacji.
Praktyczny model maszyny Zuse postanowił zbudować przy wykorzystaniu przekaźników i oprzeć na
arytmetyce dwójkowej. Na przełomie 1937 i 1938 roku zbudował sumator dwóch liczb binarnych a
następnie „Versuchmodell I” (zwany V1), czyli model doświadczalny numer 1. Zdecydował że w swojej
maszynie będzie stosował tylko dwa symbole: L – dla oznaczenia zdania prawdziwego, cyfry jeden i znaku
+ oraz O – dla zdania nieprawdziwego, cyfry zero i znaku –.
W 1939 roku Zuse połączył pamięć mechaniczną z V1 z nową przekaźnikową jednostką, tworząc
Versuchmodell II (V2). Kolejny model – V3 - pracował na 22-cyfrowych liczbach binarnych w trybie
zmiennoprzecinkowym. Posiadał 64 liczbową pamięć. Wprowadzanie danych odbywało się przy pomocy
35-milimetrowych taśm filmowych, odpowiednio perforowanych. Po zakończeniu obliczeń następowała
automatyczna konwersja wyniku do systemu dziesiętnego.
W 1941 roku Zuse otrzymał pilne zamówienie na maszynę liczącą (bez oprogramowania) mogącą
przyspieszyć prace nad realizacją latających bomb Henschel 293. Kalkulator o nazwie S1 działał od 1942 do
1944 roku, zastępując ponad 100 osób pracujących na maszynach liczących. Udoskonalony model S2 mógł
samodzielnie odbierać sygnały elektryczne aparatów pomiarowych, zintegrowanych z prototypem.
W 1944 roku pracował nad modelem maszyny V4, pracującej na 1024 liczbach binarnych – 32cyfrowych. Ze względu na ciągłe bombardowania Berlina model ukończono w Götingen, a następnie
przewieziono do miejscowości Hopferau w Bawarii. Po kapitulacji Niemiec, ukrywając istnienie V4 przed
amerykańskimi władzami okupacyjnymi, skupił się na pracach teoretycznych dotyczących języka
algorytmicznego (Plankalkull). W 1949 roku V4 (przemianowana na Z4) została wynajęta przez
Szwajcarów, gdzie pracowała do 1959 roku.