Программирование в 1940-х годах

Материал из Documentation.

В этот период появились первые электронные компьютеры, такие как ENIAC, и были заложены основы программирования как самостоятельной и жизненно важной дисциплины.

В начале 1940-х годов вычислительная техника была представлена как электромеханическими компьютерами, так и первыми электронными машинами. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), разработанный в Университете Пенсильвании, был одним из первых электронных компьютеров общего назначения. Этот гигантский аппарат, занимавший целую комнату, содержал более 17 тыс. электронных ламп, весил около 30 тонн и потреблял большое количество электроэнергии. «Программирование» ENIAC было сложнейшей задачей, требующей физической перенастройки машины. Для задания новой задачи инженеры и математики должны были вручную переключать тысячи тумблеров и подключать сотни кабелей, чтобы изменить электрические соединения внутри машины. Этот процесс мог занимать дни или даже недели, и каждое изменение в программе требовало полной перенастройки. ENIAC использовался в основном для расчёта баллистических таблиц для армии США. Перенастройка для каждой новой таблицы была трудоёмкой, но значительно быстрее, чем ручной расчёт. Процесс требовал глубокого понимания электрической схемы машины и точного следования инструкциям.

Параллельно с развитием ENIAC велись работы над созданием компьютеров с принципиально новой архитектурой — компьютеров с хранимой программой. Ключевая идея этой концепции, предложенной выдающимся математиком Джоном фон Нейманом, заключалась в том, что инструкции для выполнения вычислений хранятся в памяти машины наряду с данными. Это позволяло значительно упростить процесс «программирования», поскольку для изменения логики работы машины достаточно было просто изменить содержимое памяти, а не перенастраивать её физически. «First Draft of a Report on the EDVAC» фон Неймана стал основополагающим документом, определившим дальнейшее развитие компьютерной архитектуры. Первые компьютеры с хранимой программой, такие как Manchester Baby в Великобритании и EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) в Кембридже, были построены в конце 1940-х годов. Manchester Baby, созданный Фредди Уильямсом и Томом Килберном, стал первой в мире машиной, продемонстрировавшей реализацию принципа хранимой программы. EDSAC, разработанный Морисом Уилксом, был более практичным компьютером, который использовался для решения реальных задач. Эти машины использовали ртутные линии задержки для хранения данных, что было передовой технологией для своего времени.

Переход к компьютерам с хранимой программой потребовал разработки новых методов программирования. Вместо физической перенастройки машины, программисты теперь должны были писать программы в виде последовательности инструкций, которые затем загружались в память компьютера. Первоначально программирование велось непосредственно в машинных кодах, представлявших собой последовательность двоичных чисел, которые непосредственно управляли работой процессора. Это был крайне трудоёмкий и сложный процесс, требующий глубоких знаний архитектуры компьютера. Для облегчения программирования были разработаны системы символической адресации, позволявшие программистам использовать мнемонические обозначения (символические имена) для представления машинных команд и адресов памяти. Затем эти символические программы транслировались в машинный код с помощью специальных программ, называемых ассемблерами.

Грейс Хоппер, выдающийся американский ученый в области компьютерных наук, внесла огромный вклад в развитие программирования. В 1940-х годах она работала над программированием Mark I и разрабатывала инструменты, облегчающие этот процесс. Её работа заложила основы для будущих разработок, включая компиляторы.

Первые компьютеры 1940-х годов нашли применение в самых разных областях, от научных исследований до военных расчётов и бизнес-аналитики. Они использовались для моделирования сложных физических явлений, расчёта траекторий ракет, дешифровки вражеских кодов и обработки больших объемов статистических данных. Эти машины произвели настоящую революцию в науке и технике, позволив решать задачи, которые ранее считались невозможными.

Программирование в 1940-х годах было сопряжено с огромными трудностями. Компьютеры были ненадежными, часто выходили из строя, а объём памяти был крайне ограничен. Программистам приходилось тщательно оптимизировать свои программы, чтобы они умещались в доступную память и выполнялись достаточно быстро. Отсутствовали отладочные инструменты, и поиск ошибок в программах был настоящим искусством. Программисты использовали всевозможные методы, от ручного просмотра листингов программ до использования осциллографов для анализа работы отдельных компонентов компьютера.

Разработки в области программирования в 1940-х годах оказали огромное влияние на будущее вычислительной техники. Были заложены основы для создания современных компьютеров, языков программирования, операционных систем и программного обеспечения. Появление первых программистов, обладавших уникальным набором знаний и навыков, ознаменовало рождение новой профессии, которая в будущем станет одной из самых востребованных в мире. Вторая мировая война оказала огромное влияние на развитие компьютерной техники. Военные нужды стимулировали разработку новых вычислительных устройств, способных решать сложные задачи, связанные с расчетом траекторий, дешифровкой кодов и управлением оружием. После окончания войны компьютеры стали использоваться в гражданских целях, открывая новые возможности для науки, промышленности и бизнеса.