Рождение пикселя

Эти светящиеся маленькие точки на экранах наших мониторов, на карманных компьютерах и вообще на любых дисплеях привычно вошли в нашу жизнь, точно так же, как сотовые телефоны и Интернет. Но они не всегда были такими красочными, они были гораздо хуже. Но давайте по порядку...

Сложно сказать, где и когда началась эра цифровых технологий. Может быть, всё началось с азбуки Морзе (1835), и было продолжено Бодо (1874, Франция) и Холлерифом (1880), но я придерживаюсь мнения, что первопроходцем был Клод Шеннон (Claude E. Shannon), чья "Математическая Теория Коммуникаций" ("Mathematical Theory on Communication") открыла миру глаза на преимущества и перспективы использования цифровых данных. Была высказана идея рассмотрения бесконечного количества бесконечно малых величин и разбиения их на операбельные единицы данных, которые теперь называют битами. Доктор Клод Шеннон (1917 - 2001) опубликовал свои труды в 1947 (работая в лабораториях Bell), но мировой научной общественности потребовалось несколько лет для осознания значимости этой работы. И когда это произошло, мир был шокирован. Внезапно всё стали представлять в виде данных, и мир начал меняться.

"Истина" или "ложь", "да" или "нет"

Джон Атанасов (John V. Atanasoff, 1903) и его ученик Клиффорд Берри (Clifford Berrу) сконструировали первый электронный компьютер во время своей работы в Государственном колледже Айовы (теперь это университет). Компьютер был основан на булевской алгебре. Джордж Буль (1815 - 1864) пролил свет на алгебраическую двоичную систему (Математический анализ логики (1847) и исследование законов мышления (1854)), он предложил замену любого математического равенства на значения "истина" и "ложь". В 1940 г. Атанасов и Берри применили эту концепцию к электрическим цепям, используя вместо "истина" и "ложь" наличие или отсутствие сигнала, и разработали первый электронный компьютер. Однако их проект перестали инвестировать, и их работа затерялась среди подобных разработок других учёных, из которых самой значимой стал ENIAC, первый автоматический цифровой компьютер, созданный в 1946 г. в университете Пенсильвании.

Творение Атанасова и ENIAC были первыми программируемыми машинами, однако проводные вычислительные машины создавались ещё в 1941 г. во время Второй Мировой Войны немецким инженером Конрадом Зусе (Konrad Zuse). Он разработал компьютер Z3 для моделирования самолетов и ракет, а в 1943 г. англичане закончили секретный дешифратор для раскодирования немецких сообщений и назвали его Колосс (Colossus).

В 1945 г. Джон Фон-Нейман (John Von Neuman) разработал EDVAC (Электронный дискретный программируемый автоматический компьютер), оснащенный памятью как для программ, так и для данных. Фон-Нейман использовал вакуумные трубки, конденсаторы, перфокарты и ртутные линии задержки для хранения информации. Но требовалось нечто лучшее.

Трубки, конденсаторы, перфокарты и память на магнитных сердечниках

В конце 40-х доктор Эн Ванг (An Wang) и Джей Форрестер (Jay Forrester), глава компьютерного проекта Whirlwind, изобрели оперативное запоминающее устройство. Память на магнитных сердечниках оказалась более компактной и надежной технологией, и она заменила вакуумные трубки и ртутные линии задержки.

Память на сердечниках, а если быть более точным - память на магнитных сердечниках, является разновидностью оперативной памяти (RAM). Она была разработана в Массачусетском технологическом институте (MIT) Джеем Форрестером (Jay Forrester)в 1951 г. Первоначально память была слишком дорогой, но по мере дальнейшего совершенствования цены ползли вниз, и в 50-х и 60-х она получила широкое распространение.

Whirwild был первым цифровым компьютером института, но кроме этого он был и первым цифровым компьютером, специально разработанным для управления в реальном времени. IBM в дальнейшем лицензировала эту технологию, и память на сердечниках стала повсеместно использоваться в первом и втором поколении компьютеров IBM. Во взаимодействие между институтом и IBM был вовлечен молодой инженер Кен Ольсон (Ken Olson), основатель DEC (Digital Equipment Corporation).

В 1956 г. IBM выплатила $500,000 доктору Вангу за его патент на оперативную память. Он использовал эти деньги на расширение своей компании, Wang Laboratories.

Планшет (Sketchpad) и Аналоговый векторный дисплей Где-то 7 лет спустя в MIT появился другой гигант мысли и создал первый компьютерный дисплей. В 1963 г. Иван Сазерлэнд (Ivan Sutherland) работал над своей диссертацией, и тогда ему выпал шанс учиться у Клода Шеннона, создателя теории информации. К тому времени он изобрел графическую компьютерную программу, Планшет, позволяющую создавать изображения непосредственно на экране используя ручные манипуляторы, такие как световое перо. Но все это происходило не на цифровом дисплее, а только лишь на векторном аналоговом.

Аналоговые дисплеи (в большинстве своем) работают за счет изменения напряжения. Лучший (да и простейший) пример аналогового устройства - реостат для регулирования света лампы. Когда вы передвигаете рычажок вверх, напряжение на лампе увеличивается, и она светится ярче. На векторном дисплее результатом увеличения напряжения на одной из сторон трубки становится перемещение святящегося пятна на люминофоре в её направлении. Это основной принцип работы экранов телевизоров. Напряжение повышается, и резко падает - это называется пилообразным напряжением. Луч пробегает весь экран и перемещается назад. Каждый раз когда он возвращается (влево), луч немного опускается, таким образом, получаются строки на экране. По европейскому стандарту на дисплее 625 строк, а по американскому и японскому - 525. Такие аналоговые дисплеи были созданы в конце 30-х, и они до сих пор используются во всём мире в телевизорах.

Первые компьютеры тоже были аналоговыми. В 1930 г. Ванневар Буш (Vannevar Bush) изобрел первый аналоговый компьютер. Одной из базовых задач компьютера был просчёт траектории стрельбы орудий во время Второй Мировой Войны. Как и многое другое, аналоговые компьютеры создавались в основном для военных целей. Самым известным аналоговым компьютером, так и не созданным (не считая книги Вильяма Гибсона и Брюса Стерлинга), была вычислительная машина Бэббиджа (Babbage) (1839). Бэббидж в теории описал возможность создания такой машины, но при этом сам он не верил, что это возможно, это было "слишком сложно".

Усилители на вакуумных трубках, в основном использующиеся для работы со звуком, можно было бы создавать с невероятной точностью уже во время Второй Мировой (они были изобретены в 1904 г.) Они могли давать надёжные, воспроизводимые результаты. Конкретное напряжение на входе может быть использовано как базовое, и в зависимости от него, на выходе получается другое предсказуемое напряжение. Напряжение можно сопоставить с численным значением с достаточно большой точностью (погрешность - не более одного процента). Согласитесь, это лучше использования логарифмической линейки - точность выше и скорость больше. Главной проблемой аналоговых компьютеров оставалось отсутствие какой-либо нормальной возможности запоминать промежуточные результаты, так что цифровые компьютеры, обладающие оперативной памятью, были заранее обречены на успех.

Тем не менее, такой компьютер был оснащен аналоговым векторным дисплеем, изобретенный Иваном Сазерлэндом. Как и все великие идеи и изобретения, дисплей дал обширное поле деятельности инженерам, ученым и дизайнерам во всем мире. Как не сложно было догадаться, его концепции заинтересовали и военных. Но вот медицина не сразу нашла применение компьютерной графики. Технология не была задействована ими до 1980-х. Химики же сразу признали компьютерную графику как способ моделирования молекул.

Векторный аналоговый дисплей, как и аналоговый компьютер, продолжали совершенствоваться и с каждым годом становились всё быстрее и точнее. Кстати, тогда, в 60-х годах доктор Гордон Мур из Intel ещё даже не закончил колледж. В то время аналоговые компьютеры могли совершать расчеты с точностью до одной десятитысячной. Это было невероятным успехом, и они становились повседневным инструментом ученых для решения множества специфических задач (таких как расчет запасов нефти и газа и прогнозы погоды).

От цифровых переключателей к транзисторам Но Bell сделала очередной рывок и создала транзисторный усилитель. Усилители класса А дают на выходе превосходный линейный сигнал, усилители класса С при малейшем изменении сигнала на входе дают либо ноль напряжения, либо максимум напряжения на выходе. Усилители класса С не удовлетворяют запросам любителей чистого звука, но вполне подходят на роль переключателей - при поступлении слабого сигнала на вход, на выходе они дают сигнал с большим напряжением. Такие переключатели нашли своё место в индустрии как управляющие элементы для моторов, ламп и соленоидов. Но главное их предназначение еще предстояло открыть.

Учёные Бардин (Bardeen), Шокли (Shokley) и Браттейн (Brattain) из лабораторий Bell ещё в 1947 г. ставили эксперименты, которые привели к изобретению транзистора. (Кстати, это весьма спорно: были транзисторы изобретены, или просто открыты на основе законов физики. Этот вопрос интересен с точки зрения патентования.) В любом случае учёные, открывшие принцип запрещённой зоны, пытались разработать лучший, меньший и более экономичный усилитель. Первоначально они не давали чистого сигнала и могли служить лишь как усилители-переключатели класса С. Но эта проблема была быстро разрешена, и вскоре появились коммерческие транзисторы, используемые в радио и слуховых аппаратах.

Первое радио на транзисторах было создано в 1954 г. (использовались транзисторы TI - Texas Instruments. Хотя впервые их начала продавать компания Raytheon). Когда Томас Ватсон увидел эти транзисторы, он купил целую коробку, отдал их своим лучшим инженерам и велел им использовать транзисторы в компьютерах. (TI очень повезло: она снабжала IBM транзисторами более 10 лет.) Поэтому у IBM была фора в изобретении первого транзисторного компьютера.

Но они бы никогда не произвели ни на кого впечатления, если бы их творения программировались с помощью кодов Холлерита (Hollerith) или, скажем, ассемблера. Самыми заинтересованными лицами в появлении более простых языков были военные. По вполне понятным причинам они хотели заменить свои гигантские калькуляторы на что-то более простое в использовании и мобильное.

Хотя Ватсон никогда не говорил об этом, он всегда понимал их проблемы. Он велел своим инженерам придумать что-нибудь для решения этой проблемы. Так появился новый продукт: FORmula TRANslator - FORTRAN, - первый язык программирования высокого уровня. Один из изобретателей, Джон Бакус (ему было 29 лет, он был математиком в Колумбийском университете) сказал, что он вдохновился на разработку Фортрана после нескольких лет работы на компьютерах IBM 701 и 704 и просто устал от сложности программирования. В конце 1953 Бакус заявил, что три четверти бюджета любого проекта составляли программирование и тестирование. (Кстати, со временем ситуация так и не изменилась) В 1954 он получил "зелёный свет" и занялся разработкой инструмента, позволяющего использовать новый встроенный сопроцессор для вычислений с плавающей точкой и индексные регистры IBM 704. А компьютерная графика более чем что-либо другое использовала операции с плавающей точкой.

Транзисторы возбуждали воображение многих людей, и не только тех, кто создавал радио и компьютеры в 1957. Шерман Миллс Фейрчайлд, основатель Fairchild Camera and Instrument Corporation, спонсировал небольшую группу молодых ученых из Калифорнии для разработки новых технологий для производства транзисторов. Целью ученых (среди них были Роберт Нойс и Гордон Мур - основатели корпорации Intel) было массовое производство транзисторов. Они выполнили свою задачу к 1959 г. и предложили миру планарную технологию. Именно эта технология стала основным методом про купить ключ кс го|ключ cs go

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230, 231, 232, 233, 234, 235, 236, 237, 238, 239, 240, 241,

 
Голосование
Нравится ли вам дизайн нашего сайта?
 
Поиск