Введение
Современному человеку сегодня трудно представить свою жизнь без электронно-вычислительной техники. В настоящее время любой желающий может собрать у себя на рабочем столе полноценный вычислительный центр. Но так было не всегда. Как же обходились раньше без современных калькуляторов, машин, быстро производящих сложные вычислительные работы? Когда и благодаря кому появилась на свет вычислительная техника, которой мы так активно пользуемся? Как изменилась вычислительная техника по мере её развития?
До механический период
Абак
Aбак - это прибор для выполнения операций умножения и деления. Он явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов вычислений было выполнение вычислений по разрядам. Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания.
Русские счеты
В конце 16 начале 17 веков появился русский абак – счеты. Особенность русских счет – горизонтальное расположение спиц с косточками и использована десятичная, а не пятеричная система счисления. Десятичный принцип счисления был впервые в мире был применен именно в денежном деле России. Елена Глинская, мать Ивана Грозного, провела денежную реформу. С тех пор рубль стал делиться на 100 основных единиц (копеек)
Логарифмическая линейка
Следующий прорыв в технике вычислений был связан с появлением такого счетного устройства, как логарифмическая линейка.
Развитие экономики стран требовало более сложных вычислений. Умножение, деление, возведение в степень, вычисление квадратных и кубических корней из больших чисел требовало огромного количества времени.
Прибор становился все сложнее. В 1622 г. Британский математик Уильям Оутред сейчас создал логарифмическую линейку. С тех пор ее продолжали усовершенствовать. В широкую инженерную практику ее ввел изобретатель паровой машины Джеймс Уатт на своем машиностроительном заводе. К концу 20 века (совсем недавно!) она стала выглядеть так.
Механический период
Арифмометр
В 1642 году молодым французом Блезом Паскалем, ставшим в будущем знаменитым физиком и математиком, была создана первая механическая счетная машина – арифмометр. Счетная машина Паскаля была похожа на маленькую шкатулку, на крышке которой, как на часах, были расположены циферблаты. На них и 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 зацепление с очередным колесом только после того, как были пройдены все девять цифр данного разряда.
В 1677 году великий немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал свою счетную машину, позволявшую не только складывать и вычитать, но и умножать и делить многозначные числа.
Машина Бэббиджа
В середине 20 века английский математик Чарльз Бэббидж разработал несколько проектов механических вычислительных машин, в том числе проект первой программируемой вычислительной машины. Эта машина была похожа на настоящую фабрику по производству вычислений.
В конце прошлого века англичане решили построить хотя бы одну из машин, спроектированных Чарльзом Бэббиджем. Началась напряженная работа по созданию автоматического калькулятора. И в год 200-летия со дня рождения знаменитого англичанина (1991) машина была построена и произвела серьезные вычисления.
Машина Холлерита
Если Чарльз Бэббижд был первым, кому пришла идея использовать перфокарты применительно к вычислительной технике, то первым, кто практически реализовал эту идею, был американский инженер Герман Холлерит, разработавший машину для обработки результатов переписи населения.
Машина Тьюринга
Машина Тьюринга имеет бесконечную в обе стороны ленту, разделенную на квадратики (ячейки). В каждой ячейке может быть записан некоторый символ, алфавит машины.
Машина Поста
Эмиль Пост предложил абстрактную вычислительную машину, созданную для уточнения понятия «алгоритм». Работа машины Поста определяется программой с конечным числом строк. Программы состоит из команд, имеющих по 3 поля, в которых записываются: № команды, операция и отсылка.
Электронный период
Первое поколение ЭВМ
Основной элемент – электронная лампа.
Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени.
Ввод чисел в машины производился с помощью перфокарт, а программное управление осуществлялось, например в ENIAC, с помощью штекеров и наборных полей. Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключение 6 000 проводов.
Машины этого поколения: «БЭСМ», «ENIAC», «МЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20». Эти машины занимали большую площадь и использовали много электроэнергии.
Их быстродействие не превышало 2—3 тыс. операций в секунду, оперативная память не превышала 2 Кб.
Машины второго поколения 1959 – 1967 г.г.
Основной элемент – полупроводниковые транзисторы.
Первый транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работает с большой скоростью. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.
Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода.
Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве.
В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения “БЭСМ-6” (Быстродействующая Электронная Счетная Машина 6). Также в то же время были созданы ЭВМ “Минск-2”, “Урал-14”.
Машины третьего поколения 1968– 1974 г.г.
Основной элемент – интегральная схема.
В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов
Одна ИС способна заменить десятки тысяч транзисторов. Один кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 000 000 операций в секунд.
В конце 60-х годов появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной
В 1964 г., фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
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) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.
Персональные компьютеры
Четвертое поколение 1975 – по настоящее
Первый персональный компьютер Apple II («дедушка» современных компьютеров Macintosh) был создан в 1977 году. В 1982 году фирма IBM PC («дедушки» современных IBM-совместимых компьютеров).
Современные персональные компьютеры компактны и обладают в тысячи раз большим быстродействием по сравнению с первыми персональными компьютерами (могут выполнять несколько миллиардов операций в секунду).
Ежедневно в мире производится почти 200 миллионов компьютеров, доступных по цене для массового потребителя.
Компьютеры пятого поколения — это машины недалекого будущего. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень.
Машины пятого поколения — это реализованный искусственный интеллект (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером.
Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.