Компютър на Атанасов – Бери: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м Премахнати редакции на 212.91.179.106 (б.), към версия на ShockD Етикет: Отмяна |
мРедакция без резюме |
||
Ред 2:
'''Компютърът на Атанасов-Бери''' ({{lang-en|Atanasoff-Berry Computer}}, съкратено '''ABC''') е първият модел на електронен цифров компютър с регенеративна памет{{hrf|Burks|1989|}}. Създаден е като университетски проект на новаторска [[сметачна машина]] в периода от 1939 до 1942 г. от [[Джон Атанасов]] и [[Клифърд Бери]]. Макар че АВС все още не е днешният универсален [[компютър със запаметена програма]] <ref>{{Cite book | date = 1976 | editor-last = Ralston | editor-first = Anthony | editor2-last = Meek | editor2-first = Christopher | title = Encyclopedia of Computer Science | edition = second | pages = 488 – 489 | isbn = 0-88405-321-0 | publisher = Petrocelli/Charter | location = New York}}</ref>, в него са реализирани някои принципни решения, валидни и днес.
Машината е проектирана и създадена по време на работата на Джон Атанасов като преподавател в катедрата по физика на Щатския колеж в Айова ({{lang-en|Iowa State College}}, ISC). Целта е да се решават системи с до 29 линейни уравнения с 29 неизвестни по модифициран метод на Гаус, но проектът е прекъснат поради войната на стадий, на който машината е решавала системи уравнения с 3 до 5 неизвестни<ref name="Gustafson">{{Цитат уеб| уеб_адрес=http://johngustafson.net/pubs/pub57/ABCPaper.htm | заглавие= "Reconstruction of the Atanasoff-Berry Computer", paper presented in Paderborn, Germany in 1998|достъп_дата = 22 март 2017|фамилно_име= Густафсон|първо_име= Джон|труд=Annals of the History of Computing |език=en }}</ref>. След това е демонтирана и забравена. Получава широка известност
В края на 1990-те е направена реплика на компютъра на Атанасов-Бери, изложена в Центъра за изчислителна техника и комуникации Дърам в Университета на Айова<ref name="Rep">{{Цитат уеб| уеб_адрес=http://jva.cs.iastate.edu/team.php | заглавие=ABC Reconstruction, 1994 – 1997 |достъп_дата = 16 ноември 2017|фамилно_име= |първо_име= |дата= |труд= |издател= |език=en |цитат= }}</ref>.
== История ==
В научната си дейност Атанасов изпитва ежедневна необходимост от решаване на [[диференциални уравнения]]. През 1936 г. заедно с Глен Мърфи, колега атомен физик, създават малък аналогов калкулатор за изследване на геометрията на повърхности, който наричат „лапласиометър“. Той решава уравнение на Лаплас директно, без да извършва преобразуване на диференциалните уравнения{{hrf|Burks|1989|}}. Атанасов установява, че точността му прогресивно намалява с увеличаването на отклонението на отделните части на машината от номиналните параметри – недостатък, присъщ на аналоговите устройства. Друг метод е преминаването към числено решаване на [[Система линейни уравнения|системи от линейни уравнения]]. През [[1930-те]] за обемни изчисления се използват електромеханични [[сметачна машина|сметачни]] или [[табулираща машина|табулиращи машини]]. Първоначално той се опитва да приспособи за целите си табулатор на [[IBM]], но компанията забранява каквито и да е промени.
Към края на 1938 г. Атанасов стига до концепцията за принципно нова сметачна машина – да бъде цифрова, да смята с [[двоична бройна система|двоични числа]] вместо с десетични, да не брои, а да използва логически изрази, да извършва изчисленията на базата на [[Вакуумна лампа|електронни лампи]], а не на релета, и да има [[Компютърна памет|памет]] отделно от изчислителния модул<ref name="Pioneers">{{Цитат уеб| уеб_адрес=http://history.computer.org/pioneers/atanasoff.html | заглавие= Computer pioneers:John Vincent Atanasoff|достъп_дата = 15 март 2017|фамилно_име=Lee |първо_име= J.A.N.|издател= IEEE Computer society|език= en}}</ref>. Според собствените му разкази той намира това решение по необичаен начин – една нощ, разочарован от множеството безплодни усилия по проекта, той се качва на колата си и кара без конкретна посока. След двеста километра спира в крайпътно заведение в [[Илинойс]] и там на чаша питие стига до това, което впоследствие ще се окаже практическата реализация<ref name="Pioneers"/>. Освен физик и математик, Атанасов има квалификация и по електроника, което му помага да проектира конкретните [[Електронна схема|схемни решения]]. За построяването на машината Атанасов се нуждае от техническа помощ и Харолд Андерсън, също професор по физика в ISC, му препоръчва един от най-добрите си дипломанти – Клифърд Бери.
Ред 22:
Атанасов решава да приложи модифициран [[система линейни уравнения#метод на Гаус|метод на Гаус]]<ref group="notes">При този метод неизвестните се изключват последователно чрез умножение и изваждане на коефициентите, като в резултат броят на уравненията в системата се намалява с единица. Процедурата се повтаря до достигането на едно уравнение с едно неизвестно, което се решава лесно. Изчислената стойност се замества в предходното уравнение, което също става с едно неизвестно и т.н. За решаване на система с 29 неизвестни методът на Гаус изисква извършването на 29<sup>3</sup> операции.</ref>, който отнема 10 пъти по-малко време{{hrf|Бончев|1990|111}}, при който се извършват само операции събиране и изваждане. В дадена двойка уравнения онова, което има по-малък коефициент пред неизвестното '''х<sub>1</sub>''', се изважда от другото уравнение толкова пъти, колкото е необходимо, за да стане коефициентът пред този член нула – полученото уравнение е с едно неизвестно по-малко. Процедурата се повтаря с друга двойка уравнения и се стига до второ уравнение с елиминирано същото неизвестно. Групирането на уравненията по двойки и елиминирането се повтарят докато се стигне до уравнение с едно неизвестно. То не се решава веднага, а с него и с всяко от първоначалните уравнения се образуват нови двойки, докато накрая се получат толкова уравнения с едно неизвестно, колкото са неизвестните и това всъщност е търсеното решение. Крайният резултат се изчислява ръчно, като константата във всяко уравнение се разделя на коефициента.
Според Бъркс{{hrf|Burks|1989|8 – 10}} основните решения, които взема Атанасов при конструирането, са четири. Най-напред с оглед на постигането на висока точност той избира цифрови, а не аналогови изчисления. Второто важно решение е размерът на изчислителната задача, която си поставя: решаване на система от 29 уравнения с 29 неизвестни (една доста сериозна изчислителна задача за тогавашните времена, тъй като дотогава рядко се опитва решаването на системи от уравнения с повече от 10 неизвестни)<ref name="WOP">{{Цитат периодика| last = Протохристов | first = Хр| year =2004 | title =Създателят на първия модерен компютър | journal = Светът на физиката| issue = 2| pages = 47 | url =http://wop.phys.uni-sofia.bg/digital_pdf/wop/2_2004.pdf | accessdate =28 февруари 2017 }}</ref>, което означава обработка на 30 коефициента, при това той предвижда точност на представяне от 15 десетични знака. Третото решение е модификацията на метода на Гаус. От това произтичат следните конструктивни решения: необходими са изчислителен модул, отделна междинна памет, както и средства за вход и изход. За изчислителния модул Атанасов избира не релета, а електрически вериги с електронни лампи, които дават възможност за изпълнение на [[логически израз]]и. Четвъртото му важно решение е да избере двоичен формат за представяне на числата, а не десетичен, както е популярно в известните дотогава машини. Това го насочва за паметта да използва кондензатори, чиито две състояния – заредено и разредено – съответстват на 0 и 1. За да осигури точност от 15 десетични знака Атанасов избира 50-битово представяне на числата (плюс един бит за знак + или –
Изчислителният модул представлява поредица от 30 идентични последователни [[суматор]]а ({{lang-en|Add-Substract Mechanism}}), работещи едновременно (днес бихме нарекли този модул [[аритметично-логическо устройство]]). Всеки суматор е предназначен за събиране или изваждане на една двойка числа ([[машинна дума]]). Те изваждат всеки коефициент на едното уравнение от съответния коефициент на второто и повтарят процедурата дотогава, докато коефициентът пред едно от неизвестните стане нула, т.е., броят им намалее с 1. След това полученото уравнение с едно неизвестно по-малко се записва като междинен резултат на подходящ носител и се подава отново за следваща операция по елиминиране<ref group="notes">В днешни термини може да се каже, че операнд А и B се изваждат и резултатът се запомня в операнд А</ref>. Паметта, върху които се записват коефициентите на една двойка уравнения, е във формата на два въртящи се барабана, разположени върху обща ос.
| |||