В каком веке начали появляться первые вычислительные приборы?

16 ответов на вопрос “В каком веке начали появляться первые вычислительные приборы?”

  1. ангел63 Ответить

    Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров.
    Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе – немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой.
    Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе – Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название “Планкалкюль”.

    В 1942 году американские исследователи Джон Атанасов (Атанасофф) и Клиффорд Берри создали вычислительное устройство, работавшее на вакуумных трубках. Машина также использовла двоичный код, могла выполнять ряд логических операций.
    В 1943 году в английской правительственной лаборатории, в обстановке секретности, была построена первая ЭВМ, получившая название “Колосс”. В ней вместо электромеханических реле использовалось 2 тыс. электронных ламп для хранения и обработки информации. Она предназначалась для взлома и расшифровки кода секретных сообщений, передаваемых немецкой шифровальной машиной “Энигма”, которая широко применялась вермахтом. Существование этого аппарата ещё долгое время держалось в строжайшей тайне. После окончания войны приказ о его уничтожении был подписан лично Уинстоном Черчиллем.

    Разработка архитектуры

    В 1945 году американским математиком венгерско-немецкого происхождения Джоном (Яношем Лайошем) фон Нейманом был создан прообраз архитектуры современных компьютеров. Он предложил записывать программу в виде кода непосредственно в память машины, подразумевая совместное хранение в памяти компьютера программ и данных.
    Архитектура фон Неймана легла в основу создаваемого в то время в Соединённых Штатах первого универсального электронного компьютера – ENIAC. Этот гигант весил около 30 тонн и располагался на 170 квадратных метрах площади. В работе машины были задействованы 18 тыс. ламп. Этот компьютер мог произвести 300 операций умножения или 5 тыс. сложения за одну секунду.
    Первая в Европе универсальная программируемая ЭВМ была создана в 1950 году в Советском Союзе (Украина). Группа киевских учёных, возглавляемая Сергеем Алексеевичем Лебедевым, сконструировала малую электронную счётную машину (МЭСМ). Её быстродействие составляло 50 операций в секунду, она содержала около 6 тыс. электровакуумных ламп.
    В 1952 году отечественная вычислительная техника пополнилась БЭСМ – большой электронной счётной машиной, также разработанной под руководством Лебедева. Эта ЭВМ, выполнявшая в секунду до 10 тыс. операций, была на тот момент самой быстродействующей в Европе. Ввод информации в память машины происходил при помощи перфоленты, выводились данные посредством фотопечати.
    В этот же период в СССР выпускалась серия больших ЭВМ под общим названием “Стрела” (автор разработки – Юрий Яковлевич Базилевский). С 1954 года в Пензе началось серийное производство универсальной ЭВМ “Урал” под руководством Башира Рамеева. Последние модели были аппаратно и программно совместимы друг с другом, имелся широкий выбор периферических устройств, позволяющий собирать машины различной комплектации.

    Транзисторы. Выпуск первых серийных компьютеров

    Однако лампы очень быстро выходили из строя, весьма затрудняя работу с машиной. Транзистор, изобретённый в 1947 году, сумел решить эту проблему. Используя электрические свойства полупроводников, он выполнял те же задачи, что и электронные лампы, однако занимал значительно меньший объём и расходовал не так много энергии. Наряду с появлением ферритовых сердечников для организации памяти компьютеров, использование транзисторов дало возможность заметно уменьшить размеры машин, сделать их ещё надёжнее и быстрее.

    В 1954 году американская фирма “Техас Инструментс” начала серийно производить транзисторы, а два года спустя в Массачусетсе появился первый построенный на транзисторах компьютер второго поколения – ТХ-О.
    В середине прошлого столетия значительная часть государственных организаций и крупных компаний использовала компьютеры для научных, финансовых, инженерных расчётов, работы с большими массивами данных. Постепенно ЭВМ приобретали знакомые нам сегодня черты. В этот период появились графопостроители, принтеры, носители информации на магнитных дисках и ленте.
    Активное использование вычислительной техники привело к расширению областей её применения и потребовало создания новых программных технологий. Появились языки программирования высокого уровня, позволяющие переносить программы с одной машины на другую и упрощающие процесс написания кода (“Фортран”, “Кобол” и другие). Появились особые программы-трансляторы, преобразовывающие код с этих языков в команды, прямо воспринимаемые машиной.

    Появление интегральных микросхем

    В 1958-1960 годах, благодаря инженерам из Соединённых Штатов Роберту Нойсу и Джеку Килби, мир узнал о существовании интегральных микросхем. На основе из кремниевого или германиевого кристалла монтировались миниатюрные транзисторы и другие компоненты, порой до сотни и тысячи. Микросхемы размером чуть более сантиметра работали гораздо быстрее, чем транзисторы, и потребляли намного меньше энергии. С их появлением история развития вычислительной техники связывает возникновение третьего поколения ЭВМ.
    В 1964 году фирмой IBM был выпущен первый компьютер семейства SYSTEM 360, в основу которого легли интегральные микросхемы. С этого времени можно вести отсчёт массового выпуска ЭВМ. Всего было произведено более 20 тыс. экземпляров данного компьютера.
    В 1972 году в СССР была разработана ЕС (единая серия) ЭВМ. Это были стандартизированные комплексы для работы вычислительных центров, имевшие общую систему команд. За основу была взята американская система IBM 360.
    В следующем году компания DEC выпустила мини-компьютер PDP-8, ставший первым коммерческим проектом в этой области. Относительно низкая стоимость мини-компьютеров дала возможность использовать их и небольшим организациям.
    В этот же период постоянно совершенствовалось программное обеспечение. Разрабатывались операционные системы, ориентированные на то, чтобы поддерживать максимальное количество внешних устройств, появлялись новые программы. В 1964 году разработали Бейсик – язык, предназначенный специально для подготовки начинающих программистов. Через пять лет после этого возник Паскаль, оказавшийся очень удобным для решения множества прикладных задач.

    Персональные компьютеры

    После 1970 года начался выпуск четвёртого поколения ЭВМ. Развитие вычислительной техники в это время характеризуется внедрением в производство компьютеров больших интегральных схем. Такие машины теперь могли совершать за одну секунду тысячи миллионов вычислительных операций, а ёмкость их ОЗУ увеличилась до 500 миллионов двоичных разрядов. Существенное снижение себестоимости микрокомпьютеров привело к тому, что возможность их купить постепенно появилась у обычного человека.
    Одним из первых производителей персональных компьютеров стала компания Apple. Создавшие её Стив Джобс и Стив Возняк сконструировали первую модель ПК в 1976 году, дав ей название Apple I. Стоимость его составила всего 500 долларов. Через год была представлена следующая модель этой компании – Apple II.
    Компьютер этого времени впервые стал похожим на бытовой прибор: помимо компактного размера, он имел изящный дизайн и интерфейс, удобный для пользователя. Распространение персональных компьютеров в конце 1970 годов привело к тому, что спрос на большие ЭВМ заметно упал. Этот факт всерьёз обеспокоил их производителя – компанию IBM, и в 1979 году она выпустила на рынок свой первый ПК.

    Два года спустя появился первый микрокомпьютер этой фирмы с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088, производимом компанией “Интел”. Компьютер комплектовался монохромным дисплеем, двумя дисководами для пятидюймовых дискет, оперативной памятью объемом 64 килобайта. По поручению компании-создателя фирма “Майкрософт” специально разработала операционную систему для этой машины. На рынке появились многочисленные клоны IBM PC, что подтолкнуло рост промышленного производства персональных ЭВМ.
    В 1984 году компанией Apple был разработан и выпущен новый компьютер – Macintosh. Его операционная система была исключительно удобной для пользователя: представляла команды в виде графических изображений и позволяла вводить их с помощью манипулятора – мыши. Это сделало компьютер ещё более доступным, поскольку теперь от пользователя не требовалось никаких специальных навыков.
    ЭВМ пятого поколения вычислительной техники некоторые источники датируют 1992-2013 годами. Вкратце их основная концепция формулируется так: это компьютеры, созданные на основе сверхсложных микропроцессоров, имеющие параллельно-векторную структуру, которая делает возможным одновременное выполнение десятков последовательных команд, заложенных в программу. Машины с несколькими сотнями процессоров, работающих параллельно, позволяют ещё более точно и быстро обрабатывать данные, а также создавать эффективно работающие сети.
    Развитие современной вычислительной техники уже позволяет говорить и о компьютерах шестого поколения. Это электронные и оптоэлектронные ЭВМ, работающие на десятках тысяч микропроцессоров, характеризующиеся массовым параллелизмом и моделирующие архитектуру нейронных биологических систем, что позволяет им успешно распознавать сложные образы.

    Последовательно рассмотрев все этапы развития вычислительной техники, следует отметить интересный факт: изобретения, хорошо зарекомендовавшие себя на каждом из них, сохранились до наших дней и с успехом продолжают использоваться.

    Классы вычислительной техники

    Существуют различные варианты классификации ЭВМ.
    Так, по назначению компьютеры делятся:
    на универсальные – те, которые способны решать самые различные математические, экономические, инженерно-технические, научные и другие задачи;
    проблемно-ориентированные – решающие задачи более узкого направления, связанные, как правило, с управлением определёнными процессами (регистрация данных, накопление и обработка небольших объёмов информации, выполнение расчётов в соответствии с несложными алгоритмами). Они обладают более ограниченными программными и аппаратными ресурсами, чем первая группа компьютеров;
    специализированные компьютеры решают, как правило, строго определённые задачи. Они имеют узкоспециализированную структуру и при относительно низкой сложности устройства и управления достаточно надёжны и производительны в своей сфере. Это, к примеру, контроллеры или адаптеры, управляющие рядом устройств, а также программируемые микропроцессоры.
    По размерам и производительной мощности современная электронно-вычислительная техника делится:
    на сверхбольшие (суперкомпьютеры);
    большие компьютеры;
    малые компьютеры;
    сверхмалые (микрокомпьютеры).
    Таким образом, мы увидели, что устройства, сначала изобретённые человеком для учёта ресурсов и ценностей, а затем – быстрого и точного проведения сложных расчётов и вычислительных операций, постоянно развивались и совершенствовались.

  2. evil_around Ответить

    В 1820 году он запустил серийное производство вычислительных приборов. Строго говоря, Кольмар был, скорее, умелым промышленником, нежели изобретателем. Его «машина Тома» мало чем отличалась от калькулятора Лейбница. Кольмара даже обвиняли в краже чужого изобретения и попытке нажить состояние за счет чужого труда.
    В России серийный выпуск калькуляторов начался в 1890 году. Свой нынешний вид калькулятор приобрел уже в ХХ веке. В 1960—1970 годах эта отрасль переживала настоящий бум. Приборы совершенствовались с каждым годом. В 1965-м, например, появился калькулятор, который мог вычислять логорифмы, а в 1970-м был впервые выпущен калькулятор, помещавшийся у человека в руке. Но в это время уже начинался компьютерный век, хотя человечество еще не успело ощутить этого.
    Компьютеры
    Человеком, который заложил основы развития компьютерных технологий, многие считают французского ткача Жозефа Мари Жаккара. Сложно сказать, шутка это или нет. Тем не менее, именно Жаккар придумал перфокарт. Тогда люди еще не знали, что такое карта памяти. Изобретение Жаккара вполне может претендовать на этот титул. Ткач придумал ее для управления ткацким станком. Идея состояла в том, что с помощью перфокарта задавался узор для ткани. То есть, с момента запуска перфокарта, узор наносился уже без участия человека — автоматически.

  3. Malazar Ответить

    В Древнем Риме “Саламинская доска” появилась, вероятно, в V-VI вв н. э. и называлась она calculi или abakuli. Для изготовления римского абака, помимо каменных плит, стали использовать бронзу, слоновую кость и даже цветное стекло. В вертикальных желобках, разделенных на два поля, также помещались камешки или мраморные шарики, при этом желобки нижнего поля служили для счета от единицы до пяти. Если в этом желобке набиралось пять шариков, то в верхнее отделение добавлялся один шарик, а из нижнего поля все шарики снимали.
    Суан-пан — китайская разновидность абака — появилась в VI веке н. э. В XII-XIII столетиях он приобрел свою классическую форму, дошедшую до наших дней. Суан-пан представляет собой прямоугольную раму с натянутыми параллельно друг другу девятью или более нитями. Также как и римский абак, суан-пан разделен на два поля, имеющих свои названия. Большее поле называется “Земля”, а меньшее — “Небо”. В большем поле на каждой веревке нанизано по пять шариков, а в меньшем всего по два. При подсчете шарики уже не снимаются с поля, они лишь передвигаются в сторону соседнего поля. Каждый шарик большего поля соответствует единице, а каждый шарик меньшего поля — пяти.
    Распространяясь в европейских странах, римский абак постепенно видоизменялся. В XV столетии в Англии появилась новая его форма, называемая “линейчатой доской” (line-board).
    Примерно в это же время на Руси получил распространение так называемый “дощатый счет”, завезенный, видимо, купцами из Европы. Он представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки. Эта рамка разбивалась сначала на четыре, а затем на два счетных поля. В 1658 году в “Переписной книге деловой казны Патриарха Никона” вместо “дощатый счет” употребляется слово “счеты”. А в начале XVIII века счеты приняли свой привычный вид, который в дальнейшем не претерпевал существенных изменений. В них осталось лишь одно счетное поле, на спицах которого размещалось по десять косточек.
    МЕХАНИЧЕСКИЙ ПЕРИОД
    Первые идеи механизации вычислительного процесса появились в конце 15 века. Эскиз суммирующего устройства был разработан не безызвестным Леонардо да Винчи.
    1642 год, французский физик Блез Паскаль создал первую механическую счетную машину. Она представляла собой шкатулку, на крышке которой, как на часах, были расположены циферблаты. На них устанавливали числа. Для цифр разных разрядов были отведены различные зубчатые колеса. Каждое предыдущее колесо соединялось с последующим с помощью одного зубца. Этот зубец вступал в сцепление с очередным колесом только после того, как были пройдены все девять цифр данного разряда.
    1677 год, немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал свою счетную машину, позволяющую не только складывать и вычитать но также умножать многозначные числа. Вместо колец использовались цилиндры, на которые были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел девять рядов выступов: один выступ на первом ряду, два на втором и так далее. Эти цилиндры были подвижны и устанавливались в определенном положении. Хоть машина Лейбница и была похожа на “Паскалину”, она имела движущуюся часть и ручку, с помощью которой можно было крутить специальное колесо или цилиндры, расположенные внутри аппарата. Такой механизм позволил ускорить повторяющиеся операции сложения, необходимые для умножения. Само повторение тоже осуществлялось автоматически.
    1830 год, английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, т.е. компьютер. Бэббидж называл его Аналитической машиной. Именно Бэббидж додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программой собирался управлять посредством перфокарт – карт из плотной бумаги с информацией наносимой с помощью отверстий (в то время они активно использовались на ткацких станках).
    Дочь лорда Байрона, великого английского поэта, унаследовала свои математические способности вовсе не от него, а от матери, которую некогда Джордж Гордон Байрон окрестил «принцессой параллелограммов». Родители разошлись навсегда, когда ей не было и года, так что со своим знаменитым отцом она была вовсе не знакома… Двадцати лет она вышла замуж за лорда Кинга, ставшего впоследствии графом Лавлейс, и вела бы обычную жизнь английской леди, когда б не встреча с Чарльзом Бэббиджем.
    Аду чрезвычайно заинтересовала аналитическая машина, изобретенная Бэббиджем. Она перевела и прокомментировала замечания о его машине, написала несколько программ для нее, разработала начала теории программирования. Лишь благодаря ей, мы знаем все подробности о труде Бэббиджа, который сам не удосужился описать свое детище, ограничившись подробными чертежами.
    Таким образом, Ада стала первой в истории программисткой. Не удивительно, что один из современных языков программирования носит ее имя.. Однако Чарльз Бэббидж не смог довести работу до конца – она оказалась слишком сложной для техники того времени. Удалось построить машину по проекту Чарльза Бэббиджа только в 200-летия со дня рождения ученого в Музее науки в Лондоне.
    Первым кому удалось реализовать идеею Чарльза Бэббиджа использования перфокарт для программирования, был Герман Холлерит, разработавший машину ля обработки результатов переписи населения. Впервые использовалась в 1890 году и сократила период обработки результатов с восьми лет до трех. Американский инженер Г. Холлерит сконструировал электромеханическое вычислительное устройство – табулятор. Табулятор в несколько раз превосходил арифмометр по скорости вычислений, имел память на перфокартах – картонных картах, на которых пробивались (перфорировались) специальные отверстия. Определенная система отверстий изображала число. Табуляторы нашли широкое применение и были предшественниками вычислительных машин нашего времени, они использовались для учета, статистических разработок, планово-экономических и частично инженерно-технических и других расчетов в различных областях народного хозяйства СССР.
    ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП
    1941 год, немецкий инженер Конрад Цузе построил небольшой компьютер на основе электромеханического реле. Но из-за войны его работы не были опубликованы.
    1943 го, в США на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1», который реально использовался для военных расчетов. В нем использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Программа обработки данных вводилась с перфоленты. Размеры: 15 Х 2,5 м., 750000 деталей. “Марк-1” мог перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с.
    Первая ЭВМ «ЭНИАК» (цифровой интегратор и вычислитель) была создана в США после второй мировой войны в 1946 году. В группу создателей этой ЭВМ входил один из самых выдающихся ученых XX в. Джон фон Нейман.
    В 1945 году к этой работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютеры. Тезисы, выдвинутые фон Нейманом сформировали понятие архитектуры компьютера, которая лежит в основе построения компьютеров до настоящего времени.
    «фон Неймановская» архитектура компьютера:
    · арифметическое – логическое устройство;
    · устройство управления;
    · запоминающее устройство;
    · внешние устройства для ввода-вывода.
    Такой принцип построения ЭВМ используется без особых изменений и по сей день. При этом не важно настольный стационарный это компьютер и карманный портативный.

  4. TrAkToR_f0rEvEr Ответить

    Хронология и подробности

    Развитие вычислительных устройств связано с появлением перфорационных карт и их применением. Появление же перфокарт связано с ткацким производством. В 1804 г. инженер Жозеф-Мари Жаккар (Жаккард) построил полностью автоматизированный станок (станок Жаккара), способный воспроизводить сложнейшие узоры тканей. Работа станка программировалась с помощью колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока. Переход к новому рисунку происходил заменой колоды перфокарт
    Жозеф-Мари Жаккар (1775-1834)

    Чарльз Бэббидж (1791-1871)

    Фрагмент разностной машины Ч. Бэббиджа
    Он обнаружил погрешности в таблицах логарифмов Непера, которыми широко пользовались при вычислениях астрономы, математики, штурманы дальнего плавания. В 1821 г. приступил к разработке своей вычислительной машины, которая помогла бы выполнить более точные вычисления. В 1822 г. была построена разностная маши-н а (пробная модель), способная рассчитывать и печатать большие математические таблицы. Это было очень сложное, большое устройство, предназначенное для автоматического вычисления логарифмов. Работа модели основывалась на принципе, известном в математике как «метод конечных разностей»: при вычислении многочленов используется только операция сложения и не выполняется умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. Он построил миниатюрный вариант, а большая машина, которая рисовалась его воображению, так и не была завершена. Части ее, вроде той, что изображена здесь, хранятся в научном музее (Южный Кенсингтон).
    В последующем он пришел к идее создания более мощной машины-аналитической. Она не просто должна была решать математические задачи определенного типа, а выполнять разнообразные вычислительные операции в соответствии с инструкциями, задаваемыми оператором. По замыслу это не что иное, как первый универсальный программируемый компьютер. Аналитическая машина в своем составе должна была иметь такие компоненты, как «мельница» (арифметическое устройство по современной терминологии) и «склад» (память). Инструкции (команды) вводились в аналитическую машину с помощью перфокарт (использовалась идея программного управления Жаккара с помощью перфокарт). Шведский издатель, изобретатель и переводчик Пер Георг Шойц, воспользовавшись советами Бэббеджа, построил видоизмененный вариант этой машины. 1855 г. – машина Шойца была удостоена золотой медали на Всемирной выставке в Париже. В дальнейшем один из принципов, лежащих в основе идеи аналитической машины, – использование перфокарт, – нашел воплощение в статистическом табуляторе, построенном американцем Германом Холлеритом (для ускорения обработки результатов переписи населения в США в 1890 г.)

    Огаста Ада Байрон (графиня Лавлейс) (1815-1852)

    Джордж Буль (1815-1864)

    Пафнутий Львович Чебышев (1821-1894)
    Графиня Огаста Ада Лавлейс, дочь поэта Байрона, совместно с Ч. Бэббиджем работала над созданием программ для его счетных машин. Ее работы в этой области были опубликованы в 1843 г. Однако в то время считалось неприличным для женщины издавать свои сочинения под полным именем, и Лавлейс поставила на титуле только свои инициалы.
    В материалах Бэббиджа и комментариях Лавлейс намечены такие понятия, как «подпрограмма» и «библиотека подпрограмм», «модификация команд» и «индексный регистр», которые стали употребляться только в 50-х гг. XX в. Сам термин «библиотека» был введен Бэббиджем, а термины «рабочая ячейка» и «цикл» предложила А. Лавлейс. «Можно с полным основанием сказать, что аналитическая машина точно так же плетет алгебраические узоры, как ткацкий станок Жаккара воспроизводит цветы и листья», – писала графиня Лавлейс. Она фактически была первой программисткой (в ее честь был назван язык программирования Ада)
    Дж. Буль по праву считается отцом математической логики. Его именем назван раздел основной математической логики -булева алгебра. В 1847 г. написал статью «Математический анализ логики». В 1854 г. Буль развил свои идеи в работе под названием «Исследование законов мышления». Эти труды внесли революционные изменения в логику как науку. Дж. Буль ввел своеобразную алгебру – систему обозначений и правил, применяемую к всевозможным объектам, от чисел и букв до предложений. Пользуясь этой системой, Буль мог закодировать высказывания (утверждения) с помощью своего языка, а затем манипулировать ими подобно тому, как в математике манипулируют обычными числами. Основные операции системы – И, ИЛИ и НЕ
    Им была разработана теория машин и механизмов, написан ряд работ, посвященных синтезу шарнирных механизмов. Среди многочисленных изобретенных им механизмов имеется несколько моделей арифмометров, первая из которых была сконструирована не позднее 1876 г. Арифмометр Чебышева для того времени был одной из самых оригинальных вычислительных машин.
    В своих конструкциях Чебышев предложил принцип непрерывной передачи десятков и автоматический переход каретки с разряда на разряд при умножении. Оба эти изобретения вошли в широкую практику в 30-е гг. XX в. в связи с применением электропривода и распространением полуавтоматических и автоматических клавишных вычислительных машин. С появлением этих и других изобретений стало возможно значительно увеличить скорость работы механических счетных устройств

    Алексей Николаевич Крылов (1863-1945)
    Хронология и подробности
    Русский кораблестроитель, механик, математик, академик АН СССР. В 1904 г. он предложил конструкцию машины для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравне-ний. В 1912 г. такая машина была построена. Это была первая интегрирующая машина непрерывного действия, позволяющая решать дифференциальные уравнения до четвертого порядка

    Вильгодт Теофил Однер (1845-1905)

    Герман Холлерит (1860-1929)
    Выходец из Швеции Вильгодт Теофил Однер в 1869 г. приехал в Петербург. Некоторое время он работал на заводе «Русский дизель» на Выборгской стороне, на котором в 1874 г. был изготовлен первый образец его арифмометр а. Созданные на базе ступенчатых валиков Лейбница первые серийные арифмометры имели большие размеры в первую очередь потому, что на каждый разряд нужно было выделять отдельный валик. Однер вместо ступенчатых валиков применил более совершенные и компактные зубчатые колеса с меняющимся числом зубцов – колеса Однер а. В 1890 г. Однер получает патент на выпуск арифмометров и в этом же году было продано 500 арифмометров (очень большое количество по тем временам). Арифмометры в России назывались: «Арифмометр Однера», «Оригинал-Од-нер», «Арифмометр системы Однер» и др.
    После окончания Колумбийского университета поступает на работу в контору по переписи населения в Вашингтоне. В это время приступили к исключительно трудоемкой (длившейся семь с половиной лет) ручной обработке данных, собранных в ходе переписи населения в 1880 г. К 1890 г. Холлерит завершил разработку системы табуляции на базе применения перфокарт (см. рис. 1.4). На каждой карте имелось 12 рядов, в каждом из которых можно было пробить по 20 отверстий, они соответствовали таким данным, как возраст, пол, место рождения, количество детей, семейное положение и прочим сведениям, включенным в вопросник переписи. Содержимое заполненных формуляров переносилось на карты путем соответствующего перфорирования. Перфокарты загружались в специальные устройства, соединенные с табуляционной машиной, где они нанизывались на ряды тонких игл, по одной игле на каждую из 240 перфорируемых позиций на карте. Когда игла попадала в отверстие, она замыкала контакт в соответствующей электрической цепи машины. Впоследствии Холлерит организовал фирму «Computer Tabulating Recording» (CTR). Молодой коммивояжер этой компании Том Уотсон первым увидел потенциал счетных машин на основе перфокарт. Позднее он возглавил компанию и в 1924 г. переименовал ее в корпорацию «International Business Machines» (IBM)

    Ванневар Буш (1890-1974)

    Атанасофф Джон В| (1903-1995)
    Винсент

    «Марк-1»
    В 1930 г. построил механическое вычислительное устройство -дифференциальный анализатор. Это была машина, на которой можно было решать сложные дифференциальные уравнения. Однако она обладала многими серьезными недостатками, прежде всего, гигантскими размерами. Механический анализатор Буша представлял собой сложную систему валиков, шестеренок и проволок, соединенных в серию больших блоков, которые занимали целую комнату. При постановке задачи машине оператор должен был вручную подбирать множество шестереночных передач. На это уходило обычно 2-3 дня. Позднее В. Буш предложил прототип современного гипертекста – проект МЕМЕХ (МЕМогу ЕХ1епбоп – расширение памяти) как автоматизированное бюро, в котором человек хранил бы свои кни-ги, записи, любую получаемую им информацию
    Профессор физики, автор первого проекта цифровой вычислительной машины на основе двоичной, а не десятичной системы счисления. Простота двоичной системы счисления в сочетании с простотой физического представления двух символов (0,1) вместо десяти (0, 1…..9) в электрических схемах компьютера перевеши
    вала неудобства, связанные с необходимостью перевода из двоичной системы в десятичную и обратно. Кроме того, применение двоичной системы счисления способствовало уменьшению размеров вычислительной машины и снизило бы ее себестоимость. Машина Атанасоффа была практически готова в декабре 1941 г., но находилась в разобранном виде. В связи с началом Второй мировой войны все работы по реализации этого проекта прекратились. Лишь в 1973 г. приоритет Атанасоффа, как автора первого проекта такой архитектуры вычислительной машины, был подтвержден решением федерального суда США
    В 1937 г. Г. Эйкенд предложил проект большой счетной машины и искал людей, согласных профинансировать эту идею. Спонсором выступил Томас Уотсон, президент корпорации 1ВМ: его вклад в проект составил около 500 тыс. долларов США. Проектирование новой машины «Марк-1», основанной на электромеханических реле, началось в 1939 г. в лабораториях нью-йоркского филиала 1ВМ и продолжалось до 1944 г. Готовый компьютер содержал около 750 тыс. деталей и весил 35 т. Машина оперировала двоичными числами до 23 разрядов и перемножала два числа максимальной разрядности примерно за 4 с. Поскольку создание «Марк-1» длилось достаточно долго, пальма первенства досталась не ему, а релейному двоичному компьютеру 13 Конрада Цузе, построенному в 1941 г. Стоит отметить, что машина 13 была значительно меньше машины Эйкена и к тому же дешевле в производстве

    Конрад Цузе (1910-1995)

    Машина Z3a

    Алан Тьюринг (1912-1954)
    В 1934 г., будучи студентом технического вуза (в Берлине), не имея ни малейшего представления о работах Ч. Бэббиджа, К. Цузе начал разрабатывать универсальную вычислительную машину, во многом подобную аналитической машине Бэббиджа. В 1938 г. он завершил постройку машины, занимавшую площадь 4 кв. м., названную Z1 (по-немецки его фамилия пишется как Zuse). Это была полностью электромеханическая программируемая цифровая машина. Она имела клавиатуру для ввода условий задач. Результаты вычислений высвечивались на панели с множеством маленьких лампочек. Ее восстановленная версия хранится в музее Verker und Technik в Берлине. Именно Z1 в Германии называют первым в мире компьютером. Позднее Цузе стал кодировать инструкции для машины, пробивая отверстия в использованной 35-миллиметровой фотопленке. Машина, работавшая с перфорированной лентой, получила название 72. В 1941 г. Цузе построил программно-управляемую машину, основанную на двоичной системе счисления, – Z3. Эта машина по многим своим характеристикам превосходила другие машины, построенные независимо и параллельно в иных странах. В 1942 г. Цузе совместно с австрийским инженером-электриком Хельмутом Шрайером предложили создать компьютер принципиально нового типа – на вакуумных электронных лампах. Говоря о потенциальных сферах применения быстродействующего компьютера, Цузе и Шрайер отмечали возможность его использования для расшифровки закодированных сообщений (такие разработки уже велись в различных странах)
    Английский математик дал математическое определение алгоритма через построение, названное машиной Тьюринга. В период Второй мировой войны немцы использовали аппарат «Enigma» для шифровки сообщений. Без ключа и схемы коммутации (немцы их меняли 3 раза в день) расшифровать сообщение было невозможно. С целью раскрытия секрета британская разведка собрала группу блестящих и несколько эксцентричных ученых. Среди них был математик Алан Тьюринг. В конце 1943 г. группа сумела построить мощную машину (вместо электромеханических реле в ней применялись около 2000 электронных вакуумных ламп). Машину назвали «Колосс». Перехваченные сообщения кодировались, наносились на перфоленту и вводились в память машины. Лента вводилась посредством фотоэлектрического считывающего устройства со скоростью 5000 символов в секунду. Машина имела пять таких считывающих устройств. В процессе поиска соответствия (расшифровки) машина сопоставляла зашифрованное сообщение с уже известными кодами «Enigma»

    Джон Мочли (1907-1980)

    Преспер Экерт (род. в 1919)

    ЭНИАК
    Первой ЭВМ считается машина ЭНИАК (ENIAC, Electronic Numerial Integrator and Computer – электронный цифровой интегратор и вычислитель). Ее авторы, американские ученые Дж. Мочли и Преспер Экерт, работали над ней с 1943 по 1945 г. Машина была построена в Пенсильванском университете по заказу артиллерийского управления армии США, предназначалась для расчета траекторий полетов снарядов и представляла собой сложнейшее для середины XX в. инженерное сооружение – длина более 30 м, объем 85 куб. м, масса – 30 т. В ЭНИАКе были использованы 18 тыс. электронных ламп, 1500 реле, машина потребляла около 150 кВт. Далее возникла идея создания машины с программным обеспечением, хранимым в памяти машины, что изменило бы принципы организации вычислений и подготовило почву для появления современных языков программирования (ЭДВАК – Электронный Автоматический Вычислитель с дискретными переменными, EDVAC – Electronic Discret Variable Automatic Computer). Эта машина была создана в 1950 г. В более емкой внутренней памяти содержались как данные, так и программа. Программы записывались электронным способом в специальных устройствах – линиях задержки. В ЭДВАК данные кодировались не в десятичной системе, а в двоичной (сократилось количество используемых электронных ламп). Дж. Мочли и П. Экерт после создания своей собственной компании задались целью создать универсальный компьютер для широкого коммерческого применения – ЮНИВАК (UNIVAC, Universal Automatic Computer – универсальный автоматический вычислитель). Примерно за год до того, как первый ЮНИВАК вступил в эксплуатацию в Бюро переписи населения в США, партнеры оказались в тяжелом финансовом положении и вынуждены были продать свою компанию фирме «Ремингтон Рэнд». Однако ЮНИВАК не стал первым коммерческим компьютером. Им стала машина ЛЕО (LEO – Lyons’ Electronic Office), которая применялась в Англии для расчета зарплаты работникам чайных магазинов (фирма «Лайонс»). В 1973 г. федеральный суд США признал их авторские права на изобретение электронного цифрового компьютера недействительными, а идеи – заимствованными у Дж. Атанасоффа

    Джон фон Нейман (1903-1957)

    Сергей Алексеевич Лебедев (1902-1974)

    МЭСМ

    ЭВМ БЭСМ-6
    Работая в группе Дж. Мочли и П. Экерта, фон Нейман подготовил отчет – «Предварительный доклад о машине ЭДВАК», в котором обобщил планы работы над машиной. Это была первая работа по цифровым электронным компьютерам, с которой познакомились определенные круги научной общественности (по соображениям секретности работы в этой области не публиковались). С этого момента компьютер был признан объектом, представлявшим научный интерес. В своем докладе фон Нейман выделил и детально описал пять ключевых компонентов того, что ныне называют архитектурой фон Неймана современного компьютера.
    В СССР независимо от фон Неймана были сформулированы более детальные и полные принципы построения электронных цифровых вычислительных машин (Сергей Алексеевич Лебедев) [1] [2]
    Лица, организации, изделия
    АВМ

    Настольная ABM МН-7

    МН-8 – первая в СССР прецизионная АВМ большой мощности
    IBM

    IBM/360
    Хронология и подробности
    АВМ – аналоговые вычислительные машины (40-70-е гг. XX в.), или ВМ непрерывного действия, обрабатывают информацию, представленную в виде непрерывного ряда значений.
    Если говорить об отечественных АВМ, то в 1949-1950 гг. были созданы первые АВМ, называемые интеграторами постоянного тока -ИПТ-1 —ИПТ-5. Они предназначались для решения линейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменными коэффициентами.
    Разработанные в 1952-1953 гг., АВМ получают наименование «моделирующие установки постоянного тока» (МПТ). С 1954 г. АВМ получают название «моделирующие установки нелинейные» (МН). В течение 1954-1959 гг. разрабатываются следующие АВМ: МН-2, секционная АВМ для решения дифференциальных уравнений 6-го порядка; МН-7, настольная АВМ 6-го порядка.
    В 1963 г. появилась МН-16, предназначенная для моделирования ракет и ракетных систем. В 1965 г. выпущены вычислительное устройство для авиационных тренажеров «Счет-22» и АВМ «Доза» для расчета дозных полей при лучевой терапии. В 1967-1968 гг. разработан «Се-граф-1» для исследования сетевых графиков и «Трансграф-1» для моделирования транспортных задач.
    Эквивалентное быстродействие АВМ достигало десятков мегафлопс (миллионов операций с плавающей запятой в секунду), т. е. чтобы решать системы дифференциальных уравнений с подобной скоростью, ЦВМ должны были обладать именно таким быстродействием, до которого в те времена было еще очень далеко [3]
    Окончание табл. 1.1

    ЕС 1045
    • накопители на магнитных лентах (НМЛ, МЛ) катушечного типа, ширина ленты 0,5 дюйма, длина от 2400 футов (720 м) и менее (обычно 360 и 180 м), плотность записи от 256 байт на дюйм (обычная) и большая в 2-8 раз (повышенная). Соответственно рабочая емкость накопителя определялась размером катушки и плотностью записи и достигала 160 Мбайт на бобину МЛ;
    • устройства печати – построчные печатающие устройства барабанного типа, с фиксированным (обычно 64 или 128 знаков) набором символов, включающих прописную латиницу и кириллицу (либо прописную и строчную латиницу) и стандартное множество служебных символов; вывод информации осуществлялся на бумажную ленту шириной 42 или 21 см со скоростью до 20 строк/с;
    • терминальные устройства (видеотерминалы, а первоначально -электрические пишущие машинки), предназначенные для интерактивного взаимодействия с пользователем (IBM 3270, DEC VT-100 и пр.), подключаемые к системе для выполнения функций управления вычислительным процессом (консоль оператора – 1-2 шт. на ЭВМ) и интерактивной отладки программ и обработки данных (терминал пользователя – от 4 до 64 шт. на ЭВМ) [4]
    процессы, их свойства (эффективная вычислимость), зависимость точности вычислений от их длительности и пр.;
    • другие разделы прикладной математики, в частности — теория графов, топологические преобразования конфигураций сетей и пр.
    Очевидно, что мы не можем в ограниченных рамках данного учебного пособия подробно осветить указанные вопросы, однако далее мы приводим краткое изложение основных положений некоторых из этих дисциплин.

  5. Nalkree Ответить

    История создания и развития средств вычислительной техники
    В вычислительной технике существует своеобразная периодизация развития электронных вычислительных машин. ЭВМ относят к тому или иному поколению в зависимости от типа основных используемых в ней элементов или от технологии их изготовления. Ясно, что границы поколений в смысле времени сильно размыты, так как в одно и то же время фактически выпускались ЭВМ различных типов; для отдельной же машины вопрос о ее принадлежности к тому или иному поколению решается достаточно просто.
    Еще во времена древнейших культур человеку приходилось решать задачи, связанные с торговыми расчетами, с исчислением времени, с определением площади земельных участков и т. д. Рост объемов этих расчетов приводил даже к тому, что из одной страны в другую приглашались специально обученные люди, хорошо владешие техникой арифметического счета. Поэтому рано или поздно должны были появиться устройства, облегчающие выполнение повседневных расчетов. Так, в Древней Греции и в Древнем Риме были созданы приспособления для счета, называемые абак. Абак называют также римскими счетами. Эти счеты представляли собой костяную, каменную или бронзовую доску с углублениями – полосами. В углублениях находились костяшки, и счет осуществлялся передвижением костяшек.
    В странах Древнего Востока существовали китайские счеты. На каждой нити или проволоке в этих счетах имелось по пятьи по две костяшки. Счет осуществлялся единицами и пятерками. В России для арифметических вычеслений применялись русские счеты, появившиеся в 16 веке, но кое – где счеты можно встретить и сегодня.
    Развитие приспособлений для счета шло в ногу с достижениями математики. Вскоре после открытия логарифмов в 1623 г. была изобретена логарифмическая линейка, её автором был английский математик Эдмонд Гантер. Логарифмической линейке суждена была долгая жизнь: от 17 века до нашего времени.
    Однако ни абак, ни счеты, ни логарифмическая линейка не означают механизации процесса вычислений. В 17 веке выдающимся французким ученым Блезом Паскалем было изобретено принципиально новое счетное устройство – арифметическая машина. В основу её работы Б. Паскаль положил извесную до него идею выполнения вычислений с помощью металических шестеренок. В 1645 г. им была построена первая суммирующая машина, а в 1675 г. Паскалю удается создать настоящую машину, выполняющую все четыре арифметических действия. Почти одновременно с Паскалем в 1660 – 1680 гг. Сконструировал счетную машину великий немецкий математик Готфирд Лейбниц.
    Счетные машины Паскаля и Лейбница стали прообразом арифмометра. Первый арифмометр для четырех арифметических действий, нашедший арифметическое применение, удалось построить только через сто лет, 1790 г., немецкому часовому мастеру Гану. Впоследствии устройство арифмометра совершенствовалось многими механиками из Англии, Франции, Италии, России, Швейцарии. Арифмометры применялись для выполнения сложных вычислений при проектировании и строительстве кораблей. Мостов, зданий, при проведении финансовых операций. Но производительность работы на арифмометрах оставалась невысокой, настоятельным требованием времени была автоматизация вычислений.
    В 1833 г. анлийский ученый Чарлз Бэбидж, занимавшийся составлением таблиц для навигации, разработал проект «аналитической машины». По его замыслу, эта машина должна была стать гигантским арифмометром с программным управлением. В машине Бэбиджа предусмотрены были также арифметические и запоминающие устройства. Его машина стала прообразом будущих компьютеров. Но в ней использовались далеко не совершенные узлы, например, для запоминания разрядов десятичного числа в ней применялись зубчатые колеса. Осуществить свой проект Бэбиджу не удалось из – за недостаточного развития техники, и «аналитическая машина» на время была забыта.
    Лишь спустя 100 лет машина Бэбиджа привлекла внимкние инженеров. В конце 30 – х годов 20 века немецкий инженер Конрад Цузе разработал первую двоичную цифровую машину Z1. В ней широко использовались электромеханические реле, то есть механические переключатели, приводимые в действие электрическим током. В 1941 г. К. Уцзе создал машину Z3, полностью управляемую с помощью программы.
    В 1944 г. американец Говард Айкен на одном из предприятий фирмы IBM построил мощную по тем временам машину «Марк – 1». В этой машине для представления чисел использовались механические элементы – счетные колеса, а для управления применялись электромеханические реле.
    Поколения ЭВМ
    Историю развития ЭВМ удобно описывать, пользуясь представлением о поколениях вычислительных машин. Каждое поколене ЭВМ характеризуется констуктивными особенностями и возможнотями. Приступим к описанию каждого из поколений, однако нужно помнить, что деление ЭВМ на поколения является условным, поскольку в одно и то же время выпускались машины разного уровня.
    Первое поколение
    Резкий скачек в развитии вычислительной техники произошел в 40 – х годах, после Второй мировой войны, и связан он был с появлением качественно новых электронных устройств – электронно – вакуумных ламп, работали значительно быстрее, чем схемы на электромеханическом реле, а релейные машины быстро вытеснены болеепроизводительными и надежными электронными вычислительными машинами (ЭВМ). Применение ЭВМ значительно расширило круг решаемых задач. Стали доступны задачи, которые раньше просто не ставились: расчеты инженерных сооружений, вычисления двежения планет, баллистические расчеты и т.д.
    Первая ЭВМ создавалась в 1943 – 1946 гг. в США и называлась она ЭНИАК. Эта машина содержала около 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических реле, причем ежемесячно выходило из строя около 2 тысяч ламп. ЦУ машины ЭНИАК, а также у других первых ЭВМ, был серьезный недостаток – исполняемая программа хранилась не в памяти машины, а набаралась сложным образом с помощью внешних перемычек.
    В 1945 г. извесный математик и физик – теоретик фон Нейман сформулировал общие принципы работы универсальных вычислительных устройств. Согласно фон Нейману вычислительная машина должна была управляться программой с последовательным выполнением команд, а сама программа – храниться в памяти машины. Первая ЭВМ с хранимой в памяти программой была построена в Англии в 1949 г.
    В1951 году в СССР была создана МЭСМ, эти работы проводились в Киеве в Институте электродинамики под руководством крупнейшего конструктора вычислительной техники С. А. Лебедева.
    ЭВМ постоянно совершенствовались, благодаря чему к середине 50 – х годов их быстродействие удалось повысить от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч операций в секунду. Однако при этом электронная лампа оставалась самым надежным элементом ЭВМ. Использование ламп стало тормозить дальнейший прогресс вычислительной техники.
    Впоследствии на смену лампам пришли полупроводниковые приборы, тем самым завершился первый этап развития ЭВМ. Вычислительные машины этого этапа принято называть ЭВМ первого поколения
    Действительно, ЭВМ первого поколения размещались в больших машинных залах, потребляли много электроэнергии и требовали охлаждения с помощью мощных вентилятогров. Программы для этих ЭВМ нужно было составлять в машинных кодах, и этим могли заниматься только специалисты, знающие в деталях устройство ЭВМ.
    Второе поколение
    Разработчики ЭВМ всегда следовали за прогрессом в электронной технике. Когда в середине 50 – х годов на смену электронным лампам пришли полупроводниковые приборы, начался перевод ЭВМ на полупроводники.
    Полуповодниковые приборы (транзисторы, диоды) были, во – первых, значительно компактнее своих ламповых предшественников. Во – вторых они обладали значительно большим сроком службы. В – третьих, потребление энергии у ЭВМ на полупроводниках было существенно ниже. С внедрением цифровых элементов на полупроводниковых приборах началось создание ЭВМ второго поколения.
    Благодаря применению более совершенной элементной базы начали создаваться относительно небольшие ЭВМ, произошло естественное разделение вычислительных машин на большие, средние и малые.
    В СССР были разработаны и широко использовались серии малых ЭВМ «Раздан», «Наири». Уникальной по своей архитектуре была машина «Мир», разработанная в 1965 г. в Институте кибернетики Академии Наук УССР. Она предназначалась для инженерных расчетов, которые выполнял на ЭВМ сам пользователь без помощи оператора.
    К средним ЭВМ относились отечественные машины серий «Урал», «М – 20» и «Минск». Но рекордной среди отечественных машин этого поколния и одной из лучших в мире была БЭСМ – 6 («большая электронно – счетная машина», 6 – я модель), которая была создана коллективом академика С. А. Лебедева. Производительность БЭСМ – 6 была на два – три порядка выше, чем у малых и средних ЭВМ, и составляла более 1 млн. Операций в секунду. За рубежем наиболее распространенными машинами второго поколения были «Эллиот» (Англия), «Сименс» (ФРГ), «Стретч» (США).
    Третье поколение
    Очередная смена поколений ЭВМ произошла в конце 60 – х годов при замене полупроводниковых приборов в устройствах ЭВМ на интегральлые схемы. Интегральная схема (микросхема) – это небольшая пластинка кристалла кремния, на которой размещаются сотни и тысячи элементов: диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т. д.
    Применение интегральных схем позволило увеличить количество электронных элементов в ЭВМ без увеличения их реальных размеров. Быстродействие ЭВМ возросло до 10 миллионов операций в секунду. Кроме того, составлять программы для ЭВМ стало по силам простым пользователям, а не только специалистам – электронщикам.
    В третьем поколении появились крупные серии ЭВМ, различающиеся своей производительностью и назначением. Это семейство больших и средних машин IBM360/370, разработанных в США. В Советском Союзе и в странах СЭВ были созданы аналогические серии машин: ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ, машины большие и средние), СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ) и «Электроника» (система микро – ЭВМ).

  6. 3 seconds of life Ответить

    От этого слова произошло позднейшее латинское CALCULATORE (вычислять) и наше – “калькуляция”.
    (римский абак)
    Позже, в VI веке нашей эры, появились китайские счеты суан-пан. Они состояли из деревянной прямоугольной рамки, в которой параллельно друг другу протянуты проволоки числом от 9 и более и разделенной на две неравные секции. Проволоки соответствуют десятичным разрядам. Китайцы заменили камешки шариками, нанизанными на прутики, проволоки или веревки. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка.
    Суан-пан перегорожена линейкой на две неравные части: в большом отделении (“земля”) на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в меньшем (“небо”) – по две. Таким образом, для того чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд единиц.
    (суан-пан)
    Японский Абак – соробан – происходит от китайского суан-пана, который был завезен в Японию в Х/ – Х/I веках.
    Соробан проще своего предшественника, у него на “небе” на один шарик меньше, чем у суан-пана.
    (японский абак – соробан)
    На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с XV века получил распространение“дощаной счет”, завезенный, видимо, западными купцами вместе с ворванью и текстилем.
    Вероятно, в это время, а может быть, и немного позже какому-то наблюдательному человеку пришла в голову мысль заменить горизонтальные линии “счета костьми” горизонтальными натянутыми веревками, навесив на них, по существу, все те же “кости”. Может быть, идею такого устройства ему подсказали четки, этот древнейший примитивный счетный инструмент, широко распространенный в русском быту.
    (дощаной счет)
    Но ни абак, ни выше перечисленные предметы нельзя было назвать вычислительными машинами.
    Это действительно были лишь вычислительные приспособления.
    История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.
    В дневниках гениального итальянца Леонардо да Винчи (1452-1519) уже в наше время был обнаружен ряд рисунков, которые оказались эскизным наброском суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13-разрядные десятичные числа.
    Специалисты известной американской фирмы IВМ воспроизвели машину в металле и убедились в полной состоятельности идеи ученого. Его суммирующую машину можно считать изначальной вехой в истории цифровой вычислительной техники. Это был первый цифровой сумматор, своеобразный зародыш будущего электронного сумматора – важнейшего элемента современных ЭВМ, пока еще механический, очень примитивный (с ручным управлением).
    В те далекие от нас годы гениальный ученый был, вероятно, единственным на Земле человеком, который понял необходимость создания устройств для облегчения труда при выполнении вычислений.
    Однако потребность в этом была настолько малой (точнее, ее не было совсем!), что лишь через сто с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи нашелся другой европеец – немецкий ученый Вильгельм Шиккард (1592-1636) – профессор кафедры восточных языков в университете Тюбингена (Германия), не читавший, естественно, дневников великого итальянца, – который предложил свое решение этой задачи.
    Причиной, побудившей Шиккарда разработать счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных десятичных чисел, было его знакомство с польским астрономом И. Кеплером. Ознакомившись с работой великого астронома, связанной в основном с вычислениями, Шиккард загорелся идеей оказать ему помощь в нелегком труде. В письме на его имя, отправленном в 1623 г., он приводит рисунок машины и рассказывает, как она устроена.
    Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения было создано на базе механических часов. К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила. По-видимому, ранняя смерть от чумы, охватившей Европу, помешала ученому выполнить его замысел.
    В наши дни рабочая система устройства была воспроизведена по чертежам и подтвердила свою работоспособность. Самизобретатель назвал машину “суммирующими часами”.
    Большой вклад внес шотландец Джон Непер (1550-1617), теолог, математик и изобретатель. Непер придумал в 1617 г. способ перемножения и деления чисел, заменив их сложение и вычитание. Его инструмент, получил название “костяшки Непера” (или “палочки Непера“). Манипуляции с блоками позволяют извлекать квадратные или кубические корни, умножать и делить большие числа.
    Эти палочки под названием палочки Непера, как и сам метод, быстро получили широкое распространение в Европе и были одно время даже более популярны, чем логарифмы – главное изобретение Непера. В XVI и XVII в. в. в Европе появилась множество модификаций палочек Непера.
    Изобретателями первых логарифмических линеек считают Уильяма Отреда и Ричарда Деламейна.
    В 1654 году англичанин Роберт Биссакер предложил конструкцию прямоугольной логарифмической линейки, сохранившуюся в принципе до нашего времени. Аналогичную конструкцию изобрел в 1657 году лондонский учитель математики Сет Патридж.
    Механический период (с XVII века до начала XX века)
    На протяжении сотен лет устройство, создававшееся для облегчения выполнения вычислительных операций, по принципу действия были так же просты, как счеты. Однако в начале 17 века, когда математика стала играть ключевую роль в науке, специалисты в области физики и астрономии столкнулись с необходимостьюпроизведения сложных и громоздких вычислений. Потребность в более совершенных вычислительных инструментах становилась все более очевидной.
    Требовались машины, которые были бы способны выполнять большой объем вычислений с высокой точностью и за малое время. Другими словами, это должны были быть машины, делающие процесс вычислений достаточно простым и экономящие время.
    В XVII веке положение меняется. Европейские мыслители той эпохи были увлечены идеей создания счётных устройств.
    С 1642 года начинается история развития механических вычислительных устройств.
    Именно в 1642 г. 19-летний Блез Паскаль, тогда еще мало кому известный, создает действующую суммирующую машину (“паскалину”) – более компактное суммирующее устройство, которое стало первым в мире механическим калькулятором.
    Паскалина позволяла суммировать десятичные числа.
    Если счеты являются чисто запоминающим устройством и только хранят информацию, а все действия выполняет человек, то суммирующую машину Паскаля можно уже назвать механическим вычислителем, или механическим компьютером.
    Она автоматически производила переносы единиц в следующий десятичный разряд, выполняя работу, которую мог раньше делать только человек.
    Формой своей машина напоминала длинный сундучок. Она была достаточно громоздка, имела несколько специальных рукояток, при помощи которых осуществлялось управление, ряд маленьких колес с зубьями.
    При работе на “паскалине” складываемые числа вводились путём соответствующего поворота наборных колесиков. Каждое колесико с нанесёнными на него делениями от 0 до 9 соответствовало одному десятичному разряду числа – единицам, десяткам, сотням и т.д. Избыток над 9 колесико “переносило”, совершая полный оборот и продвигая соседнее слева “старшее” колесико на единицу вперёд.
    Потребовалось свыше 50 лет для создания более совершенного устройства, чем машина Паскаля. Отсутствие прибора, позволяющего быстро осуществлять сложные вычисления, привело к тому, что многие поставленные эксперименты так и не были завершены, а те, которые все-таки удалось завершить, потребовали месяцы и даже годы.
    В 1673 году, Лейбниц создал механический калькулятор (арифмометр), выполняющий сложение, вычитание, умножение и деление чисел.
    В отличие от Паскаля Лейбниц стал использовать цилиндры, а не колесики и приводы. На цилиндры были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел 9 рядов выступов или зубцов. При этом первый ряд содержал 1 выступ, второй – 2 и так вплоть до 9-го ряда, который содержал 9 выступов. Цилиндры были подвижными и приводились в определенное положение оператором. Этот цилиндр впоследствии получил название “ступенчатого валика”.
    Изделие Лейбница постигла печальная судьба предшественников: если им кто-то и пользовался, то только домашние Лейбница и друзья его семьи, поскольку время массового спроса на подобные механизмы еще не пришло.
    Но основная идея Лейбница – идея ступенчатого валика – осталась действительной плодотворной даже в XX столетии.
    В 1802 г. французский ткач и механик Жозеф Мари Жаккар (1752-1834) создал первый образец машины, управляемой введением в нее информации.
    Его машина, облегчила процесс производства тканей со сложным изготовлении такой ткани нужно опустить каждую из ряда нитей, ткацкий станок протягивает между поднятыми и пущенными нитями другую нить. Затем каждая из нитей опускается или поднимается в определенном порядке и станок снова пропускает через них нить. Этот процесс многократно повторяется до тех пор, пока не будет получена нужная длина ткани с узором.
    Для задания узора на ткани Жаккар использовал ряды отверстий на картах. Если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Карта закреплялась на станке в устройстве, которое могло обнаруживать отверстия на карте. Это устройство с помощью щупов проверяло каждый ряд отверстий на карте. Информация на карте управляла станком.
    С середины XIX века целое столетие в Европе находили широкое применение при арифметических расчётах так называемые механические вычислительные машины, или автоматические арифмометры – первые счётные машины непрерывного действия. Они были как бы прообразом будущихпоколений быстродействующих электронно-вычислительных машин; ведь слово “компьютер” в современном понимании есть не что иное, как электронно-вычислительная машина (ЭВМ).
    Завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств (механического типа) сделал английский ученыйЧарльз Беббидж (1791-1871). Блестящий математик, великолепно владеющий численными методами вычислений. Бэббидж, является первым автором идеи создания вычислительной машины, которая в наши дни называется компьютером.
    В 1822 году Чарльз Бэббидж построил счетное устройство, способную производить арифметические операции с точностью до шестого знака после запятой. Первая спроектированная Бэббиджем машин, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Она высчитывала таблицы логарифмов методом постоянной дифференциации и заносила результаты на металлическую пластину. Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шести цифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Затем он ставит задачу шире и продвинутую версию – вычислять производные второго порядка.
    (Аналитическая машина)
    Аналитическую машину Бэббиджа построили энтузиасты из Лондонского музея науки. Она состоит из четырех тысяч железных, бронзовых и стальных деталей и весит три тонны.
    Правда, пользоваться ею очень тяжело – при каждом вычислении приходится несколько сотен (а то и тысяч) раз крутить ручку автомата. Числа записываются (набираются) на дисках, расположенных по вертикали и установленных в положения от 0 до 9. Двигатель приводится в действие последовательностью перфокарт, содержащих инструкции (программу).
    Друг Бэббиджа, Ада Августа Байрон Кинг, графиня Лавлейс (1815 – 1852) – дочь лорда Байрона, показала, как можно использовать аналитическую машину, машину для выполнения ряда конкретных вычислений. Она писала программы и составила также описание принципов работы машины.
    Чарльза Бэббиджа считают изобретателем компьютера, а Аду Лавлейс называют первым программистом компьютера. Многими понятиями, введенными Адой Лавлейс в описаниях тех первых в мире программ, широко пользуются современные программисты.
    В честь первого в мире программиста назван один из самых совершенных и современных языков компьютерного программирования – Ada.

  7. шикардос Ответить

    Первым устройством, предназначенным для облегчения вычислений, стали счёты (абак). С помощью костяшек счетов можно было совершать операции сложения и вычитания и несложные умножения. Однако счеты совершенно непригодны для операций над нецелыми числами и не могут производить сложных операций. А потребности человечества в вычислениях все увеличивались.
    Реконструкция римского абака
    В 1642 г. французский математик Блез Паскаль сконструировал первую механическую счётную машину «Паскалина», которая могла механически выполнять сложение чисел.
    Паскалина
    В 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр (калькулятор Лейбница), позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчёты, например расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб.
    Калькулятор Лейбница
    Существовала и специальная профессия — счётчик (вычислитель) — человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций (такую последовательность инструкций впоследствии стали называть программой). Но многие расчеты производились очень медленно — даже десятки счетчиков должны были работать по нескольку недель и месяцев. Причина проста: при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а скорость его работы весьма ограничена.
    Еще в первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер. Бэббидж называл его аналитической машиной. Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт – карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко применялись в ткацких станках). Однако довести до конца эту работу Бэббидж не смог: она оказалась слишком сложной для техники того времени.
    Аналитическая машина Бэббиджа
    Первым реализовал идею перфокарт Холлерит. Он изобрел машину для обработки результатов переписи населения. В своей машине он впервые применил электричество для расчетов.
    В 40-х годах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попытку Бэббиджа на основе техники XX в. — электромеханических реле. Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и переоткрыли его идеи заново.
    Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941 г. построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы.
    Конрад Цузе и Z3
    А в CШA в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM (International Business Machines Corporation) американец Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1». Он уже проводил вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра) и реально использовался для вое яых расчетов. В нем использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. «Марк-1» имел размеры 15×2,5 м и содержал 750 000 деталей, он мог перемножить два 23-разрядных числа за 4 с.
    Говард Эйкен (нижний ряд, в центре) и Mark I
    Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недостаточно надёжно. Поэтому начиная с 1943 г. в США группа специалистов под руководством Джона Мокли и Преспера Эккерта начала конструировать компьютер ENIAC на основе электронных ламп.
    Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1». Но обнаружилось, что большую часть времени этот компьютер простаивал, ведь для задания метода расчётов (программы) в этом компьютере приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. А сам расчет после этого мог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.
    Чтобы упростить и ускорить процесс задания программ, Мокли и Эккерт стали конструировать новый компьютер, который мог бы хранить программу в своей памяти. В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. Доклад был разослан многим ученым и стал широко известен, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т. е. универсальных вычислительных устройств. И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.
    Разработка первой электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer) начата примерно в 1947 г. Эккертом и Мокли, основавшими в декабре того же года фирму ECKERT-MAUCHLI. Первый образец машины (UNIVAC-1) был построен для бюро переписи США и пущен в эксплуатацию весной 1951 г. Синхронная, последовательного действия вычислительная машина UNIVAC-1 создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC. Работала она с тактовой частотой 2.25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство с ёмкостью 1000 12-разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки.
    Вскоре после ввода в эксплуатацию машины UNIVAC-1 ее разработчики выдвинули идею автоматического программирования. Она сводилась к тому, чтобы машина сама могла подготавливать такую последовательность команд, которая нужна для решения данной задачи.
    Сильным сдерживающим фактором в работе конструкторов ЭВМ начала 1950-х годов было отсутствие быстродействующей памяти. По словам одного из пионеров вычислительной техники Д. Эккерта, «архитектура машины определяется памятью». Исследователи сосредоточили свои усилия на запоминающих свойствах ферритовых колец, нанизанных на проволочные матрицы.
    В 1951 г. Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации. В машине «Whirlwind-1» впервые была применена память на магнитных сердечниках. Она представляла собой 2 куба 32 х 32 х 17 с сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16-разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на четность.
    Вскоре в разработку электронных компьютеров включается фирма IBM. В 1952 г. она выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12 000 германиевых диодов. Усовершенствованный вариант машины IBM 704 отличался высокой скоростью работы, в ней использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой.
    IBM 704
    После ЭВМ IBM 704 была выпущена машина IBM 709, которая, в архитектурном плане, приближалась к машинам второго и третьего поколений. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода-вывода.
    В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти — дисковые запоминающие устройства (ЗУ), значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC. Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12 000 об./мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10 000 знаков каждая.
    Вслед за первым серийным компьютером UNIVAC-1 фирма Remington-Rand в 1952 г. выпустила ЭВМ UNIVAC-1103, которая работала в 50 раз быстрее. Позже в компьютере UNIVAC-1103 впервые были применены программные прерывания.
    Сотрудники фирмы Rernington-Rand использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием «Short Code» (пррвый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Мокли). Кроме того, необходимо отметить офицера ВМФ США и руководителя группы программистов, в то время капитана (в дальнейшем единственная в ВМФ женщина-адмирал) Грейс Хоппер, которая разработала первую программу-компилятор.
    Кстати, термин «компилятор» впервые ввела Г. Хоппер в 1951 г. Эта компилирующая программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме. Г. Хоппер принадлежит также авторство термина «баг» в применении к компьютерам. Как-то через открытое окно в лабораторию залетел жук (по-английски — bug), который, сев на контакты, замкнул их, чем вызвал серьезную неисправность в работе машины. Обгоревший жук был подклеен в административный журнал, где фиксировались различные неисправности. Так был задокументирован первый баг в компьютерах.
    Фирма IBM сделала первые шаги в области автоматизации программирования, создав в 1953 г. для машины IBM 701 «Систему быстрого кодирования». В СССР А. А. Ляпунов предложил один из первых языков программирования. В 1957 г. группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над ставшим впоследствии популярным первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН. Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров.
    Алексей Андреевич Ляпунов
    В Великобритании в июле 1951 г. на конференции в Манчестерском университете М. Уилкс представил доклад «Наилучший метод конструирования автоматической машины», который стал пионерской работой по основам микропрограммирования. Предложенный им метод проектирования устройств управления нашел широкое применение.
    Свою идею микропрограммирования М. Уилкс реализовал в 1957 г. при создании машины EDSAC-2. М. Уилкс совместно с Д. Уиллером и С. Гиллом в 1951 г. написали первый учебник по программированию «Составление программ для электронных счетных машин».
    В 1956 г. фирма Ferranti выпустила ЭВМ «Pegasus», в которой впервые нашла воплощение концепция регистров общего назначения (РОН). С появлением РОН было устранено различие между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров-аккумуляторов.

    Появление персональных компьютеров

    Вначале микропроцессоры использовались в различных специализированных устройствах, например в калькуляторах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т. е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя. Вначале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер «Альтаир-8800» на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер продавался по цене около 500 долл. И хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встречено с большим энтузиазмом: в первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины. Покупатели снабжали этот компьютер дополнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т. д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало росту популярности персональных компьютеров.
    Успех «Альтаир-8800» заставил многие фирмы также заняться производством персональных компьютеров. Персональные компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год. Появилось несколько журналов, посвященных персональным компьютерам. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы практического значения. Появились и коммерчески распространяемые программы, например программа для редактирования текстов WordStar и табличный процессор VisiCalc (1978 г. и 1979 г. соответственно). Эти и многие другие программы сделали покупку персональных компьютеров весьма выгодной для бизнеса: с их помощью стало возможно выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы и т. д. Использование же больших компьютеров для этих целей было слишком дорого.
    В конце 1970-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие компьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM — ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка и рассматривало создание персонального компьютера всего лишь как мелкий эксперимент — что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.
    В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 мегабайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 килобайтами.
    В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике, и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через пару лет компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.
    IBM PC
    Секрет популярности IBM PC в том, что фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъёмным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Напротив, принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим. Этот подход, называемый принципом открытой архитектуры, обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, хотя и лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха. Вот как открытость архитектуры IBM PC повлияла на развитие персональных компьютеров.
    Перспективность и популярность IBM PC сделала весьма привлекательным производство различных комплектующих и дополнительных устройств для IBM PC. Конкуренция между производителями привела к удешевлению комплектующих и устройств. Очень скоро многие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC. Поскольку этим фирмам не требовалось нести огромные издержки фирмы IBM на исследования и поддержание структуры громадной фирмы, они смогли продавать свои компьютеры значительно дешевле (иногда в 2—3 раза) аналогичных компьютеров фирмы IBM.
    Совместимые с IBM PC компьютеры вначале презрительно называли «клонами», но эта кличка не прижилась, так как многие фирмы-производители IBM PC-совместимых компьютеров стали реализовывать технические достижения быстрее, чем сама IBM. Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен различных производителей.

    Персональные компьютеры будущего

    Основой компьютеров будущего станут не кремниевые транзисторы, где передача информации осуществляется электронами, а оптические системы. Носителем информации станут фотоны, так как они легче и быстрее электронов. В результате компьютер станет более дешевым и более компактным. Но самое главное, что оптоэлектронное вычисление гораздо быстрее, чем то, что применяется сегодня, поэтому компьютер будет намного производительнее.
    ПК будет мал по размерам и иметь мощь современных суперкомпьютеров. ПК станет хранилищем информации, охватывающей все аспекты нашей повседневной жизни, он не будет привязан к электрическим сетям. Этот ПК будет защищен от воров благодаря биометрическому сканеру, который будет узнавать своего владельца по отпечатку пальца.
    Основным способом общения с компьютером будет голосовой. Настольный компьютер превратится в «моноблок», вернее, в гигантский компьютерный экран — интерактивный фотонный дисплей. Клавиатура не понадобится, так как все действия можно будет совершать прикосновением пальца. Но для тех, кто предпочитает клавиатуру, в любой момент на экране может быть создана виртуальная клавиатура и удалена тогда, когда в ней не будет нужды.
    Компьютер станет операционной системой дома, и дом начнет реагировать на потребности хозяина, будет знать его предпочтения (приготовить кофе в 7 часов, запустить любимую музыку, записать нужную телепередачу, отрегулировать температуру и влажность и т. д.)
    Жёсткий диск будет голографическим и чем-то быть похожим на CD-ROM или DVD. То есть это будет прозрачная вращающаяся пластинка с записывающим лазером с одной стороны и считывающим лазером с другой; объём хранимой информации на таком диске будет достигать просто астрономических величин — несколько терабайт. При таких объемах можно будет хранить каждую мельчайшую деталь жизни.
    Процессор ПК будущего будет функционировать по тем же принципам, что и сегодня. Но вместо электронных микропроцессоров, которые являются и мозгом, и мускулами современного компьютера, процессор будущего будет иметь опто-электронные интегральные схемы (чипы будут использовать кремний там, где требуется переключение, и оптику для коммуникаций). Это даст огромный прирост в быстродействии и эффективности. Сегодняшний компьютер тратит слишком много времени на ожидание данных для обработки. Мгновенная оптическая связь и память, работающая так же быстро, как и процессор, обеспечат непрерывный поток данных процессору для обработки. При передаче данных со скоростью, не ограниченной больше электронной передачей, можно будет достигнуть частот порядка 100 ГГц, то есть в 100 раз быстрее, чем сегодня.
    Процессор будущего может быть шестигранником, окруженным со всех сторон быстрым кэшем так, чтобы требуемые данные могли быть выбраны из ближайшей части кэша. Именно таким образом и будет достигнута производительность сегодняшних супер-ЭВМ.
    При применении оптической связи в компьютерных технологиях будет получен тот самый эффект, который наблюдали в 1980 г., когда компьютеры на базе 80286 имели память, работающую на частоте процессора. Скорость шины памяти — та скорость, с которой происходит обмен данными между процессором и памятью, — была равна частоте процессора (всего 8 МГц). Процессор получал данные так же быстро, как мог их обработать, в результате процессор меньше находился в режиме ожидания данных.
    Средний компьютер сегодня имеет процессор 1000 МГц и шину 133 МГц. Несмотря на различные технологические подвиги, процессор все еще тратит две трети времени на ожидание данных.
    Оптоэлектроника решит эту проблему. При должным образом разработанной шине оптической памяти скорость выборки данных из памяти будет снова приравнена к частоте процессора.
    Конечно, это потребует более быстрой обработки данных в памяти и, соответственно, другой, более быстрой, архитектуры памяти, которая, к счастью, уже есть или в скором времени будет. Большой кэш сверхбыстрой энергонезависимой магнитной RAM (память с произвольным доступом) будет содержать данные, срочно требующиеся процессору.
    Для нового быстрого кэша придется избавиться от неэффективности сегодняшней синхронной динамической памяти, нуждающейся в постоянном обновлении. Неэффективность кэша сегодня такова, что две трети времени уходит на процессы обновления (таким образом, его реальная производительность в три раза меньше).
    Полупроводниковая технология будущего будет основана не на кремниевой памяти, а на магнитной памяти в молекулярном масштабе. Так как мельчайшие элементы будут намагничены для представления нулей и размагничены для представления единиц, информация может быть легко и быстро обновлена простым электрическим сигналом. Весь процесс будет гораздо быстрее того, что мы имеем сегодня, и будет вполне реально удовлетворять требования процессора, работающего на частоте 100 ГГц.
    Основная память компьютера будет вполне оптической, фактически голографической. Голографическая память имеет трехмерную природу, и можно эшелонировать любое количество плоскостей памяти в прямоугольное твердое тело. Объем чипа в 256 ГБ легко достижим.
    Компьютер будущего будет практически независим от источников электропитания. Одно из самых больших преимуществ фотонных цепей — крайне малое энергопотребление. Небольшая, но длинная, подобная стержню литиевая батарея, изогнутая в тороид и установленная в компьютер, будет функционировать пару недель. А подзарядить ее можно будет так же легко, как сегодня подзарядить сотовый телефон.
    Размер экрана не будет играть никакой роли в компьютерах будущего. Он может быль большим, как ваш рабочий стол, или маленьким. Большие варианты компьютерных экранов будут основаны на жидких кристаллах, возбуждаемых фотонным способом, которые будут иметь гораздо более низкое энергопотребление, чем сегодняшние LCD-мониторы. Цвета будут яркими, а изображения — точными (возможны плазменные дисплеи). Фактически сегодняшняя концепция «разрешающей способности» будет в значительно степени атрофирована.
    © greenmile
    Источники:
    http://Www.Bibliotekar.Ru.
    В начало

  8. Opirana Ответить

    Лейбниц (около 1673 г.) создал первый арифмометр, который выполнял все четыре арифметических действия. Он первым предложил выполнять вычисления в двоичной системе счисления (на уровне проекта). Авторство в создании двоичной системы также приписывается Лейбницу. Двоичное представление данных и двоичная арифметика лежат в основе работы современных компьютеров. Арифмометр Лейбница был более «продвинутым» устройством по сравнению с машиной Паскаля. Вклад Лейбница в развитие ВТ высоко оценил Норберт Винер, один из идейных разработчиков первой ЭВМ.
    Следующий значительный шаг в деле создания вычислительных машин был сделан Чарльзом Бэббиджем в начале XIX века. Конструктивно машина Бэббиджа аналогична современным ЭВМ. Она содержала следующие элементы:
    · «Склад» для хранения чисел (устройство хранения данных в современных ЭВМ).
    · «Фабрика» – вычислительное устройство (ВУ), выполняющее операции над числами (в современных ЭВМ ему соответствует процессор).
    · Устройство управления (УУ) – также присутствует в современных ЭВМ.
    · Устройство ввода-вывода (УВВ) данных – на печать и на перфокарты.
    Перфокарта была изобретена Жозефом Жаккардом в 1801 г. и применялась для управления работой ткацкого станка. Позднее Герман Холлерит применил перфокарту для обработки данных по переписи населения в 1890 г. Эти работы привели в дальнейшем к созданию корпорации IBM. Перфокарты использовались в практике программирования для ввода программ и данных в ЭВМ вплоть до 80-х годов XX века.
    Полностью реализовать свои идеи по созданию вычислительной машины Бэббиджу не позволил технологический уровень того времени. Передовыми достижением для того времени явились способ ввода алгоритма в машину с помощью перфокарт и сама возможность изменять алгоритм работы машины. Тогда же впервые возникла проблема составления программ и впервые возникла идея создания библиотеки программ для вычислительной машины. Рядом с Бэббиджем появляется ещё один исторически важный персонаж – леди Ада Лавлейс (1815–1852) , дочь Байрона. Она занималась разработкой алгоритмов и программ для машины Бэббиджа и считается первым в мире программистом. Ей приписывают создание алгоритма вычисления чисел Бернулли и изобретение команды для разветвления вычислительного процесса. В 1840 г. Бэббидж ездил по приглашению итальянских математиков в Турин, где читал лекции о своей машине. Был издан конспект этих лекций на французском языке. Позже Ада Лавлейс перевела эти лекции на английский язык, дополнив их комментариями, которые по своему объёму превосходили исходный текст. В комментариях Ада сделала описание машины Бэббиджа и инструкции по программированию к ней. Это были первые в мире программы, поэтому Аду Лавлейс справедливо считают первым программистом. В восьмидесятых годах XX века был разработан язык программирования, который назвали «Ада», в честь Ады Лавлейс.
    Следующий этап в истории создания ЭВМ связан с именем Конрада Цузе (1910 – 1995). Он считается создателем первой работающей программируемой ЭВМ и первого языка программирования высокого уровня.
    К. Цузе проектировал самолёты в компании Henschel Aircraft. Ему приходилось выполнять огромные объёмы вычислений. Цузе решил автоматизировать процесс вычислений. В 1934 г. Цузе придумал модель автоматического калькулятора, которая состояла из УУ, ВУ, памяти и полностью совпадала с архитектурой современных компьютеров. Он сформулировал шесть принципов работы компьютеров:
    1. должна использоваться двоичная система счисления;
    2. должны использоваться устройства, работающие по принципу да/нет;
    3. должен быть полностью автоматизирован процесс работы ВУ;
    4. процесс вычислений должен управляться программно;
    5. необходима поддержка арифметики с плавающей запятой, а не только с фиксированной;
    6. следует использовать память большой ёмкости.
    В период с 1938 по 1944 г. Цузе создал три модели вычислительных машин Z1, Z2, Z3. Модель Z1представляла собой двоичное механическое вычислительное устройство с электрическим приводом и возможностью программирования при помощи клавиатуры. Результат вычислений отображался на ламповой панели. Это была экспериментальная модель. Машина Z2 считывала инструкции с перфорированной 35-миллиметровой киноплёнки. Модель Z3 сегодня многие считают первым, реально действовавшим программируемым компьютером. Порядок вычислений теперь можно было определять заранее, однако условные переходы и циклы отсутствовали. В сентябре 1950 года Цузе сконструировал машину Z4. В то время Z4 был единственным работающим компьютером в Европе и первым компьютером в мире, который был продан. Цузе первым разработал язык программирования, не привязанный к архитектуре ЭВМ (1966 г).
    Важнейшей вехой в развитии вычислительной техники явилось создание в Пенсильванском университете первой ЭВМ под руководством Дж. Маучли и Преспера Эккерта. Проект стартовал в 1943 г. при поддержке Лаборатории баллистических исследований для расчётов таблиц стрельбы армии США, а уже в 1946 (1945) была продемонстрирована ЭВМ ENIAC (от Electronic Numerical Integrator and Automatic Calculator). Это был первый широкомасштабный, электронный, цифровой компьютер, способный быть перепрограммированным для решения целого диапазона задач. Его отдельные характеристики: потребляемая мощность — 150 кВт., вычислительная мощность — 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду, вес – 27 тонн. Вычисления производились в десятичной системе.
    Разработка второй ЭВМ началось ещё до окончательного запуска ENIAC. В группу разработчиков был включён Дж. фон Нейман. ЭВМ известна под аббревиатурой EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). В отличие от ENIAC, это был первый компьютер с хранимой в памяти программой, который работал в двоичной, а не десятичной системе счисления. Приведём основные технические характеристики EDVAC.
    Компьютер располагал встроенными операциями сложения, вычитания и умножения, а также программной реализацией деления; объём памяти составлял 5,5 килобайт в современной терминологии. Основные конструктивные компоненты EDVAC:
    · устройство чтения/записи с магнитной ленты;
    · контролирующее устройство с осциллографом;
    · устройство-диспетчер, принимающее инструкции от контролирующего устройства и из памяти и направляющее их в другие устройства;
    · вычислительное устройство, выполняющее за раз одну арифметическую операцию над парой чисел и посылающее результат в память;
    · таймер;
    · три временных регистра, в каждом из которых хранилось одно слово.
    Время выполнения операции сложения — 864 микросекунды, умножения — 2900 микросекунд. Компьютер состоял из почти 6000 электровакуумных ламп, и 12000 диодов, и потреблял 56 кВт энергии. Занимаемая площадь — 45,5 м?, масса — 7850 кг. Полный состав обслуживающего персонала — 30 человек на каждую 8-часовую смену.
    У истоков создания первой ЭВМ стояли многие учёные. В частности, Н. Винер в своей книге «Кибернетика» перечисляет следующие принципы конструирования ЭВМ.
    1) Центральные суммирующие и множительные устройства должны быть цифровыми, как в обычном арифмометре, а не основываться на измерении ( как в дифференциальном анализаторе Буша).
    2) Эти устройства, являющиеся по существу переключателями, должны состоять из электронных ламп, а не из зубчатых передач или электромеханических реле. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточное быстродействие.
    3) В соответствии с принципами, принятыми для ряда существующих машин Белловских телефонных лабораторий, должна использоваться более экономичная двоичная, а не десятичная система счисления.
    4) Последовательность действий должна планироваться самой машиной так, чтобы человек не вмешивался в процесс решения задачи с момента введения исходных данных до снятия окончательных результатов. Все логические операции, необходимые для этого, должна выполнять сама машина.
    5) Машина должна содержать устройство для запасания данных. Это устройство должно быстро их записывать, надежно хранить до стирания, быстро считывать, быстро стирать их и немедленно подготавливаться к запасанию нового материала.
    Как пишет Н. Винер: «Все эти рекомендации представляют собой идеи, положенные в основу современной сверхбыстрой вычислительной машины. Эти мысли почти носились тогда в воздухе, и я не хочу в данный момент заявлять какие-либо претензии на исключительный приоритет в их формулировке. Все же указанные рекомендации оказались полезными, и я надеюсь, что они имели некоторое влияние на популяризацию этого круга идей среди инженеров».
    Другой известный учёный, Дж. фон Нейман, при конструировании ЭВМ EDVAC сформулировал ряд требований, которым должна удовлетворять ЭВМ. С тех пор (1945 г.) эти требования известны как принципы Джона фон Неймана, положенные в основу архитектуры современных ЭВМ.
    1. Основные блоки ЭВМ: устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ), оперативная память (ОП или ОЗУ), внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), устройство ввода-вывода данных (УВВ).
    2. УУ и АЛУ объединяются в единое устройство, называемое процессором.
    3. Алгоритм решения задачи (программа) представлен в виде последовательности управляющих слов – команд, которые определяют смысл выполняемой операции. Последовательность (совокупность) команд образует программу.
    4. Команда – совокупность сведений, необходимых процессору для выполнения определённого действия. Адресный принцип состоит в том, что в команде указываются не сами числа, над которыми надо выполнить действия, а их адреса в ОП.
    5.
    Структура команды (первые ЭВМ были 3-х адресными) имеет вид:
    Здесь КОП – код выполняемой операции (инструкция для процессора); А1, А2, А3 – адреса операндов. Например, команда могла содержать инструкцию: сложить числа, хранящиеся по адресам А1, А2, результат записать по адресу А3.
    6. Данные и программа кодируются в двоичной системе счисления и хранятся в оперативной памяти (ОП) ЭВМ. Процессор определяет действия, подлежащие выполнению путём считывания команд из ОП. Порядок команд определяется программой.
    7. После ввода программы и данных машина работает сама, без вмешательства человека. ЭВМ запоминает адрес выполняемой команды. Каждая команда содержит адрес следующей команды. Возможные варианты: переход к следующей, переход по заданному адресу (команда безусловного перехода), условный переход.
    Все современные компьютеры по своей структуре являются Неймановскими машинами. Принцип «невмешательства» человека в процесс вычислений в современной практике часто нарушается – человек может управлять ходом вычислительных процессов, менять параметры выполняемых алгоритмов и т.п.

    В СССР первая ЭВМ была запущена в регулярную эксплуатацию в 1951 г. под руководством С.М. Лебедева. Эта машина известна под названием МЭСМ – малая электронно-счетная машина. В 1953 г. С.М Лебедевым была запущена самая производительная на тот момент в Европе ЭВМ – БЭСМ (большая электронно-счётная машина).
    Рис. 8. Принципиальная схема ЭВМ Дж. фон Неймана.
    Принцип работы ЭВМ (с шинной организацией) становится ясным после рассмотрения алгоритма и схемы работы УУ. Номер пункта соответствует номеру в кружочке на рисунке 9.
    1. В память ЭВМ загружена программа. Счётчик адреса команд (САК) содержит адрес первой команды.
    2. Процессор (ЦП) считывает команду из оперативной памяти (ОП), используя адрес из САК. Команда поступает в регистр команд.
    3. Из прочитанной команды выделяется код операции (КОП) и адреса ОП, по которым хранятся операнды команды. КОП поступает в блок управления операциями ЭВМ.
    4. Продолжается чтение команды (данных), если это необходимо. Длина команды прибавляется к содержимому САК. Теперь САК содержит адрес команды, которая будет выполняться на следующем шаге.
    5. По адресам операндов, выделенных из текущей команды, считываются данные из ОЗУ и поступают в АЛУ.
    6. КОП передаётся в АЛУ, где производятся вычисления.
    7.
    Полученный результат записывается в память ЭВМ. Длина команды прибавляется к содержимому САК. Теперь САК содержит адрес команды, которая будет выполняться на следующем шаге.
    Рис. 9. Схема работы УУ.
    Историю развития вычислительной техники с момента запуска первой ЭВМ и до настоящего времени принято описывать в терминах «поколений» ЭВМ. Деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способам общения с компьютером.
    Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры. Стали появляться новые возможности, расширялись области применения, изменился характера использования ЭВМ.
    Принято выделять до пяти поколений. Это деление достаточно условно и оправдывает себя в основном в отношении ЭВМ в промежутке времени от 1946 – 1990 г. XX века. В настоящее время скорость модернизации компьютеров столь высока, что любая попытка провести классификацию в современных условиях устаревает прежде своего осуществления. Приведём краткие характеристики каждого поколения.
    Первое поколение ЭВМ. К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Ёмкость памяти от 2 до 8 килобайт. Но это только техническая сторона. Очень важна и другая — способы использования компьютеров, стиль программирования, особенности математического обеспечения. Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы, производил по ним вычисления. Процесс отладки был наиболее длительным по времени. Несмотря на ограниченные возможности, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчёты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др. Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ и временем счета. Эти проблемы начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров. Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счётная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.
    Второе поколение ЭВМ— машины, сконструированные примерно в 1955-1965 г. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. Быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти — до 100 Кбайт.
    Совершился переход от программирования в машинных кодах к программированию на алгоритмических языках. Появились языки высокого уровня (Fortran, Algol), средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде. Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык. Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач.
    Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы. Операционная система — важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживания. Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера. Для некоторых машин второго поколения уже были созданы операционные системы с ограниченными возможностями.
    Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе. К середине 1960-х годов мировой парк машин второго поколения оценивался в 30 000 штук.
    Машины третьего поколениясозданы после 60-x годов. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нём участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда «поколение» начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры. Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. Другой важный признак: в качестве элементной базы в ЭВМ третьего поколения используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами. Отличием интегральных схем от транзисторных с дискретными компонентами является объёмное или общее поверхностное формирование транзисторов, диодов, сопротивлений.
    Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина. Примеры машин третьего поколения — семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ). Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких мегабайт.
    Четвёртое поколение ЭВМ — это поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года. При проектировании машин четвёртого поколения использовались большие интегральные схемы – БИС. В аппаратурном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт. Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвёртого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков программирования и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.
    C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1 – 64 Мбайт.
    Для этого периода развития ВТ характерны: применение персональных компьютеров; телекоммуникационная обработка данных; компьютерные сети; широкое применение систем управления базами данных; появление отдельных элементов интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.
    Пятое поколение ЭВМ – это машины, создание которых началось в конце 1980-х годов. Их разработка производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).
    Развитие идет также по пути «интеллектуализации» компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры этого поколения способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. В компьютерах пятого поколения произошёл качественный переход от обработки данных к обработке знаний. Решается проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника. Некоторые направления развития ВТ на современном этапе кажутся экзотическими, но предсказать их дальнейшую судьбу сложно. К таким направлениям следует отнести, например, разработку биокомпьютеров, оптических процессоров.
    Вычислительная техника играет в становлении информатики основополагающую роль благодаря двум факторам. Во-первых, ВТ стала универсальным средством хранения, представления и обработки информации. Ушли в прошлое времена, когда ЭВМ использовалась только для выполнения вычислений для нужд учёных, промышленности или военных. При помощи компьютера мы слушаем музыку, смотрим фильмы, храним фотографии, читаем книги в электронном виде, делаем диагностику в медицине, получаем нужную информацию из Интернета. Во-вторых, теоретические основы ВТ и программирования стали общепризнанными разделами информатики и способствовали её дальнейшему развитию.

  9. Kazrakazahn Ответить

    Тема урока: История развитие
    вычислительной техники.
    Тип урока: урок формирования новых
    знаний.
    Форма урока: учебная конференция.
    Цель: формировать знания учащихся по
    истории развития вычислительной техники.
    Задачи:
    Образовательные:
    познакомить учащихся с историей развития
    вычислительной техники;
    дать представление об основных этапах развития
    ВТ, о поколениях ЭВМ, о развитии отечественной
    индустрии в области вычислительной техники;
    продолжить формировать умения подготовки
    доклада на заданную тему;
    активизировать познавательную активность
    учащихся;
    научить выделять главные моменты из общего
    материала.
    Развивающие:
    продолжить развитие умения анализировать,
    сопоставлять, выделять главное;
    продолжить развитие умения слушать и быть
    услышанным;
    продолжить развитие навыков работы с
    дополнительной литературой;
    продолжить развитие умения подготовки доклада
    по выбранной теме.
    Воспитательные:
    воспитывать у учеников интерес к изучению
    информатики;
    воспитывать ответственное отношение к учёбе;
    воспитывать аккуратность и бережное отношение
    к технике.
    Оборудование и ПО:
    калькулятор;
    счеты;
    логарифмическая линейка;
    компьютер;
    презентация, составленная в программе Ms Power Point
    < Приложение>;
    проектор;
    экран.
    План урока:
    Организационный момент
    Изложение нового материала.
    Закрепление изученного. Проверочная работа < Приложение 5 или Приложение 4>.
    Домашнее задание.
    Темы докладов:
    Учащиеся заранее готовят сообщения.
    Дополнительно они могут приготовить презентации
    для наглядного сопровождения своего материала:
    «Джон Непер»
    «Готфрид Вильгельм Лейбниц»
    «Джон фон Нейман»
    «Блез Паскаль и его машина»
    «Чарльз Бэббидж и его аналитическая машина»
    «Ада Августа Байрон-Кинг (Ада Лавлейс)»
    «Сергей Алексеевич Лебедев»
    «Первое и второе поколение ЭВМ»
    «Третье и четвертое поколение ЭВМ»
    «Машины пятого поколения»
    ХОД УРОКА
    Обратите внимание на нашу выставку.
    (Калькулятор, счеты, логарифмическая линейка,
    компьютер)
    Как вы думаете, о чем пойдет сегодня речь на
    уроке?
    Подумайте и скажите, в каком порядке появились на
    свет вещи, представленные на выставке?
    Сегодня на уроке мы с вами проследим путь
    образования и развития вычислительной техники.
    По мере нашей беседы вам необходимо заполнить
    таблички, которые находятся у вас на партах. Итак,
    начнем.
    Важнейшим видом обработки информации являются
    вычисления. Появление и развитие счетных
    инструментов стимулировали развитие земледелия,
    торговли, мореплавания, астрономии и многих
    других областей практической и научной
    деятельности людей.
    Нетрудно догадаться, что первым счетным
    средством для человека были его пальцы. Этот
    инструмент всегда «под рукой»! кто из вас им не
    пользовался?
    Вот как описывает пальцевой счет туземцев Новой
    Гвинеи знаменитый русский путешественник
    Н.Н.Миклухо-Маклай.
    «…Папуас загибает один за другим пальцы
    руки, причем издает определенный звук, например:
    «бе, бе, бе…». Досчитав до пяти, он говорит
    «ибон-бе» (рука). Затем он загибает пальцы другой
    руки, снова повторяет «бе, бе…», пока не дойдет до
    «ибон али» (две руки). Затем он идет дальше,
    приговаривая «бе, бе, …», пока не дойдет до
    «самба-бе» и «самба-али» (одна нога, две ноги).
    Если нужно считать дальше, папуас пользуется
    пальцами рук и ног кого-нибудь другого… »
    – Какая система счисления использовалась в те
    времена?
    Первым устройством для счета, известным еще
    задолго до нашей эры (V в. до н.э.) был простой абак,
    с которого и началось развитие вычислительной
    техники. Придумали абак в Греции и Египте.
    Греческий (египетский) абак – это
    дощечка, покрытая слоем пыли, на которой острой
    палочкой проводились линии и какие-нибудь
    предметы, размещавшиеся в полученных колонках по
    позиционному принципу. В Древнем Риме абак
    появился, вероятно в V–VI вв н.э., и назывался calculi
    или abakuli. Изготовлялся абак из бронзы, камня,
    слоновой кости и цветного стекла. До нашего
    времени дошёл бронзовый римский абак, на котором
    камешки передвигались в вертикально прорезанных
    желобках. Внизу помещались камешки для счета до
    пяти, а в верхней части имелось отделение для
    камешка, соответствующего пятёрке. < Приложение,
    слайд 2>
    Китайский суан-пан – состояли из
    деревянной рамки, разделнной на верхние и нижние
    секции. Палочки соотносятся с колонками, а
    бусинки с числами. У китайцев в основе счета
    лежала не десятка, а пятерка. Она разделена на две
    части: в нижней части на каждом ряду
    располагаются по 5 косточек, в верхней части – по
    две. Таким образом, для того чтобы выставить на
    этих счетах число 6, ставили сначала косточку,
    соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну
    в разряд единиц.
    Японский соробан – прямоугольная
    рама содержит произвольное количество
    вертикальных бамбуковых палочек (чем больше их
    число, тем с большим разрядом цифр можно
    проводить операции). На каждой палочке по 5
    деревянных косточек, разделённых поперечной
    полосой – над полосой одна косточка, под полосой
    – 4. < Приложение,
    слайд 3>
    На Руси долгое время считали по косточкам,
    раскладываемым в кучки. Примерно с XV века получил
    распространение “дощаный счет”, завезенный,
    видимо, западными купцами вместе с ворванью и
    текстилем.
    «Дощаный счет» – «Русский абак»
    почти не отличался от обычных счетов и
    представлял собой рамку с укрепленными
    горизонтальными веревочками, на которые были
    нанизаны просверленные сливовые или вишневые
    косточки.Счеты, которые появились в XV в.в. состоят
    на особом месте, т.к. используют десятичную, а не
    пятеричную систему счисления, как все остальные
    абаки. < Приложение,
    слайд 4>
    Основная заслуга изобретателей абака – создание
    позиционной системы представления чисел.
    Вычисления на абаке производились перемещением
    камешке по желобам на доске.
    Заполняем таблицу 1 «Первые вычислительные
    машины» < Приложение,
    слайд 5 или Приложение 3>
    Начало XVII века: вводом понятия логарифма
    шотландским математиком Джоном Непером и
    публикацией таблицы логарифмов послужило
    созданию логарифмической линейки. Этот
    инструмент до недавнего времени был
    вычислительным средством инженеров. И лишь в
    последние годы его вытеснили электронные
    калькуляторы. (Доклад «Джон Непер») < Приложение, слайды 6–7>
    Первыми «вычислительными» машинами были русские
    счеты и суммирующая машина французского ученого
    Блеза Паскаля, которую изобрел он в 1642 году. (Доклад
    «Блез Паскаль и его машина») < Приложение,
    слайд 8>
    Машина Паскаля могла суммировать
    десятичные числа. Впечатление о «способностях»
    этой машины высказал сам Паскаль:
    «Арифметическая машина производит действия,
    приближающиеся к мысли больше, чем все, что
    делают животные». < Приложение,
    слайд 9>
    Первую арифметическую машину, выполняющую все
    четыре арифметических действия, создал в 1673 году
    немецкий математик Лейбниц – механический
    арифмометр
    . Арифметическая машина Лейбница
    послужила прототипом арифмометров, которые
    начали производиться серийно с 1820 года и
    использовались вплоть до 60х годов XX в. (доклад
    «Готфрид Лейбниц и механический арифмометр») < Приложение, слайды
    10–11>
    Арифмометр был предшественником современного
    калькулятора. Практически у каждого школьника
    есть сейчас калькулятор. Любому академику начала
    XVII в. такое устройство показалось бы
    фантастическим.
    Арифмометр, как и простой калькулятор – это
    средство механизации вычисления. Человек,
    производя на таком устройстве, сам управляет его
    работой, определяет последовательность
    выполнения операций. Мечтой изобретателей
    вычислительной техники было создание
    считывающего автомата, который бы без
    вмешательства человека производил расчеты по
    заранее составленной программе.
    XIX в.: автором первого проекта вычислительного
    автомата был профессор Кембриджского
    университета английский математик Чарльз
    Бэббидж. (Доклад «Чарльз Бэббидж и его
    аналитическая машина») < Приложение,
    слайд 12>
    Аналитическая машина Бэббиджа
    Основные идеи заложенные в проекте этой машины, в
    нашем веке были использованы конструкторами ЭВМ.
    Все главные компоненты современного компьютера
    присутствовали в конструкции аналитической
    машины: < Приложение,
    слайд 14 или Приложение 1>
    СКЛАД (в современной технологии –
    ПАМЯТЬ), где хранятся все исходные числа и
    промежуточные результаты.
    МЕЛЬНИЦА (арифметическое устройство), в которой
    осуществляются операции над числами, взятыми из
    склада.
    КОНТОРА (устройство управления), производящая
    управление последовательностью операций над
    числами, соответственно над заданной программой.
    БЛОКИ ВВОДА исходных данных.
    БЛОКИ ПЕЧАТИ РЕЗУЛЬТАТОВ.
    Для программного управления использовались
    перфокарты – картонные карточки с пробитыми в
    них отверстиями (перфорацией).
    Интересным историческим фактом является то, что
    проект машины так и не был реализован из-за
    сложности механического износа деталей проекта,
    которые опережали технические возможности
    своего времени, но программы для этой машины были
    созданы. Их составила дочь Джона Байрона
    герцогиня Ада Лавлейс, которая по праву
    считается первой женщиной-программистом. В ее
    честь назван язык программирования Ада. (Доклад
    «Ада Лавлейс») < Приложение,
    слайд 15>
    Эра электронных вычислительных машин
    началась в 30-х годах XX в. В 40-х годах удалось
    создать первую программируемую счетную
    машину
    на основе электромеханических
    реле. Реле – это элемент, имеющий два рабочих
    состояния «включено» и «выключено». При
    проектировании этих электромеханических
    счетных машин использовался аппарат
    математической логики. < Приложение,
    слайд 16>
    40-е годы XX в. считаются годами бурного прогресса
    научных и технических новшеств. Не успели начать
    серийно выпускать электромеханические счетные
    машины, как появились первые ЭВМ, в которых
    логические элементы были реализованы на основе
    радиоламп.
    Первая ЭВМ «ЭНИАК» (цифровой
    интегратор и вычислитель) была создана в США
    после второй мировой войны в 1946 году. В группу
    создателей этой ЭВМ входил один из самых
    выдающихся ученых XX в. Джон фон Нейман. (доклад
    «Джон фон Нейман») < Приложение,
    слайды 17–18>
    Принципиальное описание устройств и работы
    компьютера принято называть архитектурой ЭВМ.
    Согласно принципам Неймана построение и
    функционирование универсальных программируемых
    вычислительных машин ЭВМ образует три главных
    компонента: арифметическое устройство,
    устройство ввода-вывода, память для хранения
    данных и программ. < Приложение,
    слайд 19 или Приложение 2>
    Развитие ЭВМ в СССР связано с именем академика
    Сергея Алексеевича Лебедева, под руководством
    которого были созданы: в 1951 году в Киеве МЭСМ
    (малая электронно-счетная машина) и 1953 году в
    Москве БЭСМ (большая электронно-счетная
    машина). (Доклад «С.А.Лебедев») < Приложение,
    слайды 20–21>
    Приемка Государственной комиссией МЭСМ
    – первая электронная счетная машина в
    континентальной Европе с хранимой в памяти
    программой.
    Быстродействие более 100 операций в секунду.
    Первоначально машина была 16-разрядной, но затем
    разрядность была увеличена до 20. Пробный пуск
    машины МЭСМ состоялся 6 ноября 1950
    года, решалась задача Y” + Y = 0; Y(0) = 0; Y() = 0;
    Первые задачи были решены в 1951 году, 4-го января:
    вычисление суммы нечетного ряда факториала
    числа; возведение в степень. Регулярная
    эксплуатация началась 25.12.1951 года.
    В 1951 году была закончена работа над СЭСМ
    (Специализированная Электронная Счетная Машина)
    < Приложение, слайд
    22>
    Лебедев руководил и созданием БЭСМ-6, уровень
    которой на несколько лет опередил уровень
    зарубежных аналогов.
    Первые ЭВМ были слишком дорогими, громоздкими и
    потому не имели массового применения: они
    использовались только в крупных научных центрах,
    в космосе, обороне, в метеорологии.
    Заполняем таблицу 2 «Поколения ЭВМ» < Приложение,
    слайд 23 или Приложение 3>
    (Доклады «Первое и второе поколение ЭВМ»,
    «Третье и четвертое поколение ЭВМ»)
    ЭВМ первого поколенияпоявились в 50-х
    годах XX столетия, изготовлялись на основе
    вакуумных электроламп. Эти ЭВМ размещались в
    нескольких больших металлических шкафах,
    занимавших целые залы и требовавшие сложнейшей
    системы охлаждения. Программы для ЭВМ первого
    поколения составлялись в машинных кодах – в виде
    длинных последовательностей двоичных чисел.
    Главным образом эти ЭВМ использовались для
    инженерных и научных расчетов. < Приложение,
    слайд 24>
    ЭВМ второго поколения появились в 60х
    годах. В этих машинах логические элементы
    реализовывались на базе полупроводниковых
    приборов – транзисторов. Это позволило
    увеличить надежность машин, сократить их размеры
    и потребление электроэнергии. Тем самым открылся
    путь для серийного производства ЭВМ. < Приложение,
    слайд 25>
    В составе ЭВМ второго поколения появились
    печатающие устройства для вывода телетайпа,
    телетайпы для ввода, магнитные накопители для
    хранения информации (магнитные ленты). Диалог
    человека с машиной стал более естественным
    благодаря появлению языков программирования
    высокого уровня: Фортран, Алгол, Бейсик и др.
    Начали создаваться первые автоматизированные
    системы на базе ЭВМ.
    Технологический процесс производства
    микропроцессоров неразрывно связан с эволюцией
    и постоянным усовершенствованием транзистора.
    Революционная роль транзистора – в его малых
    размерах. Объединение большого числа таких
    транзисторов на текстолитовой плате позволило
    создавать отдельные узлы и даже целые
    устройства. Применение транзисторов позволило
    уменьшить габариты ЭВМ и увеличить их
    вычислительную мощность. Однако габариты ЭВМ на
    транзисторах всё же оставались очень большими
    для их широкого применения. Но ведь с точки
    зрения технологического процесса нет особой
    разницы, делать ли один транзистор на подложке
    или сразу много. Изготовив достаточное
    количество транзисторов на одной подложке,
    остается один шаг до превращения нескольких
    транзисторов в интегральную микросхему –
    соединить определённым образом полученные
    транзисторы.
    ЭВМ третьего поколения появились в 70-х
    годах. Их основу составляли большие интегральные
    схемы (БИС), содержавшие на одной
    полупроводниковой пластинке сотни или тысячи
    транзисторов; затем появились сверхбольшие
    схемы – СБИС. Благодаря этому уменьшились
    размеры, потребление электроэнергии и стоимость
    компьютеров. Происходят существенные изменения
    в архитектуре ЭВМ: появилась возможность
    выполнять одновременно несколько программ на
    одной машине. Такой режим работы называется
    мультипрограммным (многопрограммным) режимом. < Приложение, слайд 26>
    В составе ЭВМ третьего поколения были включены
    удобные устройства ввода-вывода, дисплей на
    основе электронно-лучевых трубок, накопители
    информации на магнитных лентах и дисках,
    графопостроители, т.д. К работе с этими ЭВМ стали
    подключаться широкий круг специалистов, машины
    появились в институтах и университетах. Начали
    создаваться операционные системы, базы данных,
    языки системы «искусственного интеллекта»,
    стали внедряться системы
    автоматизированного проектирования.
    С появлением микропроцессоров эволюция
    транзисторов, из которых, собственно, и состоит
    любая микросхема, не остановилась. Продолжается
    борьба за чистоту исходных кремниевых пластин.
    На рубеже 80-х годов были созданы и выпущены в
    массовое производство ЭВМ четвертого
    поколения
    .Элементарной базой этих ЭВМ стали
    микропроцессоры – сверхбольшие интегральные
    микросхемы, которые способны выполнять
    функции основного блока компьютера –
    процессора. Их можно сравнить с миниатюрным
    мозгом, работающего по программе заложенной в
    его памяти. Соединив микропроцессор с
    устройствами ввода-вывода, внешней памяти,
    получили новый тип компьютера – микро-ЭВМ,
    габариты которых позволяют устанавливать их
    на любом рабочем месте. В составе этих ЭВМ
    включаются удобные средства накопления
    информации (магнитные и оптические), ввода и
    вывода информации: компактные печатающие
    устройства, мышь, джойстик, удобная клавиатура,
    цветные графические мониторы, т.д. < Приложение,
    слайд 27>
    Наиболее яркими представителями ЭВМ четвертого
    поколения служат персональные
    компьютеры
    .Сущность персонального ПК можно
    сформулировать так:
    ПК – микроЭВМ с «дружественным» к
    пользователю аппаратным и программным
    обеспечением. < Приложение,
    слайды 28–29>
    Десятки миллионов персональных ЭВМ,
    установленных в службах сервиса и управления, на
    производстве и в образовании, требуют овладения
    компьютерной грамотности от всего населения.
    Появление и распространение ПК по своему
    значению для общественного развития сопоставимо
    с появлением книгопечатания. Именно ПК сделали
    компьютерную грамотность массовым явлением. С
    развитием этого типа машин появилось понятие
    «информационные технологии», без которых уже
    нельзя обойтись в большинстве областей
    деятельности человека.
    Есть и другая линия в развитии ЭВМ четвертого
    поколения – это суперЭВМ. Машины этого
    класса имеют быстродействие сотни миллионов и
    миллиарды операций в секунду.
    ЭВМ пятого поколения – это машина
    недалекого будущего. Основное их качеством
    должен быть высокий интеллектуальный уровень.
    Машины пятого поколения – это реализованный
    искусственный интеллект. В них будет возможным
    ввод с голоса, голосовое общение, машинное
    «зрение», машинное «осязание». Многое уже
    практически сделано в этом направлении.
    История вычислительной техники уникальна,
    прежде всего, фантастическими темпами развития
    аппаратных и программных средств. До сих пор
    работают некоторые программисты, начинавшие еще
    на ламповых ЭВМ, которые без преувеличения и без
    кавычек можно назвать древними. В самом деле,
    дистанция между лазерным принтером и «ЭНИАК»
    ничуть не меньше, чем между «Мерседесом» и,
    скажем, Кабриолетом XVII века. Сами лазерные
    принтеры тоже выглядят дедушками рядом с
    некоторыми устройствами мультимедиа. И никто не
    возьмется предсказать, какой будет
    информационная технология через 1000 лет.
    Список используемой литературы:
    Ю. Шафрин Информационные технологии. –
    М.:ЛБЗ, 1998 г.
    И. Семакин, Т. Шейна Преподавание базового
    курса информатики в средней школе. Методическое
    пособие – М.:ЛБЗ, 2001 г.
    Семакин И.Г. Информатика. Базовый курс. 7–9
    классы – 2ое изд., – М.:БИНОМ. Лаборатория
    знаний, 2004.
    Энциклопедия для детей. Т. 11. Математика /гл.ред.
    М.Д. Аксенова. – М.:Аванта+, 2000 г.
    Информатика / Приложение к газете «Первое
    сентября»
    Веретенникова Е.Г., Патрушина С.М., Савельева
    Н.Г. Тесты по информатике (500 вопросов) –
    Ростов-на-Дону:МарТ, 2002 г.
    http://www.osp.ru
    http://www.computer-museum.ru
    http://cisc.narod.ru
    http://www.epos.kiev.ua/pubs/pr/et.htm
    http://book.kbsu.ru/theory/chapter3/1_3_3.html

  10. адвокат-инженер Ответить

    Рис. 1.7. Электронная вычислительная машина «ЭНИАК»
    Discret Variable Automatic Computer — электронный автоматический вычислитель с дискретными переменными), программа которой должна была храниться в памяти компьютера. В качестве внутренней памяти предполагалось использовать ртутные трубки, применявшиеся в радиолокации.
    В 1949 г. в Великобритании была построена ЭВМ «EDSAC» с хранимой в памяти программой.
    Появление первых ЭВМ до сих пор вызывает споры. Так, немцы считают первой ЭВМ машину для артиллерийских расчетов, созданную Конрадом Цузе в 1941 г., хотя она работала на электрических реле и была, таким образом, не электронной, а электромеханической. Для американцев — это «ЭНИАК» (1946 г., Дж. Моучли и Дж. Эккерт). Болгары считают изобретателем ЭВМ Джона (Ивана) Атанасова, сконструировавшего в 1941 г. в США машину для решения систем алгебраических уравнений.
    Англичане, порывшись в секретных архивах, заявили, что первый электронный компьютер был создан в 1943 г. в Англии и предназначался для расшифровки переговоров немецкого высшего командования. Это оборудование считалось настолько секретным, что после войны оно было уничтожено по приказу Черчилля, а чертежи сожжены, чтобы секрет не попал в чужие руки.
    Секретную повседневную переписку немцы вели с помощью шифровальных машинок «Энигма» (лат. enigma — загадка). К началу Второй мировой войны англичане уже знали, как работает «Энигма», и искали способы расшифровки ее посланий, но у немцев появилась еще одна шифровальная система, предназначенная только для самых важных сообщений. Это была изготовленная фирмой «Лоренц» в небольшом количестве экземпляров машина «Шлюссельцузатц-40» (название переводится как «шифровальная приставка»). Внешне она представляла собой гибрид обычного телетайпа и механического кассового аппарата. Текст, набиравшийся на клавиатуре, телетайп переводил в последовательность электрических импульсов и пауз между ними (каждой букве соответствует набор из пяти импульсов и «пустых мест»). В «кассовом аппарате» вращались два комплекта по пять зубчатых колесиков, которые случайным образом добавляли к каждой букве еще два набора по пять импульсов и пропусков. Колесики имели разное количество зубцов, и это количество можно было менять: зубцы были сделаны подвижными, их можно было сдвигать в сторону либо выдвигать на место. Имелось еще два «моторных» колесика, каждое из которых вращало свой комплект зубчаток.
    В начале передачи зашифрованного послания радист сообщал адресату исходное положение колесиков и число зубцов на каждом из них. Эти установочные данные менялись перед каждой передачей. Выставив такие же наборы колесиков в таком же положении на своей машине, принимавший радист добивался того, что лишние буквы автоматически вычитались из текста, и телетайп печатал исходное сообщение.
    В 1943 г. математиком Максом Ньюменом в Англии была разработана электронная машина «Колоссус». Колесики машины моделировались 12 группами электронных ламп — тиратронов. Автоматически перебирая разные варианты состояний каждого тиратрона и их сочетаний (тиратрон может находиться в двух состояниях — пропускать или не пропускать электрический ток, т. е. давать импульс или паузу), «Колоссус» разгадывал начальную установку шестеренок немецкой машины. Первый вариант «Колоссуса» имел 1500 тиратронов, а второй, заработавший в июне 1944 г., — 2500. За час машина «проглатывала» 48 км перфоленты, на которую операторы набивали ряды единиц и нулей из немецких посланий, в секунду обрабатывалось 5000 букв. Эта ЭВМ имела память, основанную на заряжавшихся и разряжавшихся конденсаторах. Она позволила читать сверхсекретную переписку Гитлера, Кессельринга, Роммеля и т. д.
    Примечание. Современный компьютер разгадывает начальное положение колесиков «Шлюссельцузатц-40» вдвое медленнее, чем это делал «Колоссус», так, задача, которая в 1943 г. решалась за 15 мин, занимает у ПЭВМ «Репйит» 18 ч! Дело в том, что современные компьютеры задуманы как универсальные, предназначенные для выполнения самых разных задач, и не всегда могут состязаться со старинными ЭВМ, умевшими делать только одно действие, зато очень быстро.
    Первая отечественная электронная вычислительная машина МЭСМ была разработана в 1950 г. Она содержала более 6000 электронных ламп. К этому поколению ЭВМ можно отнести: «БЭСМ-1», «М-1», «М-2», «М-3», «Стрела», «Минск-1», «Урал-1», «Урал-2», «Урал-3», «М-20», «Сетунь», «БЭСМ-2», «Раздан» (табл. 1.1). Быстродействие их не превышало 2—3 тыс. оп/с, емкость оперативной памяти — 2 К или 2048 машинных слов (1 К = 1024) длиной 48 двоичных знаков.
    Таблица 1.1. Характеристики отечественных ЭВМ
    Характери
    стика
    Первое поколение
    Второе поколение
    БЭСМ-1
    М-2
    Стрела
    БЭСМ-2
    М-20
    Урал-2,
    Урал-4
    Минск-12,
    Минск-14
    Адресность
    3
    3
    3
    3
    3
    1
    2
    Длина ма-
    39
    34
    43
    39
    45
    40
    31
    шинного ело-
    ва (двоичные разряды)
    Быстродейст-
    8000-
    3000
    2000
    10 000
    20 000
    5000
    2000
    вис, оп/с
    10 000
    ОЗУ, тип,
    ЭЛТ 1024
    ЭЛТ 512
    ЭЛТ 2048
    Ферритовый сердечник
    емкость
    (слов)
    4096
    4096
    2048
    2048
    ВЗУ, тип,
    НМЛ
    НМЛ
    НМЛ
    НМЛ
    НМЛ
    НМЛ
    НМЛ
    емкость
    120 тыс.
    50 тыс.
    200 тыс.
    200 тыс.
    300 ТЫС.
    3,1 млн
    3,1 МЛН
    (слов)
    НМБ
    НМБ

    НМБ
    НМБ
    НМБ
    НМБ
    512
    512
    12 тыс.
    12 тыс.
    64 тыс.
    64 тыс.
    Около половины всего объема данных в информационных системах мира хранится на больших ЭВМ. Для этих целей фирма 1ВМ еще в 1960-х гг. начала выпускать вычислительные машины 1ВМ/360, 1ВМ/370 (рис. 1.8), которые получили широкое распространение в мире.
    С появлением первых вычислительных машин в 1950 г. возникла идея использования вычислительной техники для целей управления технологическими процессами. Управление на базе ЭВМ позволяет поддерживать параметры процесса в режиме, близком к оптимальному. В результате сокращается расход материалов, энергии, повышается производительность и качество, обеспечивается быстрая перестройка оборудования на выпуск продукции другого вида.

    Рис. 1.8. ЭВМ IBM 360
    Пионером промышленного использования управляющих ЭВМ за рубежом явилась фирма Digital Equipment Corp. (DEC), которая выпустила в 1963 г. для управления ядерными реакторами специализированную ЭВМ «PDP-5». Исходными данными служили измерения, получаемые в результате аналого-цифрового преобразования, точность которых составляла 10—11 двоичных разрядов. В 1965 г. фирма DEC выпускает первую миниатюрную ЭВМ «PDP-8» размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. долл., в качестве элементной базы которой были использованы интегральные схемы.
    До появления интегральных схем транзисторы изготовлялись по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и паять вручную. В 1958 г. американский ученый Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось каждый год приблизительно вдвое. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти.
    В 1970 г. был сделан еще один шаг на пути к персональному компьютеру — Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, который поступил в продажу в конце 1970 г. Конечно, возможности Intel-4004 были куда скромнее, чем у центрального процессора большой ЭВМ, — он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновременно). В 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel-8080, которая до конца 1970-х гг. была стандартом для микрокомпьютерной индустрии (табл. 1.2).
    Таблица 1.2. Поколения ЭВМ и их основные характеристики
    Поколение
    ЭВМ
    Первое
    (1946-1954)
    Второе
    (1955-1964)
    Третье
    (1965-1974)
    Четвертое (с 1975 г.)
    Элементная база ЭВМ
    Электронные лампы, реле
    Транзисторы,
    параметроны
    ИС, БИС
    Сверхбольшие ИС (СБИС)
    Производительность центрального процессора
    До 3 • 105 оп/с
    До 3 • 106 оп/с
    До 3 • 107 оп/с
    Более
    3 • 107 оп/с
    Тип оперативной памяти (ОП)
    Триггеры,
    ферритовые
    сердечники
    Миниатюрные
    ферритовые
    сердечники
    Полупроводниковая на
    БИС
    Полупроводниковая на
    СБИС
    Объем ОП
    До 64 Кб
    До 512 Кб
    До 16 Мб
    Более 16 Мб
    Характерные типы ЭВМ
    поколения
    Малые, средние, большие, специальные
    Большие,
    средние,
    мини- и мик-роЭВМ
    СуперЭВМ,
    ПК, специальные, общие, сети ЭВМ
    Типичные модели поколения
    ЕЭБАС,
    ЕГПАС,
    1ЛЧ1УАС,
    БЭСМ
    RCA-501,
    IBM 7090, БЭСМ-6
    1ВМ/360,
    РЭР, УАХ,
    ЕС ЭВМ,
    СМ ЭВМ
    1ВМ/360,
    БХ-2, 1ВМ РС/ХТ/АТ, РБ/2, Сгау, сети
    Характерное
    программное
    обеспечение
    Коды, автокоды, ассемблеры
    Языки программирования, диспетчеры, АСУ, АСУТП
    ППП, СУБД, САПРы, ЯВУ, операционные
    системы
    БД, ЭС, системы параллельного программирования
    Поколения ЭВМ определяются элементной базой (лампы, полупроводники, микросхемы различной степени интеграции (рис. 1.9)), архитектурой и вычислительными возможностями (табл. 1.3).
    Таблица 1.3. Особенности поколений ЭВМ
    Поколение
    Особенности
    I поколение (1946-1954)
    Применение вакуумно-ламповой технологии, использование систем памяти на ртутных линиях задержки, магнитных барабанах, электронно-лучевых трубках. Для ввода-вывода данных применялись перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства
    II поколение (1955-1964)
    Использование транзисторов. Компьютеры стали более надежными, быстродействие их повысилось. С появлением памяти на магнитных сердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Главный принцип структуры — централизация. Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках
    III поколение (1965-1974)
    Компьютеры проектировались на основе интегральных схем малой степени интеграции (МИС от 10 до 100 компонентов на кристалл) и средней степени интеграции (СИС от 10 до 1000 компонентов на кристалл). В конце 1960-х гг. появились мини-компьютеры. В 1971 г. появился первый микропроцессор
    IV поколение (с 1975 г.)
    Использование при создании компьютеров больших интегральных схем (БИС от 1000 до 100 тыс. компонентов на кристалл) и сверхбольших интегральных схем (СБИС от 100 тыс. до 10 млн компонентов на кристалл). Главный акцент при создании компьютеров сделан на их «интеллектуальности», а также на архитектуре, ориентированной на обработку знаний

    а б в
    Рис. 1.9. Элементная база ЭВМ: а — электронная лампа; б — транзистор;
    в — интегральная микросхема
    Первым микрокомпьютером был «Altair-8800», созданный в 1975 г. небольшой компанией в Альбукерке (штат Нью-Мексико) на основе микропроцессора Intel-8080. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Altair» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто писать программы.
    Впоследствии появились компьютеры «TRS-80 РС», «РЕТ РС» и «Apple» (рис. 1.10).

    Рис. 1.10. Компьютер «Apple»
    Отечественная промышленность выпускала DEC-совмести-мые (диалоговые вычислительные комплексы ДВК-1, …, ДВК-4 на основе ЭВМ «Электроника МС-101», «Электроника 85», «Электроника 32») и IBM PC-совместимые (ЕС 1840 — ЕС 1842, ЕС 1845, ЕС 1849, ЕС 1861, Искра 4861), существенно уступавшие по своим характеристикам вышеназванным.
    В последнее время широко известны персональные компьютеры, выпускаемые фирмами США: Compaq Computer, Apple (Macintosh), Hewlett Packard, Dell, DEC; фирмами Великобритании: Spectrum, Amstard; фирмой Франции Micra; фирмой Италии Olivetty; фирмами Японии: Toshiba, Panasonic, Partner.
    Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются персональные компьютеры фирмы IBM (International Business Machines Corporation).
    В 1983 г. появился компьютер IBM PC XT со встроенным жестким диском, а в 1985 г. компьютер IBM PC АТ на основе 16-разрядного процессора Intel 80286 (рис. 1.11).
    В 1989 г. разработан процессор Intel 80486 с модификациями 486SX, 486DX, 486DX2 и 486DX4. Тактовые частоты процессоров 486DX в зависимости от модели равны 33, 66 и 100 МГц.

    Новое семейство моделей ПК IBM получило название PS/2 (Personal System 2). Первые модели семейства PS/2 использовали процессор Intel 80286 и фактически копировали ПК АТ, но на базе иной архитектуры.
    В 1993 г. появились процессоры Pentium с тактовой частотой 60 и 66 МГц.
    В 1994 г. фирма Intel стала производить процессоры Pentium с тактовой частотой 75, 90 и 100 МГц. В 1996 г. тактовая частота процессоров Pentium выросла до 150, 166 и 200 МГц (рис. 1.12).

    CD-ROM
    Системный
    блок
    Манипулятор типа «мышь»
    Рис. 1.12. Конфигурация мультимедийного компьютера
    В 1997 г. фирма Intel выпустила новый процессор Pentium MMX с тактовыми частотами 166 и 200 МГц. Аббревиатура ММХ означала, что данный процессор оптимизирован для работы с графической и видеоинформацией. В 1998 г. фирма Intel объявила о выпуске процессора Celeron с тактовой частотой 266 МГц.
    С 1998 года фирма Intel анонсировала версию процессора Pentium® II Хеоп™ с тактовой частотой 450 МГц (табл. 1.4).
    Таблица 1.4. Компьютеры фирмы IBM
    Тип
    компьютера
    Процессор
    Тактовая частота, МГц
    Объем
    оперативной
    памяти
    Год
    выпуска
    IBM PC XT
    18086 (8088)
    5
    640 Кб
    1981
    То же
    I80286
    20
    2 Мб
    1982-1983
    «
    I80386
    30-40
    8 Мб
    1984-1987
    «
    180486
    40-60
    16 Мб
    1988-1991
    «
    Pentium
    (MMX)
    90-200
    64 Мб
    1992-1996
    IBM PC AT/ATX
    Pentium 2
    200-400
    512 Мб
    1997-1998
    IBM PC ATX
    Pentium 3
    700-1000
    1 Гб
    1999-2000
    To же
    Pentium 4
    1000-3000
    2 Гб
    С 2001
    Долгое время производители процессоров — прежде всего Intel и AMD для повышения производительности процессоров повышали их тактовую частоту. Однако при тактовой частоте более 3,8 ГГц чипы перегреваются и о выгоде можно забыть. Потребовались новые идеи и технологии, одной из которых и стала идея создания многоядерных чипов. В таком чипе параллельно работают два процессора и более, которые при меньшей тактовой частоте обеспечивают большую производительность. Исполняемая в данный момент программа делит задачи по обработке данных на оба ядра. Это дает максимальный эффект, когда и операционная система, и прикладные программы рассчитаны на параллельную работу, как, например, для обработки графики.
    Многоядерная архитектура — это вариант архитектуры процессоров, предполагающий размещение двух или более «исполняющих», или вычислительных, ядер Pentium® в одном процессоре. Многоядерный процессор вставляется в процессорный разъем, но операционная система воспринимает каждое из его исполняющих ядер как отдельный логический процессор, обладающий всеми соответствующими исполняющими ресурсами (рис. 1.13).
    В основе такой реализации внутренней архитектуры процессора лежит стратегия «разделяй и властвуй». Иначе говоря, разде-

    Рис. 1.13. Структура типового многоядерного процессора
    ляя вычислительную работу, выполняемую в традиционных микропроцессорах одним ядром Pentium, между несколькими исполнительными ядрами Pentium, многоядерный процессор может выполнять больше работы за конкретный интервал времени. Для этого программное обеспечение (ПО) должно поддерживать распределение нагрузки между несколькими исполнительными ядрами. Эта функциональность называется параллелизмом на уровне потоков, или организацией поточной обработки, а поддерживающие ее приложения и операционные системы (такие, как Microsoft Windows ХР) называются многопоточными.
    Многоядерность влияет и на одновременную работу стандартных приложений. Например, одно ядро процессора может отвечать за программу, работающую в фоновом режиме, в то время как антивирусная программа занимает ресурсы второго ядра. На практике двухъядерные процессоры не производят вычисления в два раза быстрее одноядерных: хотя прирост быстродействия и оказывается значительным, но при этом он зависит от типа приложения.
    Первые двухъядерные процессоры появились на рынке в 2005 г. Со временем у них появлялось все больше преемников. Поэтому «старые» двухъядерные процессоры сегодня серьезно подешевели. Их можно найти в компьютерах ценой от 600 долл, и ноутбуках ценой от 900 долл. Компьютеры с современными двухъядерными чипами стоят примерно на 100 долл, дороже, чем модели, оснащенные «старыми» чипами. Один из главных разработчиков многоядерных процессоров — корпорация Intel.
    Перед появлением двухъядерных чипов изготовители предлагали одноядерные процессоры с возможностью параллельного выполнения нескольких программ. Некоторые процессоры серии Pentium 4 имели функцию Hyper-Threading, возвращающую значение в байтах и содержащую логический и физический идентификаторы текущего процесса. Ее можно рассматривать как предшественницу архитектуры Dual-Core, состоящей из двух оптимизированных мобильных исполнительных ядер. Dual-Core означает, что в то время, пока одно ядро занято запуском приложения, или, например, проверкой на вирусную активность, другое ядро будет доступно для выполнения иных задач, например, пользователь сможет путешествовать по Интернету или работать с таблицей. Хотя у процессора было одно физическое ядро, чип был сконструирован так, что мог исполнять две программы одновременно (рис. 1.14).
    Панель управления
    ОСРВ QNX Neutrino (одна копия)
    Ядро 0
    Ядро 1
    Интерфейс командной строки (ядра 0 и 1)
    Маршрутизация (ядра 0 и 1)
    Управление, администрирование и техническое обслуживание (ядра 0 и 1)
    Аппаратное обеспечение информационной панели
    Мониторинг информационной панели (ядра 0 и 1)
    Рис. 1.14. Схема использования многопроцессорной обработки
    в панели управления
    Операционная система распознает такой чип как два отдельных процессора. Обычные процессоры обрабатывают 32 бита за один такт. Новейшие чипы успевают обработать за один такт вдвое больше данных, т. е. 64 бита. Это преимущество особенно заметно при обработке больших объемов данных (например, при обработке фотографий). Но для того чтобы им воспользоваться, операционная система и приложения должны поддерживать именно 64-битный режим обработки.
    Под специально разработанными 64-битными версиями Windows ХР и Windows Vista в зависимости от необходимости запускаются 32- и 64-битные программы.

  11. Kegamand Ответить

    Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №3 Карасукского района
    Реферат
    Тема:
    История развития вычислительной техники.
    Составил:
    Ученик МОУСОШ №3
    Кочетов Егор Павлович
    10 класс
    Руководитель и консультант:
    Сердюков Валентин Иванович,
    учитель информатики МОУСОШ №3
    Карасук 2008г
    Содержание:
    Актуальность
    Введение
    Первые шаги в развитии счетных устройств
    Счётные устройства 17 века
    Счётные устройства 18 века
    Счётные устройства 19 века
    Развитие вычислительной техники в начале 20 века
    Появление и развитие вычислительной техники в 40-х годах 20 века
    Развитие вычислительной техники в 50-х годах 20 века
    Развитие вычислительной техники в 60-х годах 20 века
    Развитие вычислительной техники в 70-х годах 20 века
    Развитие вычислительной техники в 80-х годах 20 века
    Развитие вычислительной техники в 90-х годах 20 века
    Роль вычислительной техники в жизни человека
    Мои исследования
    Заключение
    Список литературы
    Актуальность
    Математика и информатика используются во всех сферах современного информационного общества. Современное производство, компьютеризация общества, внедрение современных информационных технологий требуют математической и информационной грамотности и компетентности. Однако на сегодняшний день в школьном курсе информатики и ИКТ зачастую предлагается односторонний образовательный подход, не позволяющий должным образом повысить уровень знаний из-за отсутствия в нём математической логики, необходимой для полного усвоения материала. Кроме того, отсутствие стимуляции творческого потенциала учащихся негативным образом отражается на мотивации к обучению, и как следствие, на конечном уровне умений, знаний и навыков. Как можно изучать предмет не зная его истории. Данный материал можно использовать на уроках истории, математики и информатики.
    В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало известным широкой публике. Однако в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов люде.
    Введение
    Люди учились считать, используя собственные пальцы. Когда этого оказалось недостаточно, возникли простейшие счётные приспособления. Особое место среди них занял АБАК, получивший в древнем мире широкое распространение. Затем спустя годы развития человека появились первые электронные вычислительные машины (ЭВМ). Они не только ускорили вычислительную работу, но и дали толчок человеку для создания новых технологий. Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало известным широкой публике. Однако в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, вне всякого сомнения знаменательном году ещё почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем – персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до учёных и инженеров. В конце XX века невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений. В данном реферате мы рассмотрим историю развития вычислительной техники, а также краткий обзор о возможностях применения современных вычислительных систем и дальнейшие тенденции развития персональных компьютеров.
    Первые шаги в развитии счетных устройств
    История счётных устройств насчитывает много веков. Древнейшим счетным инструментом, который сама природа предоставила в распоряжение человека, была его собственная рука. Для облегчения счета люди стали использовать пальцы сначала одной руки, затем обеих, а в некоторых племенах и пальцы ног. В XVI веке приемы счета на пальцах описывались в учебниках.
    Следующим шагом в развитии счета стало использование камешков или других предметов, а для запоминания чисел – зарубок на костях животных, узелков на веревках. Обнаруженная в раскопках так называемая “вестоницкая кость” с зарубками, позволяет историкам предположить, что уже тогда, 30 тыс. лет до н.э., наши предки были знакомы с зачатками счета:
    .

  12. sunrise_street Ответить

    1623 год. Вильгельм Шиккард думает: «А почему бы мне не изобрести первый арифмометр?» И он его изобретает. У него получается механический прибор, способный выполнять основные арифметические действия (сложение, умножение, деление и вычитание) и работающий с помощью зубчатых колёс и цилиндров.

    1703 год. Готфрид Вильгельм Лейбниц описывает двоичную систему счисления в своём трактате «Explication de l’Arithmtique Binaire», что на русский язык переводится как «Объяснение Двоичной Арифметики». Реализация использующих её компьютеров гораздо проще, и сам Лейбниц об этом знал. Ещё в 1679 году он создал чертёж двоичной вычислительной машины. Но на практике первое подобное устройство появилось только в середине XX века.

    1804 год. Впервые появляются перфорированные карты (перфокарты). Их использование не прекратилось и в 1970-х годах. Они представляют собой листы тонкого картона, в некоторых местах которого имеются отверстия. Информация записывалась различными последовательностями этих отверстий.

    1820 год. Чарльз Ксавьер Томас (да, почти как профессор Икс) выпускает арифмометр Томаса, вошедший в историю как первое устройство для счёта, выпускаемое серийно.

    1835 год. Чарльз Бэббидж хочет изобрести свою собственную аналитическую машину и описывает её. Изначально задачей прибора должно было стать вычисление логарифмических таблиц с высокой точностью, но позже Бэббидж передумал. Теперь его мечтой стала машина общего назначения. На то время создание подобного аппарата было вполне реально, но работать с Бэббиджем оказалось непросто из-за его характера. В результате разногласий проект был закрыт.

  13. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *