Как появился компьютер? История вещи, которая считает за нас

Вы сидите перед монитором, читаете этот текст, а под столом гудит системный блок. Мы настолько привыкли к нему, что кажется, будто компьютеры существовали всегда. Но на самом деле путь от идеи «сосчитать на пальцах» до машины, которая решает сложнейшие задачи за доли секунды, занял тысячи лет. Давайте разберем, как человек додумался до создания этого умного ящика.

Сначала были пальцы и камушки

Самая первая проблема, с которой столкнулся человек — нужно было считать. Сначала помогали пальцы рук (не зря мы до сих пор пользуемся десятичной системой). Потом придумали зарубки на костях и узелки на верёвках. Но когда торговля стала сложной, человеку понадобилось устройство. Таким устройством стали счёты. Это была деревянная рамка с нанизанными камешками или костяшками. Это был первый «механический калькулятор». Идея была гениальна: костяшка слева это десятки, справа — единицы. Передвинул её значит прибавил число. Так люди научились передавать «код» положениями предметов.

Но механические счёты требовали рук человека. А что, если машина может считать сама?

Механический хаос: шестерёнки вместо кода

В XVII веке великий математик Блез Паскаль устал считать налоги для отца. Он изобрёл «Паскалину», ящик, набитый шестеренками. Каждое колесико отвечало за свой разряд числа. Повернул колесико единиц — дёрнулась шестерёнка десятков. Это был прорыв машина делала сложение автоматически.

А в XIX веке гений Чарльз Бэббидж придумал и вовсе безумную вещь — Аналитическую машину. Она работала на пару и должна была печатать результаты на бумаге. У неё даже были отдельные блоки: «мельница» (как процессор) и «склад» (как память). К сожалению, технологии того времени не позволяли её построить и шестерёнки не могли работать с такой точностью. Но самое главное Бэббидж придумал программу. Его подруга, Ада Лавлейс, написала для этой машины самый первый алгоритм в истории. Именно поэтому считается, что она была первым программистом.

Электричество вместо шестеренок: «Мозг» начинает мигать

Главная проблема механических машин – они медленные, потому что в них всё двигается. В XX веке люди поняли: крутить шестеренки это тупик. Гораздо быстрее управлять током. «Включено» — 1, «выключено» — 0. Так родилась двоичная система, на которой всё держится до сих пор.

Но создание первого настоящего компьютера подстегнула война. Военным нужно было быстро рассчитывать траектории пуль. Так в 1941 году появился немецкий Z3, а чуть позже, в 1946-м, американцы показали миру компьютер ENIAC. Это был монстр. Он весил 27 тонн, занимал целый зал, в нём гудели 18 тысяч радиоламп, а воздух охлаждали огромные вентиляторы.

Он был чудовищно ненадежным: лампы перегорали, как елочные гирлянды. Если бы вы захотели посмотреть на него с экскурсией, вы бы оглохли от шума. Но именно он впервые показал: машина может считать в тысячи раз быстрее человека. Вместо того чтобы поворачивать шестерню, ток просто проходил через одну лампу или через другую.

Как лампа заменяет шестеренку?

А теперь давайте разберемся, что вообще происходило внутри. В механических расчетах число хранилось в положении колесика. В электронной машине число хранится в состоянии лампы. Горит лампа — значит «единица». Не горит — «ноль».

Представьте, что вы сидите в темной комнате и у вас есть выключатель. Если свет горит — это 1, если выключен — это 0. Одна лампа может сказать только «да» или «нет». Но если взять восемь ламп, то их комбинациями можно закодировать все буквы алфавита и цифры. Например, 001 означает «А», 010 означает «Б» и так далее.

В ENIAC было 18 тысяч таких «выключателей». Они включались и выключались в нужном порядке, и благодаря этому компьютер мог умножать огромные числа, которые человек считал бы неделями.

Коротко о главном

1. Сначала мы считали на пальцах и камушках.
2. Потом придумали шестерёнки (Паскаль, Бэббидж), чтобы считать автоматически, но это было медленно и громоздко.
3. В XX веке перешли на электронные лампы и получились гигантские «комнаты-компьютеры», которые весили тонны.
4. Вместо движения шестеренок стали использовать состояние «включено/выключено» (1 и 0). Комбинации таких сигналов кодируют числа и команды.
5. Первые компьютеры рождались из военных нужд, но именно они доказали: машина может думать быстрее человека.

Сейчас мы используем компьютеры для всего — от расчёта погоды до рисования мультфильмов. Но важно помнить: внутри любого, даже самого мощного современного компьютера, работает тот же принцип, что и у ENIAC — миллиарды крошечных переключателей просто очень быстро включаются и выключаются. Просто теперь они помещаются не в зале, а на кончике вашего пальца. Но это уже совсем другая история.

Автор: Алиса Мамакова, ТПУ