| Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версияСледующая версия | Предыдущая версияСледующая версияСледующая версия справа и слева |
| igor:istoria [2020/02/14 14:45] – [Криптография и криптоанализ как движущая сила компьютеростроения] igor | igor:istoria [2020/04/02 22:41] – [Военные вычислительные устройства первой половины XX века] igor |
|---|
| ==== Военные вычислительные устройства первой половины XX века ==== | ==== Военные вычислительные устройства первой половины XX века ==== |
| На первых русских линкорах, проектировавшихся около 1910-го года, впервые в нашей истории был внедрен принцип центрального управления стрельбой орудий главного калибра. Вообще-то приборы управления стрельбой были предложены петербургским часовым мастером Н. Гейслером еще в 90-е годы XIX века (фирма Гейслера строила также телеграфные аппараты). Комплекс Гейслера включал //задающие// приборы, установленные в боевой рубке, и //принимающие// приборы, расположенные непосредственно у орудий и соединенные проводами с задающими приборами. Органами отображения информации служили циферблаты со стрелками - ничего другого в те времена не было. Задача наводчика сводилась к тому, чтобы развернуть орудия до совмещения со стрелками выходных данных прибора. Сами же приборы по существу представляли собой сельсины. [[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%B8%D0%BD]] \\ | На первых русских линкорах, проектировавшихся около 1910-го года, впервые в нашей истории был внедрен принцип центрального управления стрельбой орудий главного калибра. Вообще-то приборы управления стрельбой были предложены петербургским часовым мастером Н. Гейслером еще в 90-е годы XIX века (фирма Гейслера строила также телеграфные аппараты). Комплекс Гейслера включал //задающие// приборы, установленные в боевой рубке, и //принимающие// приборы, расположенные непосредственно у орудий и соединенные проводами с задающими приборами. Органами отображения информации служили циферблаты со стрелками - ничего другого в те времена не было. Задача наводчика сводилась к тому, чтобы развернуть орудия до совмещения со стрелками выходных данных прибора. Сами же приборы по существу представляли собой сельсины. [[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%B8%D0%BD]] \\ |
| Такая система только передавала данные от командира к орудиям и не содержала каких-либо счетно-решающих элементов. По итогам русско-японской войны стало ясно, что система требует усовершенствования. В Англии были закуплены счетно-решающие приборы конструкции А. Поллена, но что эти приборы собой представляли? Информация крайне скудная. Можно не сомневаться, что устройством ввода данных в этот прибор служил оптический дальномер, установленный на корабле в соответствующей надстройке. А что внутри прибора? Можно только догадываться. \\ | Такая система только передавала данные от командира к орудиям и первоначально не содержала каких-либо счетно-решающих элементов. По итогам русско-японской войны стало ясно, что система требует усовершенствования, и в 1911 г. такие усовершенствования были сделаны. Однако всем требованиям времени система Гейслера по-прежнему не удовлетворяла, так что в Англии были закуплены счетно-решающие приборы конструкции А. Поллена. Но что эти приборы собой представляли? Информация крайне скудная. Можно не сомневаться, что устройством ввода данных в этот прибор служил оптический дальномер, установленный на корабле в соответствующей надстройке. А что внутри прибора? Можно только догадываться. \\ |
| Представим себе валик, закрепленный в подшипниках с возможностью поворота вокруг своей оси. Если валик не трогать, то он сохраняет угол поворота, т. е. представляет собой //запоминающую ячейку//, имитирующую некоторую величину, участвующую в расчетах. Эту величину можно сразу же отображать визуально, если снабдить валик стрелкой и шкалой. Если валик поворачивать с некоторой скоростью, то его угловое положение будет представлять интеграл скорости, и получаем простейший вычислительный элемент - интегратор. Представим, что на валик насажено колесико, но не круглое, а имеющее какую-то криволинейную форму, и к краю колесика прижимается рычаг. Угловое положение этого рычага однозначно связано с угловым положением вала, но связано не непосредственно, а по какой-то зависимости (возможно сложной), определяемой формой колесика - и получаем вычислительный элемент - функциональный преобразователь. Два валика, соединенные системой рычагов, представляют сумматор... \\ | Представим себе валик, закрепленный в подшипниках с возможностью поворота вокруг своей оси. Если валик не трогать, то он сохраняет угол поворота, т. е. представляет собой //запоминающую ячейку//, имитирующую некоторую величину, участвующую в расчетах. Эту величину можно сразу же отображать визуально, если снабдить валик стрелкой и шкалой. Если валик поворачивать с некоторой скоростью, то его угловое положение будет представлять интеграл скорости, и получаем простейший вычислительный элемент - интегратор. Представим, что на валик насажено колесико, но не круглое, а имеющее какую-то криволинейную форму, и к краю колесика прижимается рычаг. Угловое положение этого рычага однозначно связано с угловым положением вала, но связано не непосредственно, а по какой-то зависимости (возможно сложной), определяемой формой колесика - и получаем вычислительный элемент - функциональный преобразователь. Два валика, соединенные системой рычагов, представляют сумматор... \\ |
| Несколькими годами раньше российский инженер Алексей Крылов изобрел дифференциальный интегратор - механическую вычислительную машину, также основанную на валиках, колесиках и рычажках и решающую дифференциальные уравнения (применялась при проектировании кораблей). \\ | Несколькими годами раньше российский инженер Алексей Крылов изобрел дифференциальный интегратор - механическую вычислительную машину, также основанную на валиках, колесиках и рычажках и решающую дифференциальные уравнения (применялась при проектировании кораблей). \\ |
| Примерно в то же самое время был построен эскадренный миноносец "Новик" - быстрейший корабль своего времени. Его главным оружием были не пушки, а торпеды, и для стрельбы ими был построен прибор центрального управления. Информации по этому прибору еще меньше. "Новик" был построен в единственном экземпляре, но почти сразу же было начато серийное строительство эсминцев, достаточно близких к нему. На них устанавливался торпедный прицел М-1 конструкции Михайлова, однако сейчас уже трудно понять, что он собой представлял: прибор управления или просто прицел. А на эсминцах последующих серий устанавливались приборы управления торпедной стрельбой (ПУТС), созданные петербургским филиалом шведской фирмы "Эриксон". Они оказались недостаточно надежны и к 1932 г. были заменены приборами ГАК-1, которые выпускались заводом "Электроприбор" N 212. \\ | Примерно в то же самое время был построен эскадренный миноносец "Новик" - быстрейший корабль своего времени. Его главным оружием были не пушки, а торпеды, и для стрельбы ими был построен прибор центрального управления. Информации по этому прибору еще меньше. "Новик" был построен в единственном экземпляре, но почти сразу же было начато серийное строительство эсминцев, достаточно близких к нему. На них устанавливался торпедный прицел М-1 конструкции Михайлова, однако сейчас уже трудно понять, что он собой представлял: прибор управления или просто прицел. А на эсминцах последующих серий устанавливались приборы управления торпедной стрельбой (ПУТС), созданные петербургским филиалом шведской фирмы "Эриксон". Они оказались недостаточно надежны и к 1932 г. были заменены приборами ГАК-1, которые выпускались заводом "Электроприбор" N 212. \\ |
| В 30-е-40-е годы двадцатого века строились эскадренные миноносцы проекта 7 и 7У - внуки "Новика". На них уже было три прибора управления стрельбой: для орудий главного калибра, для зенитных орудий и для торпед. На кораблях более поздней постройки - лидерах - ставились ПУТС итальянской фирмы "Галилео". Закупка приборов передового технического уровня за рубежом, с одной стороны, не дает отечественным ученым и инженерам расслабляться, а с другой стороны, обогащает их ценным опытом. Так что в целом это нормальная практика, только ею не следует злоупотреблять. И уж совершенно недопустимо навязывать инженерам бездумное "передирание" иностранных образцов вместо создания своих, более совершенных. На лидерах "Минск" и "Ленинград" уже во время Великой Отечественной войны ПУТС "Галилео" были заменены на отечественные "Мина-1", созданные тем же заводом "Электроприбор" еще в 1934 г. \\ | В 30-е-40-е годы двадцатого века строились эскадренные миноносцы проекта 7 и 7У - внуки "Новика". На них уже было три прибора управления стрельбой: для орудий главного калибра, для зенитных орудий и для торпед. На кораблях более поздней постройки - лидерах - ставились ПУТС итальянской фирмы "Галилео" образца 1928 г. Закупка приборов передового технического уровня за рубежом, с одной стороны, не дает отечественным ученым и инженерам расслабляться, а с другой стороны, обогащает их ценным опытом. Так что в целом это нормальная практика, только ею не следует злоупотреблять. И уж совершенно недопустимо навязывать инженерам бездумное "передирание" иностранных образцов вместо создания своих, более совершенных. На лидерах "Минск" и "Ленинград" уже во время Великой Отечественной войны ПУТС "Галилео" были заменены на отечественные "Мина-1", созданные тем же заводом "Электроприбор" еще в 1934 г. \\ |
| Подробнее смотрите вот здесь: [[http://naukarus.com/iz-istorii-sozdaniya-priborov-upravleniya-torpednoy-strelboy-v-otechestvennom-flote]] \\ | Подробнее смотрите вот здесь: [[http://naukarus.com/iz-istorii-sozdaniya-priborov-upravleniya-torpednoy-strelboy-v-otechestvennom-flote]] \\ |
| Прибор управления артиллерийским зенитным огнем (ПУАЗО) можно увидеть как в Артиллерийском музее, так и в Военно-морском, но эти экспонаты дают представление только о внешнем виде прибора: \\ | Прибор управления артиллерийским зенитным огнем (ПУАЗО) можно увидеть как в Артиллерийском музее, так и в Военно-морском, но эти экспонаты дают представление только о внешнем виде прибора: \\ |
| Математическая криптография первой половины XX века шла по пути наименьшего сопротивления: создавала шифрсистемы __с закрытым ключом__. Смысл в том, что алгоритм шифрования либо вообще открытый, либо существует вероятность, что он станет известен врагу. Но для расшифровки наших посланий алгоритм знать недостаточно: нужен //ключ//, который известен только отправителю и получателю. Два субъекта, желающие установить связь друг с другом, предварительно должны обменяться ключами, и сделать это нужно так, чтобы ключ не попал в чужие руки. Пока субъектами были военные и государственные учреждения, такой подход всех устраивал. Но история имеет свойство повторяться. В начале XXI века задача установления засекреченной связи стояла уже перед простыми гражданами, для которых обмен закрытыми ключами был сопряжен с определенными трудностями, а то и вовсе невозможен. Ответом на эту задачу стали шифрсистемы __с открытым ключом__, но это уже совсем другая история. \\ | Математическая криптография первой половины XX века шла по пути наименьшего сопротивления: создавала шифрсистемы __с закрытым ключом__. Смысл в том, что алгоритм шифрования либо вообще открытый, либо существует вероятность, что он станет известен врагу. Но для расшифровки наших посланий алгоритм знать недостаточно: нужен //ключ//, который известен только отправителю и получателю. Два субъекта, желающие установить связь друг с другом, предварительно должны обменяться ключами, и сделать это нужно так, чтобы ключ не попал в чужие руки. Пока субъектами были военные и государственные учреждения, такой подход всех устраивал. Но история имеет свойство повторяться. В начале XXI века задача установления засекреченной связи стояла уже перед простыми гражданами, для которых обмен закрытыми ключами был сопряжен с определенными трудностями, а то и вовсе невозможен. Ответом на эту задачу стали шифрсистемы __с открытым ключом__, но это уже совсем другая история. \\ |
| Можно ли считать "Энигму" компьютером? По-моему, нет. В лучшем случае она тянет на специализированный гаждет. Зато машина "Бомба", которую англичане построили для раскрытия шифра "Энигмы", к компьютерам приближается вплотную. Когда же вместо "Энигмы" немцы построили более хитрую машину "Лоренц", англичане ответили им своим "Колоссусом" (1943 г.). В создании "Бомбы" участвовал математик Алан Тьюринг. "Бомба" была __специализированным__ устройством, но, работая над ней, Тьюринг уже задумывался о том, что делать дальше, и выдвинул принципы построения __универсальных__ машин: (1) машина должна иметь множество одинаковых запоминающих ячеек, (2) любая математическая операция может быть выполнена с данными из любых ячеек, (3) чтобы указать машине, какие операции нужно выполнять и над какими данными, пишется //программа//, которая не "ввинчивается" в машину намертво, а помещается опять-таки в запоминающие ячейки, где она может быть быстро и легко заменена без ущерба для "железа". Идейное наследие Тьюринга этим отнюдь не исчерпывается. В учебниках рассматривается //машина Тьюринга// - это математическая абстракция, которая никогда не воплощалась в металле и никогда не будет воплощаться, потому что менее эффективна, чем обычные компьютеры. \\ | Можно ли считать "Энигму" компьютером? По-моему, нет. В лучшем случае она тянет на специализированный гаждет. Зато машина "Бомба", которую англичане построили для раскрытия шифра "Энигмы", к компьютерам приближается вплотную. Когда же вместо "Энигмы" немцы построили более хитрую машину "Лоренц", англичане ответили им своим "Колоссусом" (1943 г.). В создании "Бомбы" участвовал математик Алан Тьюринг. "Бомба" была __специализированным__ устройством, но, работая над ней, Тьюринг уже задумывался о том, что делать дальше, и выдвинул принципы построения __универсальных__ машин: (1) машина должна иметь множество одинаковых запоминающих ячеек, (2) любая математическая операция может быть выполнена с данными из любых ячеек, (3) чтобы указать машине, какие операции нужно выполнять и над какими данными, пишется //программа//, которая не "ввинчивается" в машину намертво, а помещается опять-таки в запоминающие ячейки, где она может быть быстро и легко заменена без ущерба для "железа". Идейное наследие Тьюринга этим отнюдь не исчерпывается. В учебниках рассматривается //машина Тьюринга// - это математическая абстракция, которая никогда не воплощалась в металле и никогда не будет воплощаться, потому что менее эффективна, чем обычные компьютеры. \\ |
| Как мы теперь видим, Тьюринг был не первый, кто додумался до теоретических принципов построения компьютера (за исключением того, что в машинах Цузе программа не хранилась в запоминающих ячейках, а читалась с перфоленты). Тьюринг был первым, кто заявил эти принципы вслух, и первым, кого услышали, в итоге получилось так, что он считается основоположником современной архитектуры компьютеров. В рамках принципов, выдвинутых Тьюрингом, были построены машины: в Англии - EDSAC (1949 г.), в США - ENIAC (строился в 1944-1946 гг., работал до 1955 г.) и EDVAC (1949 г.), которые уже без всякой натяжки могут считаться настоящими компьютерами. Эти машины знаменуют собой конец первобытной эпохи и начало компьютерной цивилизации. \\ \\ | Как мы теперь видим, Тьюринг был не первый, кто додумался до теоретических принципов построения компьютера (за исключением того, что в машинах Цузе программа не хранилась в запоминающих ячейках, а читалась с перфоленты). Тьюринг был первым, кто заявил эти принципы вслух, и первым, кого услышали, в итоге получилось так, что он считается основоположником современной архитектуры компьютеров. В рамках принципов, выдвинутых Тьюрингом, были построены машины: в Англии - EDSAC (1949 г.), в США - ENIAC (строился в 1944-1946 гг., работал до 1955 г.) и EDVAC (1949 г.), которые уже без всякой натяжки могут считаться настоящими компьютерами. \\ |
| | Вот информация к размышлению по первым компьютерам: \\ |
| | [[https://habr.com/ru/company/it-grad/blog/488750/]] |
| | Эти машины знаменуют собой конец первобытной эпохи и начало компьютерной цивилизации. \\ \\ |
| ==== Характеристика эпохи ==== | ==== Характеристика эпохи ==== |
| Первобытная эпоха в компьютерном мире продолжалась до середины XX века и характеризовалась следующим: \\ | Первобытная эпоха в компьютерном мире продолжалась до середины XX века и характеризовалась следующим: \\ |
| Размещение программ в ПЗУ, во-первых, гарантирует сохранность программ, и во-вторых, исключает потери времени на загрузку программ в память (на обычных компьютерах при каждом включении, а также после устранения сбоя, производится загрузка ОС, которая может занимать несколько минут). Так обеспечивается готовность машины решать любую задачу немедленно, как только в этом возникнет необходимость. \\ | Размещение программ в ПЗУ, во-первых, гарантирует сохранность программ, и во-вторых, исключает потери времени на загрузку программ в память (на обычных компьютерах при каждом включении, а также после устранения сбоя, производится загрузка ОС, которая может занимать несколько минут). Так обеспечивается готовность машины решать любую задачу немедленно, как только в этом возникнет необходимость. \\ |
| На берегу, на гражданской службе более типична несколько другая ситуация: круг задач, которые предстоит решать на компьютере, не определен как исчерпывающий список. Разработчик такого компьютера вынужден "пройти между Сциллой и Харибдой": сосредоточить максимум усилий на нужных задачах и в то же время обеспечить приспосабливаемость машины к решению новых задач, которые могут появиться в будущем. Такой компьютер называется //проблемно-ориентированным//. Малые ЭВМ серии СМ, которые строились в нашей стране в 70-е годы, как и их американские прототипы, относятся к проблемно-ориентированным: они могут решать много разных задач, однако есть такие задачи, которые им не под силу. Структура программного обеспечения проблемно-ориентированных машин практически такая же, как и у "больших", и включает операционную систему и инструментарий для разработки программ. \\ | На берегу, на гражданской службе более типична несколько другая ситуация: круг задач, которые предстоит решать на компьютере, не определен как исчерпывающий список. Разработчик такого компьютера вынужден "пройти между Сциллой и Харибдой": сосредоточить максимум усилий на нужных задачах и в то же время обеспечить приспосабливаемость машины к решению новых задач, которые могут появиться в будущем. Такой компьютер называется //проблемно-ориентированным//. Малые ЭВМ серии СМ, которые строились в нашей стране в 70-е годы, как и их американские прототипы, относятся к проблемно-ориентированным: они могут решать много разных задач, однако есть такие задачи, которые им не под силу. Структура программного обеспечения проблемно-ориентированных машин практически такая же, как и у "больших", и включает операционную систему и инструментарий для разработки программ. \\ |
| | Вот еще кое-какая информация к размышлению на тему СМ ЭВМ: \\ |
| | [[https://habr.com/ru/company/dataart/blog/484124/]] \\ |
| | [[https://habr.com/ru/company/dataart/blog/488274/]] \\ |
| Специализированные компьютеры для гражданского применения в средние века тоже существовали: они применялись в промышленных роботах, станках с ЧПУ и автоматизированных системах управления технологическими процессами. \\ | Специализированные компьютеры для гражданского применения в средние века тоже существовали: они применялись в промышленных роботах, станках с ЧПУ и автоматизированных системах управления технологическими процессами. \\ |
| Я пишу в основном о корабельных ЭВМ, поскольку с ними знаком. На самом деле "Атака" была не первой такой машиной, а ведь были ЭВМ и самолетные, и наземные. \\ \\ | Я пишу в основном о корабельных ЭВМ, поскольку с ними знаком. На самом деле "Атака" была не первой такой машиной, а ведь были ЭВМ и самолетные, и наземные. \\ \\ |
