Pierwszy komputer – jak wyglądał i działał oraz kto go skonstruował?

Pierwszy komputer – jak powstał i działał? Jakiej był wielkości i do czego był wykorzystywany? W tym artykule znajdziesz odpowiedzi na wszystkie te pytania.

Komputer to urządzenie, bez którego większość z nas nie wyobraża sobie życia. Kilkadziesiąt lat temu nie było to jednak tak oczywiste, a pierwsze konstrukcje, przypominające działaniem dzisiejsze maszyny zajmowały ogromne przestrzenie i były dostępne tylko dla rządowych agencji i naukowych instytucji. Cofnijmy się do czasów, kiedy komputer nie oznaczał małej skrzynki stojącej przy biurku, a wielkie urządzenie, będące szczytem ówczesnych możliwości technologicznych. Poznajmy historię ENIAC, uważanego za pierwszą maszynę wpisującą się w definicję komputera.

Jak powstał pierwszy komputer?

Największy postęp w dziedzinie technologii obliczeniowej wywołał oczywiście wybuch drugiej wojny światowej. Skomplikowane systemy szyfrowania, balistyka artyleryjska i inne gałęzie wojskowości wymagały trudnych i licznych wyliczeń, które znacząco przekraczały już możliwości ludzkiego mózgu. O ile policzenie pojedynczego takiego działania nie stanowiło kłopotu dla wprawnego matematyka, to, kiedy pomyślimy o równoległym obliczaniu setek czy tysięcy rozwiązań, staje się oczywiste, że człowiek nie jest do tego zdolny. Budowa maszyny ENIAC, uznawanej za pierwszy komputer na świecie rozpoczęła się w lipcu 1943 roku, jeszcze podczas drugiej wojny światowej. Za konstrukcję odpowiedzialni byli inżynierowie oraz absolwenci Uniwersytetu w Pensylwanii, a koszty budowy wyniosły ówczesne pięćset tysięcy dolarów, co odpowiada około sześciu milionom USD współcześnie. Maszyna miała być odpowiedzialna za wyliczanie balistyki artyleryjskiej na potrzeby armii amerykańskiej. Budowę udało się ukończyć dopiero po wojnie, maszynę zaprezentowano publicznie 14 lutego 1946 roku, a przez prasę została okrzyknięta gigantycznym umysłem.

Maszyna na ówczesne czasy była rekordowo potężna. Gdybyśmy opisali ją współczesnymi parametrami, to miała ona taktowanie 0,1 MHz. Choć taka moc może z teraźniejszej perspektywy wydawać się śmieszna, kiedy jeden z kilku rdzeni procesora, w telefonie ze średniej półki, potrafi mieć zegar taktowany 1,2Ghz, to wtedy było to ogromne osiągnięcie. Jeszcze większe od sukcesu były wymiary prekursora komputerów. Za tę niebagatelną moc obliczeniową odpowiadało ponad 70 tysięcy rezystorów, 10 tysięcy kondensatorów, 1500 przekaźników, tysięcy ręcznych przełączników oraz 5 milionów połączeń lutowanych. Masa tego komputera wynosiła ponad 27 ton, zawierał blisko 18 tysięcy lamp elektronowych i zajmował powierzchnię około 167 metrów kwadratowych, składał się z 42 szaf ze stalowej blachy, sięgał ponad 2,4 metra wysokości i miał 24 metry długości! Była to ówcześnie największa zbudowana przez człowieka konstrukcja w dziedzinie elektroniki. Komputer ten nie miał pamięci operacyjnej, a na początku programowany był poprzez przełączanie wtyków kablowych, później zaczęto stosować karty perforowane.

Jak działał ENIAC?

Współczesne procesory działają w systemie dwójkowym, ENIAC był szczególną konstrukcją. Prekursor komputerów posługiwał się stosowanym w matematyce systemem dziesiętnym. Operował liczbami dziesięciocyfrowymi, dodatnimi lub ujemnymi z ustalonym położeniem przecinka dziesiętnego. Był zdolny do wykonywania pięciu tysięcy operacji dodawania na takich liczbach w ciągu jednej sekundy. Była to szybkość niewyobrażalna, zastępująca tysiące wybitnych matematyków. Maszyna ta mogła dokonywać obliczeń nawet liczbach dwudziestocyfrowych, wraz ze zmiennym położeniem przecinka dziesiętnego. Następował wtedy spadek szybkości liczenia, a pojemność pamięci malała, jednakże poziom skomplikowania realizowanych działań rekompensował te niedogodności. Programowanie ENIACA było również skomplikowane, a do pracy przy ogromnej maszynie wymagany był cały sztab ludzi.

Jego operatorzy mieli do dyspozycji trzy stoły funkcyjne. Były to ruchome pulpity sterownicze, służące do wprowadzania liczb lub instrukcji do maszyny. Na każdym z nich było 14 pozycji, na których można było zarejestrować łącznie 104 informacje. Całość trzeba było obsługiwać ręcznie, a parametry nastawiona cyfra po cyfrze, poprzez zmianę położenia tarcz komutatorów. Aby uruchomić wszystkie trzy stoły funkcyjne, konieczne było nastawianie 4368 komutatorów. Zmiana programu była więc procesem bardzo czasochłonnym, a wszelkie błędy oznaczały duże opóźnienia i problemy z działaniem maszyny. Dość często zdarzały się również drobne awarie, takie jak przepalenia lamp, średnio co dwa dni. Warto jednak wiedzieć, że zlokalizowanie usterki i wymiana uszkodzonego elementu trwało zaledwie około 15 minut. Pierwszy komputer pierwotnie był stosowany w wojskowych obliczeniach związanych z balistyką. Później zaczęto ją wykorzystywać m.in. przy wytwarzaniu broni jądrowej, projektowaniu tuneli aerodynamicznych, czy badaniu promieniowania kosmicznego. ENIAC pracował aż do 2 września 1955 roku, wyłączono go o godzinie 23:45.