Elektromechanikus számítógépek

A mechanikus számológépek és az utókor Howard Aiken és a Mark I A Mark I. szerkezete és működése Babbage's dream come true” a számítógép Harvard-architektúrája

Howard Aiken és a Mark I

Azokban az évszázadokban, amikor a mechanikus számítógépeket tervezték és készítették, a mai, elektronikus számítógépes világ több alapvető, konceptuális eleme is megfogalmazódott. Charles Babbage a modern digitális számítógép számos lényeges szerkezeti és funkcionális jellemzőjét feltalálta és leírta az analitikus gép tervezése során.

Az első digitális, általános célú, programvezérlésű számítógép, amelyet az amerikai nyilvánosságnak bemutattak, a Mark I névre keresztelt elektromechanikus berendezés volt. A gépet 1944. augusztus 7-én avatták fel a Harvard egyetemen, az egyetem elnökének és a gépet elkészítő IBM elnökének jelenlétében.

Aiken gépe az adatfeldolgozó gépektől eltérően kifejezetten tudományos-műszaki célokra készült, és sok vonatkozásban teljesen új megoldásokat használt. A gép szerkezete olyan volt, mintha vezetékekkel összekapcsoltak volna egy sor lyukkártyás műveletvégző gépet: az elsőnél megtörténik az adatbevitel, és a láncban az utolsó – miután egy sor művelet elvégzésre került – kinyomtatja az eredményt.

A 20. század számítógépfejlesztő géniuszai közül többen ismerték Babbage munkásságát, azonban egyedül Aiken látta úgy a saját szerepét a történetben, mint aki onnan viszi tovább a folyamatot, ahol Babbage abbahagyta. A gépet néhány katonai jellegű számítástól eltekintve (feltehetően ezek közé tartozik az első atombomba hatásának matematikai szimulációja is) főleg különböző matematikai táblázatok készítésére használták; ebben is hasonlított a Babbage által tervezett gépekhez. Más elektromechanikus gépekhez hasonlóan azonban Aiken gépe sem került be az 1950-es években a számítógépek fejlődésének főáramába. Mechanikus szerkezetéből adódóan lassan működött, csak mintegy tízszer volt gyorsabb Babbage gépénél nem volt képes programok tárolására, és tízes számrendszerben számolt.

a Harvard Mark I (1944)
a számítógépet Howard H. Aiken tervei alapján az IBM építette meg Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) néven, majd 1944-ben a Harvard Egyetemre szállították; a számítógép jellemzői: 765,000 elektromechanikus alkatrészt, ezen belül 3,500 jelfogót (relét) tartalmazott; egy összeadás ideje kb. 1/3 s, egy szorzás ideje kb. 6 s volt; az adatbevitel lyukkártyákon történt; a memória 72 szót (fixpontos számot) tárolt tízes számrendszerben, 23 számjegyen (10 egész, 13 tizedes jegy ábrázolásával); a programkódot lyukszalagon tárolták; a gép kb. 4.5 tonna súlyú volt

a számítógépek ún. Harvard-architektúrája
a Harvard-architektúra lényege az utasítások és az adatok tárolásának és elérésének (teljes) fizikai szétválasztása; az utasítások és az adatok különböző memóriarendszerekben ("memória-terekben") tárolódnak, ami lehetővé teszi az utasítások és az adatok egyidejű elérését; pl. a Harvard Mark I. (majd később a Mark II.) a programokat lyukszalagon, az adatokat pedig elektromechanikus számláló áramkörökben tárolta

a számítógépek ún. módosított Harvard-architektúrája
a módosított Harvard-architektúra lényege az utasítások és az adatok memóriában való kezelésének (címzésének, elérésének stb.) szétválasztása; pl. a modern CPU-k gyorsmemóriája (cache memory) esetében az utasítások és az adatok a gyorsmemória különböző részeiben tárolódnak (instruction cache vs. data cache)


Konrad Zuse a Z3 számítógép rekonstruált változata a müncheni Német Múzeumban
a Z3 számítógép architektúrájaa Z3 számítógép architektúrája

Konrad Zuse elektromechanikus számítógépei

Németországban Konrad Zuse 1936 és 1945 között a világtól elszigetelve, mit sem tudva az amerikai és angol fejlesztésekről állami érdeklődés és támogatás hiányában ért el figyelemre méltó eredményeket a számítógép-fejlesztésben. A számolást automatikusan elvégző gép gondolata az 1930-as évek közepétől foglalkoztatta. Az első gép építését 1936 végén kezdte, szülei lakásának egyik műhellyé alakított szobájában néhány barátja segítségével. Zuse számára nem volt kérdéses, hogy bináris és tárolt programú gépet fog építeni, és hamar rájött arra is, hogy a programot lyukszalagon célszerű bevinni a gépbe. (Erre a célra kiselejtezett filmtekercseket perforált.)

Konrad Zuse gépei:

(Vissza a tartalomjegyzékhez)


Informatikatörténet és hardverismeret
Boda István, T. Nagy László 2021.