電子計算機とコンピュータはどのような歴史を辿ってきたのか!?

エンジニアとしてStepUpする為、コンピュータの原理に近い技術を学ぶ事が推奨されます。

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低レベルな技術(技術レベルが低いという意味ではなく)とはOS、CPU、メモリなど色々ありますが、私は物事の本質を考える時、一番気になるのが歴史です。なぜその考えに至ったのか、それが出来上がったのかの時代背景など。

一応IT業界でエンジニアとして働いているので、コンピュータの歴史を知らないのはどうかなと思い、さっくりレベルで計算機の歴史(そろばん〜量子コンピュータ迄)に目を向けてみました。

そろばんの歴史

計算機の源流はそろばんと言われています。

誰しも小学校の頃、一度はそろばんに触れた事があると思いますが、そろばんの歴史はかなり古く、
遡ること約6000年、人類最古の文明といわれるシュメール文明には都市国家がありました。

シュメール文明の壁画には宇宙船やロケットのような絵が描かれていたり、また当時の科学では知り得るはずのないDNAの記述らしき内容が残っていたり、宇宙人文明と言われる謎多き文明ですが、彼らが建築した神殿の一部で、数字の印象痕と穴のついた1枚の粘土板を発見。

これが世界最古の計算用具と言われ、以降様々な変化と共に進化していきます。

それからギリシャでは盤の上に線を引き、その上に珠を置いて計算する縦型のそろばんが発明、東洋では中国の漢が終わる1700年前、日本では16世紀終わりの室町時代に伝来。

日本では明治以降、社会の多くの人達の希望で学校教育に採用され、今日に至る。

17-19世紀のアナログ計算機

17世紀頃、フランスの哲学者にして数学者で有名なパスカル。

彼が作った計算機が現存する最古のものと言われ、桁数に等しいだけの数の歯車を並べ、間に桁上げの仕組みを組み込んだ手動のものでした。

その後ドイツの哲学者・ライプニッツも乗算を行える計算機を作り、1800年代になると、イギリス人のバベッジが階差機関、解析機関を考案、長い複雑な計算を自動的に解析できる自動計算機でしたが、こちらは実現はせず、構想のみに終わる。

電子計算機ENIACの登場

アメリカ陸軍が弾道計算のため最初の最初の電子計算機といわれるENIAC(エニアック)を作成。

18000本の電流増幅機能を持つ真空管を使ったシステムで、デジタル回路で数値・論理演算を実行。

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ちなみにアメリカとソ連は一時期、宇宙開発で競い合っていましたが、アポロ計画は総額245億ドル(現在価値で1350億ドル(14兆円))の莫大な費用を投じ、その当時の技術が転用された結果、コンピュータの集積回路や燃料電池の研究・開発に寄与、また色んなアイディアが生まれ、システム開発でも大きな影響を与えたそうです。

やはり世界トップレベルの国家や軍が絡むとやる事も違いますね。

ノイマン型コンピュータとは!?

現在のコンピュータはノイマン型と呼ばれており、以下のような特徴があります。

・プログラム内臓方式.

・逐次処理が原則.

・2進数を最小.

またコンピュータを構成する5大要素には以下があります。

・演算装置.

・制御装置.

・主記憶装置.

・入力装置.

・出力装置.

CPUが演算と制御を担い、主記憶装置がメモリ、入出力はI/Oと説明される事が多いかも。

コンピュータは内部でどのように動いているのか!?

ざっくりと言えば、メモリやI/Oにはアドレス(番地)が採番、そしてアドレス毎には様々な情報(命令とデータ)が保持されており、CPUはアドレスを指定することでデータを取得、CPU内部で演算を行い、結果をメモリ保持させたり、I/Oを通して画面等に表示させています。

量子コンピュータとは!?

何かと話題の量子コンピュータですが、これは一体なんなのか!?

Wikipediaには以下のように紹介されています。

量子力学的な重ね合わせを用いて並列性を実現するとされるコンピュータ。

いわゆる電子式など従来の一般的なコンピュータの素子は、情報を「0か1」などなんらかの2値をあらわすいずれかの状態しか持ち得ない「ビット」で扱い、量子コンピュータは「量子ビット」により、重ね合わせ状態によって情報を扱う。

あのビルゲイツも「量子コンピューターは理解できない」と言って話題になりましたが、特定の問題に対して既存のコンピューターに比べて最大1億倍高速に解くことが出来るらしい。

ちなみに既存コンピュータでは電圧差(一般的には0Vと5V)を利用して0と1の2ビットを表現していますが、この仕組みでの高速化にはチップ上の回路の集積度をあげる手法(ムーアの法則)が取られており、この集積化も限界と言われていました。

現在のコンピュータ演算処理では難しい天候予測や科学的な実験などに対応するため、次世代コンピュータとして量子コンピュータが注目されてますが、今後もし一般化すれば、処理速度を求めるシステム(AIとかブロックチェーン)でも利用され、今とは全然違った世界になっているのかも。

ちょっと想像できませんが…