Рис. 248. Арифмометр

Рис. 249. Схема триода

Интенсивная разработка вычислитель ной техники началась в 30-х гг. XX в. Первые модели были механическими, затем при их конструировании стали использовать электронные лампы и электромагнитные реле. Для того чтобы представить себе масштабы первых вычислительных машин, поясним вкратце, что представляли собой эти устройства. Электронная лампа (диод) – это колба с откачанным из неё воздухом, похожая на обычную электрическую лампочку. Кстати, размеры она имела примерно такие же. В колбу были впаяны два электрода – катод и анод. Катод нагревали током накала, под действием которого он испускал электроны. Когда на электроды подавалось напряжение, электроны двигались от катода к аноду, таким образом в лампе возникал электрический ток. В обратном направлении ток, естественно, течь не мог, поэтому диоды использовали в качестве выпрямителей – устройств, пропускающих электрический ток только в одном направлении. Существовал ещё один вид электронных ламп – триоды (рис. 249). В них дополнительно присутствовала ещё и сетка, на которую можно было подавать положительный электрический потенциал. Сетка притягивала отрицательные электроны и тем самым усиливала катодный ток. Такие лампы применяли для усиления электрических сигналов. Для хранения информации использовали электромагнитные реле. Реле состояло из электромагнитной катушки и пружинки. Когда по катушке протекал электрический ток, пружинка притягивалась к сердечнику и замыкала (или размыкала) некий контакт, когда же тока не было, пружинка отлипала и возвращала реле в прежнее положение. Легко понять, что такое устройство могло хранить 1 бит информации при размере в несколько сантиметров и весе в несколько десятков граммов.

Неудивительно, что таким размерам деталей соответствовали габариты выпускавшихся в то время компьютеров, их называли электронно-вычислительными машинами (ЭВМ). Тем более что электронные лампы стали использовать не сразу, и первые ЭВМ работали только на реле. Так, одна из наиболее прогрессивных ЭВМ, созданная в 1946 г., содержала 9 тыс. реле, занимала площадь 90 м^>2 и весила 10 т. Первые ЭВМ, в которых стали использовать электронные лампы, значительно превосходили релейные устройства по скорости вычислений, но мало уступали им в массе и размерах. В 1948 г. была продемонстрирована первая ламповая ЭВМ ENIAK, сделанная по заказу армии США, которая содержала 18 тыс. электронных ламп, занимала площадь 90 х 15 м^>2, весила 30 т и потребляла 150 кВт электроэнергии (рис. 250). ENIAK выполняла операции сложения за 0,2 мс, а умножения – за 2,8 мс, что в тысячу раз превышало скорость работы релейных машин.

Рис. 250. ЭВМ ENIAK

Технологии 50-х гг. XX в. уже не могли обойтись без использования ЭВМ. Без них невозможно было рассчитать ни динамику протекания ядерных реакций, ни траектории космических ракет. Однако работа с компьютерами требовала больших издержек и усилий. Стоили они очень дорого, занимали огромное пространство, и их должны были обслуживать специалисты с высоким уровнем подготовки – программисты. Машинная обработка каждой задачи занимала очень много времени. Ввиду высокой дефицитности этого времени ЭВМ работали обычно круглосуточно. Каждому сотруднику, которому требовалось произвести какие-либо вычисления, выделялось «машинное время» в вычислительном центре, который имелся во всех крупных институтах. Для того чтобы выполнить расчёты, требовалось перевести конкретную задачу на определённый машинный язык и забить её на перфокарту или перфоленту – картонное устройство, в котором в определённом порядке пробивались дырки, через которые происходило замыкание электрических контактов (рис. 251). Поэтому каждая вычислительная машина дополнительно требовала ещё и перфоратора – машинки для пробивания дырок. Кстати, следует заметить, что машинные языки всё время совершенствовались и сменяли друг друга.