История создания
вычислительной техники
История вычислительной техники началась тогда, когда появилось понятие числа. Во многих языках слово «цифра» происходит от слова «палец». Пальцы стали первой «вычислительной машиной», которая всегда находилась « под рукой».
Ещё к 4-м веку до н.э. относят изобретение Абака – первого инструмента для вычислений. Он появился в Греции и Египте. Важно, что на абаке отмечались места (колонки и строчки) для отдельных разрядов чисел. Алгоритмы вычислений на абаке были подробно разработаны французским ученым Гербертом (950-1003).
С увеличением объёма вычислений начался поиск возможности выполнять их с помощью какого-нибудь инструмента. На рубеже 16-17 веков появился русский абак – счёты. Это и есть самый известный счётный инструмент. Такое устройство позволяет быстро и точно производить простые арифметические действия с большими числами.
В 17 веке появились первые механические счётные устройства.
В 20-е годы английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку, в усовершенствовании которых идеей бегунка принял участие и великий Ньютон.
1632 год: немецкий учёный Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счётный механизм. Машина Шиккарда состояла из суммирующего и множительного устройства, а также из механизма записи промежуточных результатов.
Первую механическую «арифметическую» машину, осуществлявшую 4 арифметических действия в 10-тичной системе счисления, изготовил в 1642 году французский математик, физик и философ Блез Паскаль. Его машина «Паскалина» была предназначена для работы 6-8 разрядными числами, но она могла только складывать и вычитать.
Только в 1673 году немецкий математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц сконструировал арифмометр, выполнявший все четыре арифметические действия. Он также разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.
В первой половине 19 века англичанин Чарльз Беббидж разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Своё изобретение Беббидж назвал «Аналитической машиной». Но он не был построен, т.к. необходимая точность изготовления деталей для этой машины была недостижима в середине 19 века. Устройство компьютера по чертежам Беббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Согласно проекту, машина должна была приводиться в действие силой пара. При этом она могла воспринимать команды, выполнять вычисления и выдавать необходимые результаты в отпечатанном виде. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками – перфокарт. Лавлейс также разработала теорию программирования, предусматривающую повторение одной и той же последовательности команд и выполнение этих команд при определенных условиях. Она первая и написала программу для машины Беббиджа в 1846 году.
В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрёл счётно-перфорационные машины. Но в этих Машиных перфокарты использовались не для представления программы, а для хранения числовой информации.
Первые электронные компьютеры появились в первой половине 20 века.
Так в 1930 году американский учёный Ванневер Буш разработал «дифферинциальный анализатор». Это был первый в мире компьютер. Эта машина решала сложные математические задачи. Она приводилась в действие электрическим током, а для хранения информации в ней использовались электронные лампы. Однако он был очень громоздким, что даже более поздняя модель весила 200 тонн!
Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. В процессе работы такой машины происходит переключение тысяч реле. Скорость вычислений в самых совершенных таких машинах составляла 50 сложений и 20 умножений в секунду.
Первым изобретателем, применившим электромагнитное реле в счётном устройстве, был немецкий инженер Конрад Цузе. В 1941 году он построил небольшой компьютер, работающий на таких реле.
А в США в 1943 году на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1». Управляющие работой машины команды вводились с перфорированной ленты. Она могла перемножить два 23-разрядных числа за 4 секунды и за один день выполняла расчеты, которые вручную выполнялись 6 месяцев. Приблизительно в это же время были созданы ряд «чисто релейных машин» - уже с двоично-десятичным (1941 г., Цузе, Германия) или с двоично-пятеричным (Штибитц), или с чисто двоичным (1954, Бессонов, СССР) представлением чисел.
Век релейных машин был очень недолгим. Начиная с 1943 года, в США группа ученых под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAC на основе электронных ламп. Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем Марк-1. ENIAC тратил на сложение 0.0002 сек., а на умножение – 0,0028 сек. Но машина имела и существенный недостаток: у него отсутствовала память, а для того, чтобы задать программу, надо было часами присоединять нужным образом провода. Пионером в программировании на ENIACе по праву считается Грейс Хоппер. Именно ей мы обязаны таким термином, как «отладка».
ENIAC стал первым представителем первого поколения компьютеров. Скорость счёта самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду (ЭВМ М-20). Для ввода данных использовались перфокарты и перфоленты.
В 1945 известный математик Джон фон Нейман подготовил доклад о компьютере, который мог бы хранить программу в своей памяти. Первый компьютер, в котором были воплощены идеи «хранимой программы» Неймана, был построен английским исследователем Морисом Уилксом в 1949 году (EDSAC), но она существовала только в единственном экземпляре. Это была машина совершенно нового типа. После неё настроили много ламповых машин, в том числе МЭСМ (Лебедев, Киев), БЭСМ (Лебедев, Москва) и, наконец, семейство первых в СССР серийных машин «Урал».
В середине 50-х годов на смену ламповым машинам пришли машины на полупроводниковых транзисторах, более быстродействующие, надёжные машины. Это были машины 2-го поколения. Такие как БЭСМ-6(СССР), «Атлас» (Англия), СТРЕТЧ (США). В них применялись долговременные запоминающие устройства на магнитных лентах. Начали применять языки программирования высокого уровня, такие как Фортран, АЛГОЛ. КОБОЛ.
В 60-70-х годах были выпущены компьютеры серии IBM-360 (США), на которых вместо транзисторов были использованы интегральные схемы. Появились магнитные диски. Типичными представителями этих машин, которые мы относим к 3-му поколению компьютеров, стали «Наири-3», система машин ЕС и СМ (СССР) и ИЛЛИАК-4(США), со скоростью 200 миллионов операций в секунду. Широко стали использоваться новые типы устройств ввода-вывода: графопостроители и дисплеи.
В 70-е годы линия малых (мини) ЭВМ получила широкое развитие. Своеобразным эталоном здесь стали машины американской фирмы DEC серии PDP-11.
Дальнейшее развитие микроэлектроники привело к созданию СБИС – сверхбольших интегральных схем. Это и знаменует создание компьютеров четвёртого поколения. Техника 4-го поколения породила новый вид ЭВМ- микропроцессор (фирма INTEL, США, 1971 г.). Чётко выделились две концепции развития ЭВМ: первая – суперкомпьютеры, вторая – персональные ЭВМ.
Из больших компьютеров на СБИС особенно выделяются американские машины «КРЕЙ», а также советские модели «Эльбрус». Эти многопроцессорные ЭВМ, в связи с их громадным быстродействием, используются для решения уникальных задач из области аэродинамики, гидродинамики, долгосрочного прогноза погоды и др.
В начале 1975 года появился первый персональный компьютер Альтаир-8800 на базе микропроцессора INTEL-8080, а к концу этого же года Пол Ален и Билл Гейтс создали компьютерный язык Basic, что позволило легко писать программы для ПК.
Появление феномена персональных компьютеров связано также с именами американцев Стива Джобса и Стива Возняка (позднее основавших фирму Apple Macintosh). В 1976 году появился созданный ими первый серийный персональный компьютер Apple-1. В аппаратном комплекте ПК используется цветной графический дисплей, манипуляторы типа «мышь», «джойстик», удобная клавиатура, компактные диски.
С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится IBM. Её конструкторы создали такую архитектуру, которая стала международным стандартом на профессиональные ПК. Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъёмным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Этот подход, называемый «принципом свободной архитектуры», обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, но лишил фирму единоличного права на разработку персональных компьютеров. Скоро очень многие фирмы начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC. Совместимые с IBM PC компьютеры вначале стали презрительно называть «клонами», но эта кличка не прижилась. С развитием этого типа вычислительных машин появилось понятие « информационные технологии», без которых уже становится невозможно обойтись во многих областях человеческой деятельности.
5 поколение ЭВМ – это машины недалёкого будущего. Это мультимедийные компьютеры на базе процессора Pentium (или подобного ему), способные обеспечить создание виртуальной реальности. Фактически - это реализованный искусственный интеллект. В них возможен ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение» и машинное «осязание». Многое в этом направление уже сделано и реализуется. И, как мне кажется, создание машин с искусственным интеллектом уже « не за горами»
А я, каждый раз, включая компьютер, не перестаю удивляться человеческому гению. Без компьютера невозможна наша сегодняшняя жизнь, область их применения огромна. Это удобный инструмент для работы любого офиса. Это замечательные игровые и обучающие программы, сложнейшие электронные таблицы и вычислительные программы. Благодаря глобальной сети Internet, компьютер – это огромное хранилище информации. С его помощью можно вести переписку, как деловую, так и личную.
Можно долго перечислять достоинства компьютеров, но и так уже все понимают, что без них наша жизнь была бы совсем другой.