Em 14 de fevereiro de 1946, na Filadélfia, sudeste da Pensilvânia, EUA, as pessoas trabalhavam e viviam normalmente.
De repente, eles descobriram que as luzes da sala diminuíram.
Pessoas que acabaram de passar pela Segunda Guerra Mundial estão acostumadas com essa situação. Eles pensaram consigo mesmos: "A linha de energia está quebrada novamente em algum lugar?"
Na verdade, a razão pela qual as luzes estão apagadas não é por causa de problemas de fiação, mas porque um "gigante" nasceu na Universidade da Pensilvânia, não muito longe deles.
Este "gigante" ocupa uma área de 170 metros quadrados e pesa 30 toneladas. Vive de eletricidade, com uma potência de até 150 quilowatts. Seu acionamento reduz diretamente a voltagem do consumo de energia elétrica dos moradores próximos, fazendo com que as luzes diminuam.
O que é esse "gigante"?
Isso mesmo, é o primeiro computador eletrônico de uso geral da humanidade - ENIAC (Eniac) .
ENIAC
O ENIAC usa 17.468 tubos de vácuo (este é um dos principais motivos de seu grande tamanho e alto consumo de energia) e pode fazer 5.000 adições ou 400 multiplicações por segundo, o que é cerca de 200.000 vezes mais do que cálculos manuais.
Seu nascimento é de grande significado para todo o ser humano e marca que os seres humanos entraram oficialmente na era dos computadores eletrônicos.
█ De notas com nós a algarismos arábicos: o surgimento do poder da computação
O ENIAC é um marco. Ele divide a história do desenvolvimento do poder de computação humana em duas partes.
Antes de continuar no segundo tempo, vamos rever a história do primeiro tempo.
Desde os tempos antigos, os humanos dominam o poder da computação. Nossa poderosa ferramenta de computação "nativa" é o cérebro.
O processo de usar o poder de computação é chamado de "pensamento". Da mesma forma, nosso processo de coleta de informações é chamado de "observação".
O chamado "cálculo" é na verdade o processo de resolução de problemas. Encontre um problema, resolva o problema por meio de cálculos e realize o progresso e o desenvolvimento.
Ao longo do processo, os seres humanos são o sujeito e a informação é a entrada e a saída. Experiência e tecnologia são métodos. A capacidade de concluir todo o processo de cálculo é o Poder de Computação .
Os animais também têm cérebro e poder de computação, mas são muito menos poderosos do que nós. No longo processo de evolução, nossos cérebros se tornaram cada vez mais desenvolvidos, o que acabou nos ajudando a nos destacar de todas as criaturas e nos tornarmos os mestres da terra.
Nos estágios iniciais dos seres humanos, o poder de computação era necessário para a sobrevivência. O principal conteúdo de cálculo é como caçar, como prevenir ataques e como se reproduzir.
Mais tarde, com a garantia básica de sobrevivência, os seres humanos passaram a usar mais poder computacional para melhorar a qualidade de vida, como construir casas, trocar itens, fabricar ferramentas, etc.
A computação é o processo de processamento de informações. Portanto, como expressar e registrar informações é o primeiro passo na implementação de cálculos.
Na sociedade primitiva, para melhor descrever a informação (vista, ouvida e pensada) observada por si mesmo, e para comunicar a informação de forma mais conveniente, as pessoas começaram a pintar.
murais dos primitivos
Mais tarde, com base na pintura, foi inventada a escrita .
primeiros hieróglifos
O texto, na verdade, usa símbolos ideográficos para "codificar" informações .
É um reflexo e expressão do mundo físico e do mundo espiritual. Com o texto, a eficiência da gravação e transmissão de informações melhorou muito, a sociedade humana tem uma conexão mais forte e a história e a civilização são mais fáceis de transmitir.
No texto, há também um símbolo muito especial, que é o número .
Todas as primeiras civilizações humanas avançadas tinham seus próprios personagens e seus próprios sistemas numéricos. Por exemplo, o sistema sexagesimal da civilização babilônica, o sistema decimal ou sistema octadecimal da civilização maia e o sistema decimal da China e do antigo Egito.
Depois que os números aparecem, as pessoas chamam o processo de contagem e contagem de cálculos de cálculos . (Vamos chamar o cálculo macroscópico anterior de "cálculo generalizado" e aqui é chamado de "cálculo estritamente definido".)
A Grécia Antiga era líder em números e cálculos e estabeleceu disciplinas independentes, como aritmética, geometria e álgebra muito cedo.
Pitágoras , um antigo pensador, filósofo e matemático grego, descobriu e provou o teorema de Pitágoras, que era um símbolo do nível de computação daquele período.
Pitágoras
Mais tarde, os pitagóricos defenderam o uso de números para explicar tudo, acreditando que não apenas tudo contém números, mas também que "tudo é um número" .
Agora, parece que esse tipo de pensamento é muito voltado para o futuro. Também foi alterado para: "tudo é um pouco" .
À medida que a sociedade humana progride, os requisitos de computação tornam-se cada vez mais complexos. Confiar apenas na poderosa ferramenta de computação "nativa" do cérebro não é suficiente. Nem mesmo com os dedos das mãos e dos pés. Então, começamos a usar ferramentas de computação externas.
Nos primeiros dias, as ferramentas de poder de computação externas que usamos eram cordas de palha e pedras, que são as chamadas "notas de nó".
O registro chinês de registros de nós vem de "Xi Ci Xia" no "Livro das Mutações": "Nos tempos antigos, o nó era usado para governar, e sábios posteriores usaram livros para fazer mudanças". de "notas de nós".
notas de nó
Mais tarde, a civilização continuou a se desenvolver e tínhamos o ábaco (uma pequena vareta usada para cálculos).
Na China, Suanchou nasceu no Período da Primavera e Outono e no Período dos Reinos Combatentes. As expressões que costumamos usar, como estratégia, perda e habilidades superiores, etc., estão todas relacionadas ao cálculo.
Em 480 d.C., Zu Chongzhi calculou pi com precisão até a sétima casa decimal (3,1415926), usando fichas de contagem. Seu registro foi mantido por mais de 900 anos.
Zu Chongzhi
Além de contar fichas, também temos uma ferramenta de poder computacional mais conhecida, que é o ábaco .
A hora específica de nascimento do ábaco não foi verificada. Alguns dizem que foi a Dinastia Qin, enquanto outros dizem que foi a Dinastia Han Oriental. No livro de Xu Yue "Shu Shu Ji Yi" na Dinastia Han Oriental, a palavra "cálculo de ábaco" apareceu pela primeira vez.
Não preciso dizer muito sobre o valor histórico do ábaco. Ainda podemos vê-lo até agora.
ábaco
No século III dC, os antigos índios da Dinastia Gupta inventaram os algarismos arábicos , o que é de grande importância. Mais tarde, a ascensão do Império Árabe trouxe os algarismos arábicos para a Europa.
Também trouxe para a Europa a fabricação de papel , uma das quatro grandes invenções da China .
Como mencionei anteriormente, imagens e palavras são a forma como os humanos expressam informações. Esta informação definitivamente precisa de uma transportadora. Os primeiros portadores eram cascos de tartaruga, ossos de animais, peles de animais, pedaços de bambu, tábuas de madeira e seda. Esses vetores são escassos, caros ou inviáveis para armazenamento a longo prazo.
Na Dinastia Han Ocidental, a tecnologia de fabricação de papel apareceu na China, mas a tecnologia era simples e a qualidade não era boa. Mais tarde, no primeiro ano de Yuanxing na Dinastia Han Oriental (105), o eunuco Cai Lun resumiu a experiência de seus predecessores e aprimorou o processo de fabricação de papel, o que melhorou significativamente a qualidade do papel e lançou as bases para a popularização do papel .
Cai Lun
O surgimento e a popularização do papel facilitaram muito o registro e a transmissão de informações, facilitaram a disseminação da cultura e melhoraram a eficiência da produção.
Os algarismos arábicos e a fabricação de papel foram introduzidos na Europa, os primeiros substituindo os longos algarismos romanos e os últimos substituindo as caras peles de ovelha e bezerro. Além disso, a impressão chinesa foi transmitida posteriormente, o que promoveu muito o desenvolvimento da cultura européia.
Tudo isso também abriu caminho para o Renascimento posterior e o surgimento da tecnologia.
█Da régua de cálculo à máquina de diferenças: acúmulo de poder computacional
No século 14 dC, como todos sabemos, a Europa iniciou o Renascimento, e a tendência do humanismo tornou-se dominante, e as pessoas começaram a defender a compreensão do mundo por meio da observação e da experimentação.
No século 16, a tecnologia européia começou a explodir.
Naquela época, toda a Europa estava repleta de estrelas, os campos das artes e das ciências eram frutíferos e o nível de produtividade disparava.
A matemática, como fundamento de todas as disciplinas científicas, alcançou o maior progresso de pesquisa. Geometria analítica, cálculo, etc., nasceram. Um grande número de matemáticos talentosos produziu um grande número de resultados de pesquisa, que não apenas lançaram as bases para a decolagem de outras disciplinas, mas também contribuíram diretamente para a revolução industrial subsequente.
Naquela época, para atender melhor os cálculos matemáticos, as pessoas inventaram novas ferramentas de computação. Por exemplo, em 1625, o matemático inglês William Oughtred inventou a régua de cálculo. Em 1642, o matemático francês Blaise Pascal inventou o primeiro computador mecânico.
Essas invenções podem ajudar na conclusão de tarefas complexas, como cálculos logarítmicos, cálculos de funções trigonométricas e cálculos de raízes, além de melhorar a eficiência computacional.
Mais tarde, do final do século XVII a meados do século XVIII, o matemático alemão Gottfried Leibniz (Gottfried Leibniz) e outros sucessivamente projetaram e fabricaram equipamentos capazes de calcular a multiplicação, elevando as ferramentas de poder da computação a um nível superior.
Leibniz
Na década de 1760, estourou a primeira revolução industrial, levando a humanidade à era do vapor.
A ascensão da maquinaria elétrica começou a substituir o trabalho manual e se tornar a principal força produtiva. As ferramentas de poder de computação também começaram a evoluir para uma mecanização mais avançada.
Se as poderosas ferramentas de computação quiserem ser mecanizadas, elas devem primeiro resolver o problema da expressão da informação. Como a máquina é analfabeta, é necessário inventar uma "linguagem" que a máquina possa entender, para que a máquina funcione de acordo com o pedido.
Essa expressão inicial da linguagem de máquina é "punching" .
Em 1725, o francês Basile Bouchon (Basile Bouchon) inventou o cartão perfurado (cartão perfurado) para teares.
Durante o processo de tecelagem do tear, as agulhas de tricô deslizam para frente e para trás. De acordo com os pequenos orifícios no cartão perfurado, a agulha de tricô pode enganchar o fio da urdidura (sem orifício, sem gancho), de modo a desenhar o padrão. Em outras palavras, o cartão perfurado é uma memória que armazena um "programa de moldes" que controla o tear.
Esta invenção marca o início do armazenamento mecanizado de informações humanas.
Em 1801, o artesão francês Joseph Marie Jdakacquard atualizou o cartão perfurado.
Ele empacotou cartões perfurados em uma determinada ordem e os transformou em uma tira, criando o protótipo da fita perfurada (Punched Tape). Este tipo de fita de papel é usado em teares jacquard.
Você deve ser capaz de ver que perfurar é, na verdade, uma forma de codificar informações . É mais simples do que palavras e números e permite que pessoas e máquinas se "comuniquem".
Em 1811, o inventor britânico de 20 anos Charles Babbage (Charles Babbage) inspirou-se no tear Jacquard e começou a projetar e fabricar um dispositivo chamado "Motor Diferencial" .
Babbage
Dez anos depois, essa "máquina de diferenças" foi concluída, capaz de realizar vários cálculos funcionais, e a precisão dos cálculos atingiu 6 casas decimais.
Encorajado por essa conquista, Babbage lançou pesquisas sobre uma segunda "Máquina de Diferença", que teria uma precisão de 20 dígitos. O governo britânico também financiou sua pesquisa.
É uma pena que, como o design desta máquina é muito avançado (existem mais de 25.000 peças e o erro das peças principais não deve exceder um milésimo de polegada), seja difícil atender aos requisitos de precisão no nível de fabricação mecânica na época. Portanto, após 20 anos e uma enorme quantia de dinheiro foi gasta, esse "motor da diferença" ainda não pôde ser fabricado.
O motor de diferença nº 2 reproduzido por gerações posteriores foi verificado para funcionar normalmente
Nesse processo, em 1834, Babbage também apresentou uma ideia mais ousada - projetar um computador matemático de uso geral movido a vapor, que pode resolver automaticamente problemas aritméticos complexos com 100 variáveis, e cada número pode chegar a 25 bits, a velocidade pode chegar a uma operação por segundo.
Babbage chamou esse novo projeto de "Máquina Analítica" .
O "Mecanismo Analítico", como o segundo Mecanismo Diferencial, não teve sucesso. Mas muitos dos designs contidos no "Mecanismo Analítico", como o mecanismo para enviar e enviar dados, bem como o "repositório" e a "sala de computação", são exatamente os mesmos dos computadores mais de cem anos depois.
Portanto, o "Mecanismo Analítico" foi chamado de primeiro computador do mundo pelas gerações posteriores . E Babbage, conhecido como o criador do computador.
Vale ressaltar que existe uma jovem chamada Ada Augusta (Ada Augusta) que realizou cooperação técnica com Babbage. Ela é a única filha do poeta Lord Byron. Na época, ela estava encarregada de programar a "Máquina Analítica". Ela também é conhecida como a primeira "programadora" do mundo.
Ada Augusta
Em 1878, o inventor sueco O'Neill inventou um computador de engrenagem com um número variável de dentes na Rússia, que pode ser considerado um dos representantes dos computadores mecânicos.
Em 1885, mais e mais computadores nasceram em países europeus e americanos, o que se tornou uma tendência.
Em 1890, o aparecimento de uma pessoa talentosa desenvolveu ainda mais a tecnologia de perfuração de cartões. Essa pessoa é o alemão-americano- Herman Hollerith (Herman Hollerith).
Herman Hollis
Baseado no cartão perfurado, Herman Hollis inventou o tabulador de cartão perfurado, que foi especialmente usado para coletar e contar dados censitários.
tabulador de cartão perfurado
O tabulador de cartões perfurados tem estatísticas mais rápidas.
De acordo com registros históricos, no censo dos EUA em 1890, levou apenas 6 semanas para concluir o trabalho estatístico por meio de folhas de perfuração e máquinas de perfuração, e os dados precisos (62.622.250 pessoas) foram obtidos. O censo anterior dos EUA em 1880 dependia do processamento manual de dados e levou 7 anos para obter o resultado final.
Essa grande melhoria de eficiência tornou as máquinas de tabulação populares em vários setores. Ele marcou o início da era do processamento de dados semi-automatizado.
Tecnologia de cartão perfurado, ainda em uso até a década de 1960
Mais tarde, em 1896, Herman Hollis fundou a Tabulated Machine Company. Esta empresa é a antecessora da IBM .
█Da máquina de Turing ao ENIAC: a ascensão do poder da computação
Depois de entrar no século 20, com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, os computadores começaram a fazer a transição das máquinas para a eletrônica.
Os computadores na era mecânica podem marcar números por meio de engrenagens ou cilindros graduados. Na era eletrônica, isso não é muito apropriado. As características da eletricidade são presença (power on) e no power (sem power on), o que é mais adequado e é obviamente binário .
Na segunda metade do século XVII, o matemático alemão Leibniz foi o primeiro a inventar o binário (sim, foi ele de novo. Ele também foi o inventor do cálculo).
Ele claramente usa 1 para representar Deus e 0 para representar o nada.Deus criou todos os objetos do nada.
Em meados do século XIX, o lógico matemático britânico George Boole propôs a álgebra lógica (mais tarde conhecida como "álgebra booleana").
Jorge touro
Ele unifica aritmética e lógica simples por meio do binário e nos fornece uma ferramenta para entender e manipular relacionamentos lógicos usando operadores lógicos como AND, OR e NOT, bem como lógica binária baseada em verdadeiro e falso.
A álgebra booleana abriu o caminho para o projeto de circuitos lógicos binários de comutação para computadores e, finalmente, lançou as bases matemáticas para a invenção do computador moderno.
Além da base lógica, é claro que o hardware também deve acompanhar.
Em 1904, o britânico John Ambrose Fleming (John Ambrose Fleming) inventou o diodo eletrônico a vácuo, que pode realizar condução unidirecional, detecção de onda e retificação. Em 1906, o americano Lee De Forest melhorou com base no diodo e inventou o tubo de elétrons de três estágios a vácuo, que pode realizar a amplificação do sinal.
de floresta
O surgimento de tubos de vácuo deu um grande passo à frente na tecnologia eletrônica humana e compensou as deficiências do hardware.
Durante esse período, a tecnologia de armazenamento de informações também fez grandes progressos.
Em 1898, o engenheiro dinamarquês Valdemar Poulsen usou pela primeira vez a tecnologia de fio magnético em seu telégrafo, tornando-o o primeiro dispositivo prático de gravação e reprodução magnético-acústica para a humanidade.
Em 1928, o engenheiro alemão Fritz Pfleumer inventou a fita de áudio. Em 1932, o engenheiro austríaco Gustav Tauschek inventou a memória de tambor magnético. A era do armazenamento magnético começou oficialmente.
Memória de bateria
Em 1937, Alan M. Turing, da Universidade de Cambridge, propôs um modelo matemático chamado "máquina de Turing" pelas gerações posteriores. Isso orienta o modo como a lógica funciona nos computadores modernos.
Alan Turing
Também em 1937, George Stibitz, da Bell Laboratories, demonstrou um dispositivo para representar números binários usando relés. Embora apenas uma peça de exibição, foi o primeiro computador eletrônico binário.
Após a eclosão da Segunda Guerra Mundial, as necessidades militares estimularam muito o desenvolvimento do poder de computação. Os militares precisam de um poder de computação mais poderoso para concluir tarefas importantes, como criptografia e descriptografia de senha, cálculo balístico de artilharia e até lançamento de foguetes.
Em dezembro de 1941, o alemão Konrad Zuse (Konrad Zuse) completou o primeiro computador eletrônico programável do mundo - Z3. Este computador é usado para cálculos aerodinâmicos, usa um grande número de relés e tubos de vácuo, pode fazer de 3 a 4 adições por segundo e uma multiplicação leva de 3 a 5 segundos. Mais tarde, o Z3 foi destruído no bombardeio de Berlim.
Conrad Zuse e o Z3 (reedição)
1942年，美国爱荷华州立大学物理系副教授阿塔纳索夫（John V.Atanasoff）和他的学生克利福德·贝瑞（Clifford Berry）设计制造了世界上第一台电子计算机，名为"ABC"（Atanasoff-Berry Computer），也被称为“珍妮机”。
ABC计算机
ABC使用了IBM的80列穿孔卡作为输入和输出，使用真空管处理二进制格式的数据。数据的存储，则是使用的再生电容磁鼓存储器（Regenerative Capacitor Memory）。
虽然ABC无法进行编程（仅用于求解线性方程组），但使用二进制数字来表示数据、使用电子元件进行计算（而非机械开关）、计算和内存分离等特点，都足以证明它是一台现代意义上的数字电子计算机。
1944年，在IBM公司的支持下，哈佛大学博士霍华德·艾肯 (Howard Aiken) 成功研制了通用电子计算机——Mark I，也称ASCC（Automatic Sequence Controlled Calculator，自动控制序列计算器）。
霍华德·艾肯与MARK I
Mark I长16米，重4.3吨，拥有75万个零部件，使用了800公里长的电线，300万个连接、3500个多极继电器、2225个计数器。
它可以在一秒钟内进行3次加法或减法。乘法需要6秒，除法需要15.3秒，对数或三角函数需要超过1分钟。当时，它被用来为美国海军计算弹道火力表。
值得一提的是，第一个在Mark I上运行的程序是由冯·诺依曼（John von Neumann）于1944年3月29日发起的。当时，冯·诺依曼正在研究曼哈顿计划，需要确定内爆是否是原子弹的可行选择。
冯·诺依曼
Também deve ser mencionado que entre a equipe de pesquisa de Mark I, há uma oficial da reserva da Marinha chamada Grace Hopper (Grace Hopper). A palavra "bug" foi introduzida por ela.
Em 1945, uma mariposa voou para dentro do Mark II durante a operação, causando seu mau funcionamento. Hopper exterminou a mariposa, corrigiu o problema e se tornou a primeira pessoa a "depurar" um computador.
Esta mariposa também foi postada no diário do Mark II
Finalmente, em fevereiro de 1946, como mencionado no início deste artigo, nasceu o ENIAC.
Uma programadora operando o ENIAC
É preciso esclarecer aqui que, embora as pessoas sempre chamem o ENIAC de o primeiro computador eletrônico digital do mundo, essa afirmação é na verdade controversa. O referido ABC é um forte candidato a este título.
ENIAC não é nem segundo. Muitos computadores eletrônicos digitais foram lançados nesse período, e a rigor, o ENIAC só pode ser classificado em 11º lugar. A visão dominante no exterior é que o designer do ENIAC roubou o design do ABC. Em 1973, o tribunal dos EUA também decidiu que a patente do ENIAC foi cancelada e que a patente do ENIAC era derivada do ABC.
Não vamos discutir quem é o primeiro. De qualquer forma, por volta de 1945, a onda do nascimento dos computadores eletrônicos marcou a entrada oficial do poder computacional humano na era dos computadores eletrônicos digitais.
A magnífica revolução da tecnologia da informação está prestes a começar.
Continua...
Fique ligado——"Uma Breve História do Poder da Computação Mundial (Parte 2): Revolução da Informação"
referências:
1. "Resumo da História do Computador", Internet;
2. "Uma Breve História do Desenvolvimento do Poder Computacional", Lushan Zhenrong;
3. "Quem inventou o computador Mark I?" ",thoughtco.com;
4. "O trabalho mais importante da história das máquinas!" Vamos dar uma olhada na máquina de diferença", tecnologia de controle numérico de ponta;
5. Wikipedia, Enciclopédia Baidu;
