Таблица на тему история развития компьютерной техники. Проект по информатике на тему "история развития вычислительной техники"

Потребность в приспособлениях, позволяющих ускорить процесс счёта, появилась у человека ещё тысячи лет назад. Тогда для этого использовались простейшие средства, вроде счётных палочек. Позже появился абак, больше известный нам как счёты. Он позволял выполнять только самые простейшие арифметические действия. С тех пор многое изменилось. Практически у каждого дома стоит компьютер, а в кармане лежит смартфон. Всё это можно объединить под общим названием «Компьютерные технологии» или «Вычислительная техника». В этой статье вы узнаете немного больше об истории её развития.

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.

1845 год. Израиль Штаффель создаёт первый в истории прибор, способный извлекать из чисел квадратные корни.

1905 год. Перси Лудгерт издаёт проект программируемого механического компьютера.

1936 год. Конрад Цузе решает создать свою вычислительную машину. Он называет его Z1.

1941 год. Конрад Цузе выпускает Z3 - первый в мире компьютер, управляемый программой. Впоследствии было выпущено ещё несколько десятков аппаратов серии Z.

1961 год. Выпуск ANITA Mark VII - первого в мире полностью электронного калькулятора.

Пара слов о поколениях компьютеров.

1 поколение. Это так называемые ламповые компьютеры. Они работают с помощью электронных ламп. Первое подобное устройство было создано в середине XX века.

2 поколение. Все пользовались компьютерами 1 поколения, пока вдруг в 1947 году Уолтер Браттейн и Джон Бардин не изобрели очень важную вещь - транзистор. Так появилось второе поколения компьютеров. Они потребляли гораздо меньше энергии, а их производительность была больше. Эти устройства были распространены в 50-х-60-х годах XX века, пока в 1958 году не была изобретена интегральная схема.

3 поколение. Работа этих компьютеров была основана на интегральных схемах. Каждая такая схема содержит сотни миллионов транзисторов. Впрочем, создание третьего поколения не остановило выпуск компьютеров второго поколения.

4 поколение. В 1969 году Тэду Хоффу в голову пришла идея заменить множество интегральных схем одним маленьким устройством. Оно было позже названо микросхемой. Благодаря этому стало возможным создавать совсем маленькие микрокомпьютеры. Первое такое устройство было выпущено компанией Intel. А в 80-х годах микропроцессоры и микрокомпьютеры оказались самыми распространёнными. Мы и сейчас пользуемся ими.

Это была краткая история развития компьютерных технологий и вычислительной техники. Надеюсь, мне удалось Вас заинтересовать. До свидания!

Основная средняя школа № 73

Тема:

(информатика)

Цель:

1. Познакомить учащихся с историей развития и основными принципами построения вычислительной техники.

2. Провести сравнительную характеристику современных компьютеров со старой вычислительной техникой. Оценить изменения.

Гипотеза:

Если бы человек не совершенствовал научные и интеллектуальные способности не применял их на практике, то время «стояло» бы на месте,

так как не развивалась бы электронная техника.

Актуальность:

На сегодняшний день развивается быстрыми темпами информационная система. В настоящее время развитие науки и техники затрагивает практически все стороны человеческой жизнедеятельности. Оно оказывают глубочайшее воздействие на взаимоотношения человека, общества и природы, на отношения между людьми, на их самосознание.

Действующие ЭВМ из вспомогательного превращаются в фундаментальный, системно детерминирующий фактор. Возросшие требования к управляющим структурам в экономике в современных условиях могут быть удовлетворены только при помощи вычислительных машин и систем.

Применение вычислительных машин в промышленном производстве изменяет роль человека в процессе создания конечного продукта. Возникновение современной индустрии, основанной на крайне сложных технологических процессах сверхскоростных и сверхточных технических устройствах, подвело к черте, за которой традиционные формы участия человека в производстве в силу его физиологической и нейропсихической ограниченности стали просто невозможны.

Задачи:

Изучит данный материал.

Сравнить характеристику

Этапы:

Собрать материал

Провести отбор информации

Создание сравнительной информационной характеристики

Создание презентации

Введение

В данной работе я стремлюсь дать достаточно широкую картину компьютерной революции, включая ее истоки.

Данная тема актуальна. Актуальность подтверждается словами Марвина Минского, который писал: «На протяжении жизни всего лишь одного поколения рядом с человеком вырос странный новый вид: вычислительные и подобные им машины, с которыми, как он обнаружил, ему придется делить мир. Ни история, ни философия, ни здравый смысл не могут подсказать нам, как эти машины повлияют на нашу жизнь в будущем, ибо они работают совсем не так, как машины, созданные в эру промышленной революции».

Таким образом, целью моей работы является просмотреть развитие вычислительной техники с древних времен до настоящего времени.

В связи с этим я рассмотрю следующие вопросы: 1 Истоки современной ЭВМ; 2 Бурное развитие вычислительной техники; 3 Развитие компьютеров с 80-х годов до нашего времени. Появление ПК.

История развития вычислительной техники

История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.

Основой вычислительных машин доэлектронного периода являются механические принципы суммирования, вычитания и умножения.

Самыми значимыми машинами этого периода являются:

Начало развития технологий принято считать с Блеза Паскаля, который в 1642г. изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел. Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля имела размеры 36 ´ 13 ´ 8 сантиметров, этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой.

Машина Паскаля (1641-1642 гг.)

Следующего этапного результата добился выдающийся немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц, высказавший в 1672 году идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию.

Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100 ´ 30 ´ 20 сантиметров.

Аналитическая машина,

проект которой Ч. Беббидж разработал в 1836-1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ, пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода. Для арифметического устройства Ч. Беббидж использовал зубчатые колеса, подобные тем, что использовались ранее. На них же Ч. Беббидж намеревался построить устройство памяти из 1000 50-разрядных регистров (по 50 колес в каждом!). Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах, на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления. Время сложения двух 50-разрядных десятичных чисел составляло, по расчетам ученого, 1 с., умножения – 1 мин.

Аналитическая машина Бэббриджа (1836-1848 гг) и её создатель.

К сожалению, он не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени. Но заслуга Бэббиджа в том, что он впервые предложил и частично реализовал, идею программно-управляемых вычислений. Именно Аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера. Эта идея и ее инженерная детализация опередили время на 100 лет!

Чарльз Беббидж

Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью Байрона Адой Августой Лавлейс (1815-1852), поразительно схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Эта женщина-математик первая посоветовала Бэббриджу использовать для вычислений двоичную систему вместо десятеричной. Не случайно её назвали первым программистом мира и в честь её назван первый язык программирования «Ада».

Ада Августа Лавлейс

Уроженец Эльзаса Карл Томас, основатель и директор двух парижских страховых обществ в 1818 году сконструировал счетную машину, уделив основное внимание технологичности механизма, и назвал ее арифмометром. Начиная с XIX века, арифмометры получили очень широкое применение. На них выполнялись даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Пожалуй, одно из последних принципиальных изобретений в механической счетной технике было сделано жителем Петербурга Вильгодтом Однером. Построенный Однером в 1890 году арифмометр фактически ничем не отличается от современных подобных ему машин. Почти сразу Однер с компаньоном наладил и выпуск своих арифмометров - по 500 штук в год. К 1914 году в одной только России насчитывалось более 22 тысяч арифмометров Однера. В первой четверти XX века эти арифмометры были единственными математическими машинами, широко применявшимися в различных областях деятельности человека. В СССР эти громко лязгающие во время работы машинки получили прозвище «Железный Феликс». Ими были оснащены практически все конторы.

Арифмометр «Железный феликс» (1890 г.)

2. Электромеханические вычислительные машины

В первые десятилетия XX века конструкторы обратили внимание на возможность применения в счетных устройствах новых элементов – электромагнитных реле. В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе, построил вычислительное устройство, работающее на таких реле.

Его машина Z -3 (Цузе-3) очень напоминает архитектуру современных компьютеров: память и процессор были отдельными устройствами, процессор мог обрабатывать числа с плавающей запятой, преобразовывать десятичные числа в двоичные и наоборот, выполнять арифметические действия и извлекать квадратный корень. Ввод данных осуществлялся при помощи перфоленты, изготовленной приятелем Цузе из кинопленки. Z3 хранила в оперативной памяти целых 64 машинных слова по 22 бита каждое.

Почти одновременно, в 1943 году, американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы IBM легендарный гарвардский «Марк-1» (а позднее еще и «Марк-2»). «Марк-1» имел в длину 15 метров и в высоту 2,5 метра, содержал 800 тысяч деталей, располагал 60 регистрами для констант, 72 запоминающими регистрами для сложения, центральным блоком умножения и деления, мог вычислять элементарные трансцендентные функции. Машина работала с 23-значными десятичными числами и выполняла операции сложения за 0,3 секунды, а умножения – за 3 секунды.

Машина Z -3 К.Цузе (1941-43гг)

МАРК-1 Г.Эйкена (1943г)

Примерно в то же время в Англии начала работать первая вычислительная машина на реле, которая использовалась для расшифровки сообщений, передававшихся немецким кодированным передатчиком. К середине XX века потребность в автоматизации вычислений (в том числе для военных нужд – баллистики, криптографии и т.д.) стала настолько велика, что над созданием машин, подобных "Марк-1" и "Марк-2" работало несколько групп исследователей в разных странах.

Работа по созданию первой электронно вычислительной машины была начата, по-видимому, в 1937 году в США профессором Джоном Атанасовым, болгарином по происхождению. Эта машина была специализированной и предназначалась для решения задач математической физики. В ходе разработок Атанасов создал и запатентовал первые электронные устройства, которые впоследствии применялись довольно широко в первых компьютерах. Полностью проект Атанасова не был завершен, однако через три десятка лет в результате судебного разбирательства профессора признали родоначальником электронной вычислительной техники.

Джон Атанасов - родоначальник электронной вычислительной техники.

3.ЭВМ первого поколения.

Новым периодом в развитии вычислительной техники стало использование электронных ламп. Изобретённые Флемингом в 1904 г они постоянно совершенствовались и в 40-ых годах стало возможно их использование в вычислительных машинах.

С изобретением первых ЭВМ появилось и понятие поколения ЭВМ. Любая классификация условна, но большинство специалистов согласилось с тем, что различать поколения следует исходя из той элементной базы, на основе которой строятся машины. Таким образом, первое поколение представляется ламповыми машинами.

Электронные лампы

4.ЭВМ второго поколения .

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве.

Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения.

5.ЭВМ третьего поколения

Приоритет в изобретении интегральных схем, ставших элементной базой ЭВМ третьего поколения, принадлежит американским ученым Д. Килби и Р. Нойсу, сделавшим это открытие независимо друг от друга. Массовый выпуск интегральных схем начался в 1962 году, а в 1964 начал быстро осуществляться переход от дискретных элементов к интегральным. Упоминавшийся выше ЭНИАК размерами 9 ´ 15 метров в 1971 году мог бы быть собран на пластине в 1,5 квадратных сантиметра. Началось перевоплощение электроники в микроэлектронику. Несмотря на успехи интегральной техники и появление мини-ЭВМ, в 60-х годах продолжали доминировать большие машины. Таким образом, третье поколение компьютеров, зарождаясь внутри второго, постепенно вырастало из него.Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

6.ЭВМ четвёртого поколения

Начало 70-х годов знаменует переход к компьютерам четвертого поколения – на сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Другим признаком ЭВМ нового поколения являются резкие изменения в архитектуре.

Техника четвертого поколения породила качественно новый элемент ЭВМ – микропроцессор. В 1971 году пришли к идее ограничить возможности процессора, заложив в него небольшой набор операций, микропрограммы которых должны быть заранее введены в постоянную память. Оценки показали, что применение постоянного запоминающего устройства в 16 килобит позволит исключить 100 200 обычных интегральных схем. Так возникла идея микропроцессора, который можно реализовать даже на одном кристалле, а программу в его память записать навсегда. В то время в рядовом микропроцессоре уровень интеграции соответствовал плотности, равной примерно 500 транзисторам на один квадратный миллиметр, при этом достигалась очень хорошая надежность.

6.1. Персональные компьютеры

Хотя и персональные компьютеры относятся к ЭВМ 4-го поколения, все же возможность их широкого распространения, несмотря на достижения технологии СБИС, оставалась бы весьма небольшой.

В 1970 году был сделан важный шаг на пути к персональному компьютеру – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intеl сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центрально­му процессору большого компьютера. Так появился пер­вый микропроцессор I nt еl 4004 , кото­рый был выпущен в продажу в 1971 г. Это был настоя­щий прорыв, ибо микропроцессор Intеl 4004 размером менее 3 см был производительнее гигантских машин 1-го поколения.

В 1972 году появился 8-битный микропроцессор Intel 8008 . Размер его регистров соответствовал стандартной единице цифровой информации – байту. Процессор Intel 8008 являлся простым развитием Intel 4004.

Но в 1974 году был создан гораздо более интересный микропроцессор Intel 8080 . С самого начала разработки он закладывался как 8-битный чип. У него было более широкое множество микрокоманд (множество микрокоманд 8008 было расширено). Кроме того, это был первый микропроцессор, который мог делить числа. И до конца 70-х годов микропроцессор Intel 8008 ста­л стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

Сегодня вычислительная техника и ПЭВМ стремительно развиваются и повсеместно входят в нашу жизнь. Развивается микроэлектроника, лазерная электроника, средства хранения и передачи информации, и программное обеспечение. С развитием сети Интернет появилась возможность обмена информацией между компьютерами всего мира.

Удвоение производительности ПЭВМ происходит каждый год и этот показатель постоянно сокращается. Но у полупроводниковых процессоров так же существует предел производительности. Поэтому перспективным считается направление квантовой электроники, основанной на принципах квантовой механики. Возможно, квантовые компьютеры станут в скором времени ЭВМ пятого поколения.

Современный компьютер.

Заключение

В своем выступлении я попыталась рассказать об истории развития компьютерной техники.

В первом разделе работы был сделан подробный анализ о том, что средства вычислительной техники появились достаточно давно, так как потребность различного рода вычислениях и расчетах существовала уже на самых ранних стадиях развития цивилизации.

А математическая наука, одной из важнейших задач, которой была выработка точных правил этих вычислений, по праву относится к числу древнейших наук. Различные устройства, облегчающие и ускоряющие процесс вычислений, изобретались человеком еще в очень отдаленные времена. Так, история возникновения счетов теряется в глубине столетий, аналогичные по значению устройства использовались многими народами.

Во втором разделе говорилось о бурном развитии вычислительной техники, одной из которых была ЭВМ ENIAC .

А в третьем разделе рассказывается о создании первых ПК, миникомпьютеров начиная с 80-года.

Данная теоретическая работа по информатике заслуживает внимание для подробного изучения для учащихся 5-6-7- классов общеобразовательных школ в изучении предмета по информатике.

Кроме того, данную работу об истории развития компьютерной техники в мировом масштабе можно рекомендовать для широкого круга, для тех, кто впервые начинает заниматься изучением для работы компьютерной техники в работе и повседневной жизни.

Список литературы

М. Гук «Аппаратные средства IBM PC » С-Пб. 1997

Жигаев А. Н. Основы компьютерной грамоты –Л. Машиностроение. 1987 г – 255 с.

Богатырев Р.В. На заре компьютеров. // Мир ПК. 2004. - № 4

Фигурная В. С. . Из истории компьютеров.// Мир ПК. 2005. - № 1

Шафрин Ю. Основы компьютерной технологии учебное пособие для 7 – 11 классов по курсу «Информатика и вычислительная техника». – Москва.: ABF 1996

Цель, гипотеза, актуальность, задачи этапы изучаемой темы - стр. 2;

Введение - стр. 3;

История развития вычислительной техники - стр. 4;

Электромеханические вычислительные машины - стр. 7;

ЭВМ первого поколения - стр. 9; ЭВМ второго поколения - стр. 10;

ЭВМ третьего поколения - стр. 10;

ЭВМ четвёртого поколения - стр. 11;

Персональные компьютеры - стр. 11;

Заключение - стр. 13;

Список литературы - стр. 15.

Рапанович Иван

Исследовательская работа

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное общеобразовательное учреждение Ореховская средняя общеобразовательная школа

Школьная научно – практическая конференция школьников «Шаг в будущее »

Выполнил: Рапанович Иван

Ученик 6 класса

Руководитель: Демидова

Надежда Александровна

Орехово 2009 год

ВВЕДЕНИЕ

Счётно - решающие средства до появления ЭВМ

Поколение первое. Компьютеры на электронных лампах

Поколение второе. Транзисторные компьютеры

Поколение третье. Интегральные схемы

ПоКОЛЕНИЕ ЧЕТВЁРТОЕ. бОЛЬШИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение.

Необходимость производить вычисления существовала всегда. Люди в стремлении усовершенствовать процесс вычисления изобретали всевозможные приспособления. Об этом свидетельствуют и греческий абак,и русские щоты,и японский серобян, и ещё множество разнообразных устройств. В 17веке были созданы первые механические счётные машины, в 19веке они получили широкое распространение.

Самое удивительное устройство, названное сначала электронно – вычислительной машиной (ЭВМ), а затем компьютером, подарил человеку 20век.

Идея классифицировать машины по поколениям 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, появление новых возможностей, расширение областей применения и характера использования.

Цель данной работы заключается : в исследовании истории развития компьютерной техники

Задачи :

 выяснить как совершенствовались компьютеры по мере развития;

 выяснить, что понимается под «поколением ЭВМ»;

 сделать вывод о проделанной работе;

 сформировать позитивный интерес к информатике

Счётно - решающие средства до появления ЭВМ.

История вычислений уходит своими корнями в глубь веков так же, как и история человечества. Накопление запасов, делёж добычи, обмен – все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчётов люди использовали пальцы, камешки, палочки узелки и т.д.

Одним из первых устройств (5 – 4 века до н.э.), облегчавших вычисления, можно считать специальное приспособление, названное впоследствии абаком. Первоначально это была доска, посыпанная тонким слоем мелкого песка или порошка из голубой глины. На ней заострённой палочкой можно было писать буквы и цифры. Впоследствии абак был усовершенствован и вычисления на нём уже проводились путём перемещения костей и камешков в продольных углублениях, а сами доски начали изготавливать из бронзы, камня, слоновой кости и пр. Со временем эти доски стали расчерчиваться на несколько полос и колонок. У японцев этот прибор назывался «серобян», у китайцев – «суан - пан».

В Древней Руси при счёте применялось устройство, похожее на абак, и называлось оно «русский щот». В 17 веке этот прибор уже имел вид русских счётов, которые можно встретить и в наши дни.

В начале 17 столетия молодым французским математиком и физиком Блезом Паскалем была изобретена первая в мире счётная машина, названная Паскалиной.

Которая выполняла сложение и вычитание.

В 1970 – 1980 годах немецкий математик Готфрид Лейбниц сконструировал счётную машину, которая выполняла все четыре арифметических действия.

В 1978 году русский учёный П. Чебышев сконструировал счётную машину, выполнявшую сложение и вычитание многозначных чисел.

В 1984 году петербургский инженер Однер сконструировал арифмометр, который выполнял все четыре арифметических действия.

В 30 – е столетия в нашей стране был разработан более совершенный арифмометр «Феликс».

Важным событием 20 столетия было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как изобретатель первой вычислительной машины – прообраза современного компьютера. В 1812 г. Он начал работать над так называемой «разностной» машиной. К 1822 г. Он построил небольшую действующую модель и

рассчитал на ней таблицу квадратов. В 1833 году приступил к разработке аналитической машины. Она должна была отличаться от разностной машины большей скоростью и более простой конструкцией. Машину предполагалось приводить в действие силой пара.

К сожалению, из-за недостаточного развития технологии проект Беббиджа не был реализован.

Необходимость автоматизировать вычисления при переписи населения в США подтолкнула Генриха Холлерита к созданию в 1888 году устройства, названного табулятором, в котором информация, нанесённая на перфокарты, расшифровывалась с помощью электрического тока. В 1924 году Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов.

Поколение первое.
Компьютеры на электронных лампах.

Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа - вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пятиэлектродная лампа - пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем (1918) и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры.

Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. 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. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения.

Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом.

Примерами машин I-го поколения могут служить MARK 1, ENIAC EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), - первая машина с хранимой программой. UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента.

Поколение второе.
Транзисторные компьютеры.

1 июля 1948 года на одной из страниц "Нью-Йорк Таймс", посвященной радио и телевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма "Белл телефон лабораториз" разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Брайттен создали первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических "усика" контактировали с бруском из поликристаллического германия.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник (!!) и стоимостью всего 20 тыс. долларов (!!) .

Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще в 1938 году начал физик теоретик Уильям Шокли. Применение транзисторов в качестве основного элемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности.

И все-таки самой удивительной способностью транзистора является то, что он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а, магнитную ленту впервые примененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия), "Атлас" (США). В то время СССР шел в ногу со временем и выпускал ЭВМ мирового уровня (например «БЭСМ-6»).

Поколение третье.
Интегральные схемы.

Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданию второго поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники - рождение машин третьего поколения. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 мм 2 .

Первые и нтегральные с хемы (ИС ) появились в 1964 году. Сначала они использовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же качается компьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы!

Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она одна способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.

Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения. Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа.

Поколение четвертое.
Большие интегральные схемы.

Вы уже знаете, что электромеханические детали счетных машин уступили место электронным лампам, которые в свою очередь уступили место транзисторам, а последние – интегральным схемам. Могло создастся впечатление, что технические возможности ЭВМ исчерпаны. В самом деле, что же можно еще придумать?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, давайте вернемся к началу 70-х годов. Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказался возможным разместить на кристалле, площадью всего в четверть квадратного дюйма (1,61 см 2 ). Началась эпоха микрокомпьютеров.

Каково же быстродействие современной микроЭВМ? Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 100000 раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах.

Далее, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Сегодня же ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза.

Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel® . Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.

Сравнение разных поколений компьютеров.

Во время развития компьютеров четко обозначилась тенденция к уменьшению размеров и увеличению производительности. Чем более совершенствовалась элементная база компьютеров, тем меньше и быстрее они становились. Это можно показать на примере следуюшего сравнения и таблицы:

ENIAC был размером с целый дом и весил 30 т. На его создание потратили 0,5 млн. долларов. Он потреблял 200 кВт энергии. Лампа выходила из строя каждые 7-8 минут. Он мог сложить два числа за 3 мск.		Очень большие (ENIAC, UNIVAC, EDSAC)	Значительно меньшие	Миникомпьютеры	Микрокомпьютеры
Быстротдействие	1 (условно)		1 000	100 000
Носитель информации	Перфорированная лента	Магнитный диск, м. лента	Диск	Гибкий диск

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Какими должны быть компьютеры пятого поколения?

Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография). Развитие идёт также по пути «интеллектуализации» компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут 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 произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний.

Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них – это традиционный компьютер, но теперь он лишен связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, так называемый интеллектуальный интерфейс. Его задача – понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.

В настоящее время очень многие области деятельности человека связаны с применением компьютеров. Почему же эти электронные машины так плотно внедряются в нашу жизнь. Все довольно тривиально. Они выполняют рутинную расчетную и оформительскую работу, освобождая наш мозг для более необходимых и ответственных задач. В результате утомляемость резко снижается, и мы начинаем работать гораздо производительнее, нежели без применения компьютера.

Возможности современных компьютеров поражают самое богатое воображение. Они способны параллельно выполнять несколько задач, сложность которых довольно велика. Поэтому некоторые производители задумываются над созданием искусственного интеллекта. Да и сейчас работа компьютера напоминает работу интеллектуального электронного помощника человека.

История развития компьютерной техники

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	История развития компьютерной техники
Рубрика (тематическая категория)	Компьютеры

Предмет, цели, задачи и структура дисциплины

Тема 1.1. Введение

Раздел 1. Аппаратное обеспечение КОМПЬЮТЕРНой техники

Предмет дисциплины – современные средства компьютерной техники (программные и аппаратные) и основы программирования на персональном компьютере. Важно заметить, что для студентов телœекоммуникационных специальностей аппаратные и программные средства компьютерной техники и их компоненты являются, с одной стороны, элементами телœекоммуникационных устройств, систем и сетей и, с другой стороны, основным рабочим инструментом при их разработке и эксплуатации. Овладение основами программирования на языках высокого уровня, используемыми в программном обеспечении телœекоммуникационных узлов, также является необходимым для подготовки специалиста-разработчика средств телœекоммуникаций.

По этой причине целью данной дисциплины является изучение студентами современной компьютерной техники для ориентации и практического использования, формирование навыков работы с системным и прикладным программным обеспечением, а также овладение основами программирования на алгоритмических языках на персональном компьютере.

Задачи дисциплины:

· ознакомление с историей развития компьютерной техники и программирования;

· изучение основ архитектуры и организации процесса обработки данных в компьютерной системах и сетях;

· обзор базовых компонент компьютерных систем и сетей и их взаимодействия;

· ознакомление с наиболее распространенными типами компьютерных систем и сетей;

· обзор структуры и компонент программного обеспечения компьютерной техники;

· обзор наиболее распространенных в настоящее время операционных систем и сред и базовых пакетов прикладных программ, а также практическая работа с ними;

· изучение основ алгоритмизации задач и средств их программной реализации;

· изучение основ программирования и программирование на алгоритмическом языке C;

· изучение технологии программирования в телœекоммуникационных системах на примере Web-технологий.

Программа курса рассчитана на два семестра.

Для контроля овладения студентами материала курса и в первом и во втором семестре предусмотрены экзамены. Текущий контроль будет проводиться на практических занятиях и лабораторных работах.

Потребность в счете возникла у людей с незапамятных времен. В далеком прошлом они считали на пальцах или делали насечки на костях, на дереве или на камнях.

Первым счетным инструментом, получившим широкое распространение, можно считать абак (от греческого слова abakion и латинского abacus, означающих доска).

Предполагается, что абак впервые появился в Вавилоне примерно в 3 тысячелœетии до нашей эры. Доска абака была разделœена линиями на полосы или желобки, а арифметические действия выполнялись с помощью размещённых на полосах (желобках) камней или других подобных предметов (рис. 1.1.1а). Каждый камешек означал единицу вычислений, а сама линия – разряд этой единицы. В Европе абак использовался до XVIII века.

Рис. 1.1.1. Разновидности абака: древнеримский абак (реконструкция);

б) китайский абак (суанпан); в) японский абак (соробан);

г) абак инков (юпана); д) абак инков (кипу)

В Древнем Китае и Японии использовались аналоги абака – суанпан (рис. 1.1.1б) и соробан (рис. 1.1.1в). Вместо камешков использовались цветные шарики, а вместо желобков – прутики, на которые шарики нанизывались. На аналогичных принципах базировались и абаки инков – юпана (рис. 1.1.1г) и кипу (рис. 1.1.1д). Кипу использовалось не только для счета͵ но для записи текстов.

Недостатком абака было использование недесятичных систем счисления (в греческом, римском, китайском и японском абаке использовалась пятеричная система счисления). Вместе с тем, абак не позволял оперировать с дробями.

Десятеричный абак , или русские счеты , в которых используется десятеричная система счисления и возможность оперировать десятыми и сотыми дробными долями, появился на рубеже XVI и XVII веков (рис. 1.1.2а). От классического абака счеты отличаются увеличением разрядности каждого числового ряда до 10, добавлением рядов (от 2 до 4) для операций с дробями.

Счеты практически без изменений (рис. 1.1.2б) дожили до 80 годов прошлого века, постепенно уступив место электронным калькуляторам.

Рис. 1.1.2. Русские счеты: а) счеты середины XVII века; б) современные счеты

Счеты упрощали выполнение операций сложения и вычитания, однако умножение и делœение выполнить с их помощью было довольно неудобно (с помощью многократного сложения и вычитания). Устройством, облегчающим умножение и делœение чисел, а также некоторые другие расчёты, стала логарифмическая линœейка (рис. 1.1.3а), изобретенная в 1618 году английским математиком и астрономом Эдмундом Гантером (впервые логарифмы были введены в практику после работы шотландца Джона Непера, опубликованной в 1614 ᴦ.).

Затем в логарифмическую линœейку был добавлен движок и бегунок из стекла (а затем плексигласа), имеющий визирную линию (рис. 1.1.3б). Как и счеты, логарифмическая линœейка уступила место электронным калькуляторам.

Рис. 1.1.3. Логарифмическая линœейка: а) линœейка Эдмунда Гантера;

б) одна из последних моделœей линœейки

Первое механическое счетное устройство (калькулятор) было создано в 40-х годах XVII в. выдающимся французским математиком, физиком, писателœем и философом Блезом Паскалем (в его честь назван один из самых распространенных современных языков программирования). Суммирующая машина Паскаля, ʼʼпаскалинаʼʼ (рис. 1.1.4а), представляла собой ящик с многочисленными шестеренками. Другие операции, кроме сложения, выполнялись при помощи довольно неудобной процедуры повторных сложений.

Первая машина, позволявшая легко производить вычитание, умножение и делœение – механический калькулятор, была изобретена в 1673 ᴦ. в Германии Готфридом Вильгельмом Лейбницем (рис. 1.1.4б). В дальнейшем конструкция механического калькулятора видоизменялась и дополнялась учеными и изобретателями различных стран (рис. 1.1.4в). С широким распространением электричества в быту ручное вращение каретки механического калькулятора было заменено в электромеханическом калькуляторе (рис. 1.1.4г) на привод от встроенного в данный калькулятор электродвигателя. И механический и электромеханический калькуляторы дожили практически до наших дней, пока не были вытеснены электронными калькуляторами (рис. 1.1.4д).

Рис. 1.1.4. Калькуляторы: а) суммирующая машина Паскаля (1642 ᴦ.);

б) калькулятор Лейбница (1673 ᴦ.); в) механический калькулятор (30-е годы XX века);

г) электромеханический калькулятор (60-е годы XX века);

д) электронный калькулятор

Из всœех изобретателœей прошлых столетий, внесших тот или иной вклад в развитие вычислительной техники, ближе всœего к созданию компьютера в современном его понимании подошел англичанин Чарльз Бэббидж. В 1822 ᴦ. Бэббидж опубликовал научную статью с описанием машины, способной рассчитывать и печатать большие математические таблицы. В том же году он построил пробную модель своей Разностной машины (рис.1.1.5), состоящую из шестеренок и валиков, вращаемых вручную при помощи специального рычага. На протяжении следующего десятилетия Бэббидж без устали работал над своим изобретением, безуспешно пытаясь практически ее реализовать. При этом, продолжая размышлять на ту же тему, он пришел к идее создания еще более мощной машины, которую он назвал аналитической машиной.

Рис. 1.1.5. Модель разностной машины Бэббиджа (1822 ᴦ.)

Аналитическая машинаБэббиджа в отличие от своей предшественницы должна была не просто решать математические задачи одного определœенного типа, а выполнять разнообразные вычислительные операции в соответствии с инструкциями, задаваемыми оператором. Аналитическая машина должна была иметь такие компоненты, как ʼʼмельницаʼʼ и ʼʼскладʼʼ (по современной терминологии – арифметическое устройство и память), состоящие из механических рычажков и шестеренок. Инструкции, или команды, вводились в Аналитическую машину с помощью перфокарт (листов картона с пробитыми в них отверстиями), впервые использованных в 1804 ᴦ. французским инженеромЖозефом Мари Жаккаром для управления работой ткацких станков (рис. 1.1.6).

Рис. 1.1.6. Ткацкий станок Жаккара (1805 ᴦ.)

Одним из немногих, кто понимал, как работает машина и каковы потенциальные области ее применения, была графиня Лавлейс, урожденная Огаста Ада Байрон, единственный законный ребенок поэта лорда Байрона (в ее честь также назван один из языков программирования – АДА). Графиня отдала всœе свои незаурядные математические и литературные способности осуществлению проекта Бэббиджа.

При этом на базе стальных, медных и деревянных деталей, часовых механизмов, приводимых в действие паровым двигателœем, аналитическую машину нельзя было реализовать, и она так и не была построена. До наших дней сохранились лишь чертежи и рисунки, которые позволили воссоздать модель этой машины (рис. 1.1.7), а также небольшая часть арифметического устройства и печатающее устройство, сконструированное сыном Бэббиджа.

Рис. 1.1.7. Модель аналитической машины Бэббиджа (1834 ᴦ.)

Лишь через 19 лет после смерти Бэббиджа один из принципов, лежащих в базе идеи Аналитической машины, – использование перфокарт – нашел воплощение в действующем устройстве. Это был статистический табулятор (рис. 1.1.8), построенный американцемГерманом Холлеритом с целью ускорить обработку результатов переписи населœения, которая проводилась в США в 1890 ᴦ. После успешного использования табулятора для переписи Холлерит организовал фирму по производству табуляционных машин "Тэбьюлейтинг машин компани" (Tabulating Machine Company). С годами предприятие Холлерита претерпело ряд изменений – слияний и переименований. Последнее такое изменение произошло в 1924 ᴦ., за 5 лет до смерти Холлерита͵ когда он создал фирму ИБМ (IBM, International Business Machines Corporation).

Рис. 1.1.8. Табулятор Холлерита (1890 ᴦ.)

Еще одним фактором, способствовавшим появления современного компьютера, стали работы по двоичной системе счисления. Одним из первых, кто заинтересовался двоичной системой, стал немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц, В своей работе ʼʼИскусство составления комбинацийʼʼ (1666 ᴦ.) он заложил основы формальной двоичной логики. Но основной вклад в исследование двоичной системы счисления внес английский математик-самоучка Джордж Буль. В своей работе под названием ʼʼИсследование законов мышленияʼʼ (1854 ᴦ.) он изобрел своеобразную алгебру – систему обозначений и правил, применимую к всœевозможным объектам, от чисел и букв до предложений (эта алгебра затем была названа в его честь булевой алгеброй). Пользуясь этой системой Буль мог закодировать высказывания – утверждения, истинность или ложность которых требовалось доказать, – с помощью символов своего языка, а затем манипулировать как двоичными числами.

В 1936 ᴦ. выпускник американского университета Клод Шеннон показал, что если построить электрические цепи в соответствии с принципами булевой алгебры, то они могли бы выражать логические отношения, определять истинность утверждений, а также выполнять сложные вычисления и вплотную приблизился к теоретическим основам построения компьютера.

Еще трое исследователœей – двое в США (Джон Атанасофф и Джордж Стибиц) и один в Германии (Конрад Цузе) – развивали одни и те же идеи практически одновременно. Независимо друг от друга они поняли, что булева логика может послужить очень удобной основой для конструирования компьютера. Первая грубая модель счетной машины на электрических схемах была построена Атанасоффым в 1939 ᴦ. В 1937 ᴦ. Джордж Стибиц собрал первую электромеханическую схему, выполняющую операцию двоичного сложения (в наши дни двоичный сумматор по-прежнему остается одним из базовых компонентов любого цифрового компьютера). В 1940 ᴦ. Стибиц вместе с другим сотрудником фирмы, инженером-электриком Сэмюелом Уильямсом, разработал устройство, названное калькулятором комплексных чисел – CNC (Complex Number Calculator) способное производить операции сложения, вычитания, умножения и делœения, а также сложения комплексных чисел (рис. 1.1.9). При демонстрации этого устройства был впервые показан удаленный доступ к вычислительным ресурсам (демонстрация проводилась в Дармутском колледже, а сам калькулятор находился в Нью-Йорке). Связь осуществлялась с использованием телœетайпа по специальным телœефонным линиям.

Рис. 1.1.9. Калькулятор комплексных чисел Стибица и Вильямса (1940 ᴦ.)

Не имея ни малейшего представления о работе Чарльза Бэббиджа и о работах Буля, Конрад Цузе в Берлинœе начал разрабатывать универсальную вычислительную машину, во многом подобную Аналитической машинœе Бэббиджа. В 1938 ᴦ. первый вариант машины, названный Z1, был построен. Данные в машину вводились с клавиатуры, а результат высвечивался на панели с множеством маленьких лампочек. Во втором варианте машины, Z2, ввод данных в машину производился с помощью перфорированной фотопленки. В 1941 году Цузе закончил третью модель своего компьютера – Z3 (рис. 1.1.10). Этот компьютер являлся программно-управляемым устройством, основанным на двоичной системе счисления. Как машина Z3, так и ее преемник Z4 использовались для расчетов, связанных с конструированием самолетов и ракет.

Рис. 1.1.10. Компьютер Z3 (1941 ᴦ.)

Мощный импульс дальнейшему развитию компьютерной теории и техники дала вторая мировая война. Она также способствовала тому, что были собраны воедино разрозненные достижения ученых и изобретателœей, внесших свой вклад в развитие двоичной математики, начиная с Лейбница.

По заказу командования военно-морского флота͵ при финансовой и технической поддержке фирмы IBM, молодой гарвардский математик Говард Эйкен принялся за разработку машины, в основу которой легли непроверенные идеи Бэббиджа и надежная технология XX в. Описания Аналитической машины, оставленного самим Бэббиджем, оказалось более чем достаточно. В качестве переключательных устройств в машинœе Эйкена использовались простые электромеханические релœе (причем использовалась десятичная система счисления); инструкции (программа обработки данных) были записаны на перфоленте, а данные вводились в машину в виде десятичных чисел, закодированных на перфокартах фирмы IBM. Первые испытания машина, названная ʼʼМарк-1ʼʼ , успешно прошла в начале 1943 ᴦ. ʼʼМарк-1ʼʼ, достигавший в длину почти 17 м и в высоту более 2,5 м, содержал около 750 тыс. деталей, соединœенных проводами общей протяженностью около 800 км (рис. 1.1.11). Машину стали использовать для выполнения сложных баллистических расчетов, причем за день она выполняла вычисления, на которые раньше уходило полгода.

Рис. 1.1.11. Программно-управляемый компьютер ʼʼМарк-1ʼʼ (1943 ᴦ.)

Для поиска способов расшифровки секретных немецких кодов британская разведка собрала группу ученых и посœелила их неподалеку от Лондона, в изолированном от остального мира поместье. В этой группе были представители различных специальностей – от инженеров до профессоров литературы. Входил в эту группу и математик Алан Тьюринᴦ. Еще в 1936 ᴦ. в возрасте 24 лет он написал работу, с описанием абстрактного механического устройства – ʼʼуниверсальной машиныʼʼ, которая должна была справляться с любой допустимой, т. е. теоретически разрешимой, задачей – математической или логической. Некоторые идеи Тьюринга были, в конечном счете, воплощены в реальных машинах, построенных группой. Сначала удалось создать несколько дешифраторов на базе электромеханических переключателœей. При этом в конце 1943 ᴦ. были построены гораздо более мощные машины, в которых вместо электромеханических релœе содержалось около 2000 электронных вакуумных ламп. Англичане назвали новую машину ʼʼКолоссʼʼ. Тысячи перехваченных за день неприятельских сообщений вводились в память ʼʼКолоссаʼʼ в виде символов, закодированных на перфоленте (рис. 1.1.12).

Рис. 1.1.12. Машина для расшифровки кодов ʼʼКолоссʼʼ (1943 ᴦ.)

На другом берегу Атлантического океана, в Филадельфии, потребности военного времени способствовали появлению устройства, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ по принципам работы и применению было уже ближе к теоретической ʼʼуниверсальной машинœеʼʼ Тьюринга. Машина ʼʼЭниакʼʼ (ENIAC – Electronic Numerical Integrator and Computer – электронный цифровой интегратор и вычислитель), подобно ʼʼМарку-1ʼʼ Говарда Эйкена, также предназначалась для решения задач баллистики. Главным консультантом проекта был Джон У. Мочли, главным конструктором – Дж. Преспер Экерт. Предполагалась, что машина будет содержать 17468 ламп. Такое обилие ламп отчасти объяснялось тем, что ʼʼЭниакʼʼ должен был работать с десятичными числами. В конце 1945ᴦ. ʼʼЭниакʼʼ был наконец собран (рис. 1.1.13).

Рис. 1.1.13. Электронная цифровая машина ʼʼЭниакʼʼ (1946 ᴦ.):

а) общий вид; б) отдельный блок; в) фрагмент пульта управления

Не успел ʼʼЭниакʼʼ вступить в эксплуатацию, как Мочли и Экерт уже работали по заказу военных над новым компьютером. Главным недостатком компьютера ʼʼЭниакʼʼ была аппаратная реализация программ с помощью электронных схем. Следующая модель – машинаʼʼЭдвакʼʼ (рис. 1.1.14а), вступившая в строй в начале 1951 ᴦ., (EDVAC, от Electronic Discrete Automatic Variable Computer – электронный компьютер с дискретными изменениями) – была уже более гибкой. Ее более вместительная внутренняя память содержала не только данные, но и программу в специальных устройствах – заполненных ртутью трубках, называемых ртутными ультразвуковыми линиями задержки (рис. 1.1.14б). Существенно и то, что ʼʼЭдвакʼʼ кодировал данные уже в двоичной системе, что позволило значительно сократить количество электронных ламп.

Рис. 1.1.14. Электронная цифровая машина ʼʼЭдвакʼʼ (1951 ᴦ.):

а) общий вид; б) память на ртутных ультразвуковых линиях задержки

Среди слушателœей курса лекций об электронных компьютерах, проводившихся Мочли и Экертом в процессе реализации проекта ʼʼЭдвакʼʼ, оказался английский исследователь Морис Уилкс. Вернувшись в Кембриджский университет, он в 1949 ᴦ. (на два года раньше, чем оставшиеся члены группы построили машину "Эдвак") завершил сооружение первого в мире компьютера с программами, хранимыми в памяти. Компьютер получил название ʼʼЭдсакʼʼ (EDSAC, от Electronic Delay Storage Automatic Calculator – электронный автоматический калькулятор с памятью на линиях задержки) (рис. 1.1.15).

Рис. 1.1.15. Первый компьютер с программами,

хранимыми в памяти – ʼʼЭдсакʼʼ (1949 ᴦ.)

Эти первые успешные воплощения принципа хранения программы в памяти явились завершающим этапом в серии изобретений, начатых в военное время. Теперь был открыт путь для широкого распространения всœе более быстродействующих компьютеров.

Эпоха массового производства компьютеров началась с выпуска первого английского коммерческого компьютера LEO (Lyons’ Electronic Office), использовавшегося для расчета зарплаты работникам чайных магазинов, принадлежащих фирме ʼʼLyonsʼʼ (рис. 1.1.16а), а также первого американского коммерческого компьютера UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer – универсальный автоматический компьютер) (рис. 1.1.16б). Оба компьютера были выпущены в 1951 ᴦ.

Рис. 1.1.16. Первые коммерческие компьютеры (1951 ᴦ.): а) LEO; б) UNIVAC I

Качественно новый этап в проектировании компьютеров наступил, когда фирма IBM запустила свою известную серию машин – IBM/360 (начало выпуска серии – 1964 год). Шесть машин этой серии имели разную производительность, совместимый набор периферийных устройств (около 40) и были предназначены для решения разных задач, однако были построены по единым принципам, что существенно облегчало модернизацию компьютеров и обмен программами между ними (рис. 1.1.17).

Рис. 1.1.16. Одна из моделœей серии IBM/360 (1965 ᴦ.)

В бывшем СССР к разработке компьютеров (они были названы ЭВМ – электронные вычислительные машины) приступили в конце 40-х годов. В 1950 ᴦ. в Институте электротехники Академии наук УССР в Киеве была испытана первая отечественная ЭВМ на электронных лампах – малая электронная счетная машина (МЭСМ), спроектированная группой ученых и инженеров под руководством академика С. А. Лебедева (рис. 1.1.18а). В 1952 ᴦ. под его руководством была создана большая электронная счетная машина (БЭСМ), которая после модернизации в 1954 ᴦ. имела высокое для того времени быстродействие – 10000 операций/с (рис. 1.18б).

Рис. 1.1.18. Первые компьютеры в СССР: а) МЭСМ (1950 ᴦ.); б) БЭСМ (1954 ᴦ.)

История развития компьютерной техники - понятие и виды. Классификация и особенности категории "История развития компьютерной техники" 2017, 2018.

Одним из первых устройств (V-IV вв. до н.э.), с которых, можно считать, началась история развития компьютеров, была специальная доска, названная впоследствии «абак». Вычисления на ней проводились перемещением костей или камней в углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости и тому подобное. В Греции абак существовал уже в V в. до н.э., у японцев он назывался «серобаян», у китайцев — «суанпань». В Древней Руси для счета применялось устройство, похожее на абак, — «дощаный счет». В XVII веке этот прибор принял вид привычных российских счетов.

Абак (V-IV вв. до н.э.)

Французский математик и философ Блез Паскаль в 1642 г. создал первую машину, получившую в честь своего создателя название — Паскалина. Механическое устройство в виде ящика со многими шестернями кроме сложения выполняла и вычитание. Данные вводились в машину с помощью поворота наборных колесиков, которые отвечали числам от 0 до 9. Ответ появлялся в верхней части металлического корпуса.

Паскалина

В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счетное устройство (ступенчатый вычислитель Лейбница — калькулятор Лейбница), которое впервые не только складывало и вычитало, а еще умножало, делило и вычисляло квадратный корень. Впоследствии колесо Лейбница стало прототипом для массовых счетных приборов — арифмометров.

Модель ступенчатого вычислителя Лейбница

Английский математик Чарльз Бэббидж разработал устройство, которое не только выполняло арифметические действия, но и сразу же печатало результаты. В 1832 г. была построена десятикратно уменьшенная модель из двух тысяч латунных деталей, которая весила три тонны, но была способна выполнять арифметические операции с точностью до шестого знака после запятой и вычислять производные второго порядка. Эта вычислительная машина стала прообразом настоящих компьютеров, называлась она дифференциальной машиной.

Дифференциальная машина

Суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков создает российский математик и механик Пафнутий Львович Чебышев. В этом аппарате достигнута автоматизация выполнения всех арифметических действий. В 1881 году была создана приставка к суммирующему аппарату для умножения и деления. Принцип непрерывной передачи десятков широко использовался в различных счетчиках и вычислительных машинах.

Суммирующий аппарат Чебышева

Автоматизированная обработка данных появилась в конце прошлого века в США. Герман Холлерит создал устройство — Табулятор Холлерита — в котором , нанесенная на перфокарты, расшифровывалось электрическим током.

Табулятор Холлерита

В 1936 году молодой ученый из Кембриджа Алан Тьюринг придумал мысленный счетный аппарат-компьютер, который существовал только на бумаге. Его «умная машина» действовала по определенному заданному алгоритму. В зависимости от алгоритма, воображаемая машина могла применяться для самых разнообразных целей. Однако в то время это были чисто теоретические рассуждения и схемы, которые послужили прототипом программируемого компьютера, как вычислительного устройства, которое обрабатывает данные в соответствии с определенной последовательностью команд.

Информационные революции в истории

В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций — преобразований социальных общественных отношений вследствие изменений в области обработки, сохранения и передачи информации.

Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку цивилизации. Появилась возможность передачи знаний от поколений к поколениям.

Вторая (середина XVI в.) революция вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.

Третья (конец XIX в.) революция с открытиями в области электричества, благодаря чему появились телеграф, телефон, радио, устройства, которые позволяют оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.

Четвертая (с семидесятых годов XX в.) революция связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, системы передачи данных (информационные коммуникации).

Этот период характеризуют три фундаментальные инновации:

• переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным;
• миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин;
• создание программно-управляемых устройств и процессов.

История развития компьютерной техники

Потребность в хранении, преобразовании и передачи информации у человека появилась значительно раньше, чем был создан телеграфный аппарат, первая телефонная станция и электронная вычислительная машина (ЭВМ). Фактически весь опыт, все знания, накопленные человечеством, так или иначе, способствовали появлению вычислительной техники. История создания ЭВМ — общее название электронных машин для выполнения вычислений — начинается далеко в прошлом и связана с развитием практически всех сторон жизни и деятельности человека. Сколько существует человеческая цивилизация, столько времени используется определенная автоматизация вычислений.

История развития компьютерной техники насчитывает около пяти десятилетий. За это время сменилось несколько поколений ЭВМ. Каждое следующее поколение отличалось новыми элементами (электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы), технология изготовления которых была принципиально иной. В настоящее время существует общепринятая классификация поколений ЭВМ:

• Первое поколение (1946 — начало 50-х гг.). Элементная база — электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.
• Второе поколение (конец 50-х — начало 60-х гг.). Элементная база — полупроводниковые . Улучшились по сравнению с ЭВМ предыдущего поколения практически все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.
• 3-е поколение (конец 60-х — конец 70-х). Элементная база — интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Доступ с удаленных терминалов.
• Четвёртое поколение (с середины 70-х — конец 80-х). Элементная база — микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшились технические характеристики. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития: мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью, создание дешевых микроЭВМ.
• Пятое поколение (с середины 80-х гг.). Началась разработка интеллектуальных компьютеров, которая пока не увенчалась успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий.

Вместе со сменой поколений ЭВМ менялся и характер их использования. Если сначала они создавались и использовались в основном для решения вычислительных задач, то в дальнейшем сфера их применения расширилась. Сюда можно отнести обработку информации, автоматизацию управления производственно-технологическими и научными процессами и многое другое.

Принципы работы компьютеров Конрада Цузе

Идея о возможности построения автоматизированного счетного аппарата пришла в голову немецкому инженеру Конраду Цузе (Konrad Zuse) и в 1934 г. Цузе сформулировал основные принципы, на которых должны работать будущие компьютеры:

• двоичная система счисления;
• использование устройств, работающих по принципу «да / нет» (логические 1 / 0);
• полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;
• программное управление процессом вычислений;
• поддержка арифметики с плавающей запятой;
• использование памяти большой емкости.

Цузе первым в мире определил, что обработка данных начинается с бита (бит он называл «статусом да / нет», а формулы двоичной алгебры — условными суждениями), первым ввел термин «машинное слово» (Word), первым объединил в вычислители арифметические и логические операции, отметив, что «элементарная операция компьютера — проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)».

Первое поколение — ЭВМ с электронными лампами

Colossus I — первая вычислительная машина на лампах, созданная англичанами в 1943 г., для раскодирования немецких военных шифров; она состояла из 1800 электронных ламп — устройств для хранения информации — и была одним из первых программируемых электронных цифровых компьютеров.

ENIAC — был создан для расчета артиллерийских таблиц баллистики; этот компьютер весил 30 тонн, занимал 1000 квадратных футов и потреблял 130-140 кВт электроэнергии. Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов, и содержались они в шкафах общим объемом около 100 м 3 . ENIAC имел производительность 5000 операций в секунду. Общая стоимость машины составляла $ 750 000. Потребность в потребления электричества — 174 кВт, общее занимаемое пространство — 300 м 2 .

ENIAC — устройство для расчета артиллерийских таблиц баллистики

Еще один представитель 1-го поколения ЭВМ, на который следует обратить внимание, это EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC интересен тем, что в нем была сделана попытка записывать программы электронным способом в так называемых «ультразвуковых линиях задержки» с помощью ртутных трубок. В 126 таких линиях было возможно сохранять 1024 строк четырехзначных двоичных чисел. Это была «быстрая» память. В качестве «медленной »памяти предполагалось фиксировать числа и команды на магнитном проводе, однако этот метод оказался ненадежным, и пришлось вернуться к телетайпным лентам. EDVAC работал быстрее своего предшественника, сложение занимало 1 мкс, деление — 3 мкс. Он содержал всего 3,5 тыс. электронных ламп и располагался на 13 м 2 площади.

UNIVAC (Universal Automatic Computer) представлял собой электронное устройство с программами, хранящимися в памяти, которые вводились туда уже не с перфокарт, а с помощью магнитной ленты; это обеспечивало высокую скорость чтения и записи информации, а, следовательно, и более высокое быстродействие машины в целом. Одна лента могла содержать миллион символов, записанных в двоичной форме. Ленты могли хранить и программы, и промежуточные данные.

Представители I-го поколения ЭВМ: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Universal Automatic Computer

Второе поколение — ЭВМ на транзисторах.

Транзисторы пришли на смену электронным лампам в начале 60-х годов. Транзисторы (которые действуют как электрические переключатели), потребляя меньше электроэнергии и выделяя меньше тепла, занимают и меньше места. Объединение нескольких транзисторных схем на одной плате дает интегральную схему (chip — «щепка», «стружка» буквально, пластинка). Транзисторы это счетчики двоичных чисел. Эти детали фиксируют два состояния — наличие тока и отсутствие тока, и тем самым обрабатывают информацию, представленную им именно в таком двоичном виде.

В 1953 г.. Уильям Шокли изобрел транзистор с p — n переходом (junction transistor). Транзистор заменяет электронную лампу и при этом работает с большей скоростью, выделяет очень мало тепла и почти не потребляет электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации: как устройства памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны, а уже в 60-е годы получило распространение хранение информации на дисках.

Один из первых компьютеров на транзисторах — Atlas Guidance Computer — был запущен в 1957 г. и использовался при управлении запуском ракеты Atlas.

Созданный в 1957 г.. RAMAC был недорогим компьютером с модульной внешней памятью на дисках, комбинированным оперативным запоминающим устройством на магнитных сердечниках и барабанах. И хотя этот компьютер еще не был полностью транзисторным, он отличался высокой работоспособностью и простотой обслуживания и пользовался большим спросом на рынке средств автоматизации делопроизводства в офисах. Поэтому для корпоративных заказчиков срочно выпустили уже «большой» RAMAC (IBM-305), для размещения 5 Мбайт данных системе RAMAC нужно было 50 дисков диаметром 24 дюйма. Созданная на основе этой модели информационная система безотказно обрабатывала массивы запросов на 10 языках.

В 1959 году IBM создала свой первый полностью транзисторный большой универсальный компьютер модели 7090, способный выполнять 229 тыс. операций в секунду — настоящий транзисторный мэйнфрейм. В 1964 году на основе двух 7090-х мейнфреймов американская авиакомпания SABRE впервые применила автоматизированную систему продажи и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.

В 1960 году DEC представила первый в мире миникомпьютер — модель PDP-1 (Programmed Data Processor, программируемый процессор данных), компьютер с монитором и клавиатурой, который стал одним из самых заметных явлений на рынке. Этот компьютер был способен выполнять 100 000 операций в секунду. Сама машина занимала на полу всего 1,5 м 2 . PDP-1 стал, по сути, первой в мире игровой платформой благодаря студенту MIT Стиву Расселу, который написал для него компьютерную игрушку Star War!

Представители II-го поколения ЭВМ: 1) RAMAC ; 2) PDP -1

В 1968 году Digital впервые наладила серийное производство мини-компьютеров — это был PDP-8: цена их была около $ 10000, а размером модель была холодильник. Именно эту модель PDP-8 смогли покупать лаборатории, университеты и небольшие предприятия.

Отечественные компьютеры того времени можно охарактеризовать так: по архитектурным, схемным и функциональных решений они соответствовали своему времени, но их возможности были ограничены из-за несовершенства производственной и элементной базы. Наибольшей популярностью пользовались машины серии БЭСМ. Серийное производство, достаточно незначительное, началось выпуском ЭВМ «Урал-2» (1958), БЭСМ-2, « Минск-1» и « Урал-3» (все — 1959 г.). В 1960 г. пошли в серию « М-20» и «Урал-4». Максимальной производительностью в конце 1960 располагал «М-20» (4500 ламп, 35 тыс. полупроводниковых диодов, память на 4096 ячеек) — 20 тыс. операций в секунду. Первые компьютеры на полупроводниковых элементах («Раздан-2», «Минск — 2», «М-220» и «Днепр») находились еще в стадии разработки.

Третье поколение — малогабаритные ЭВМ на интегральных схемах

В 50-х и 60-х годах сборка электронного оборудования представляла трудоемкий процесс, который замедлялся возрастающей сложностью электронных схем. Так, например, компьютер типа CD1604 (1960 , Control Data Corp.) , содержал около 100 тыс. диодов и 25 тыс. транзисторов.

В 1959 американцы Джек Сент Клэр Килби (фирма Texas Instruments) и Роберт Н. Нойс (фирма Fairchild Semiconductor) независимо друг от друга изобрели интегральную схему (ИС) — совокупность тысяч транзисторов, размещенных на одном кристалле кремния внутри микросхемы.

Производство компьютеров на ИС (микросхемами их стали называть позже) было гораздо дешевле, чем на транзисторах. Благодаря этому многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения различных задач. В эти годы производство компьютеров приобрело промышленные масштабы.

В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах.

Представитель III-го поколения ЭВМ — ЕС-1022

Четвертое поколение — персональные компьютеры на процессорах

Предшественниками IBM PC были Apple II, Radio Shack TRS-80, Atari 400 и 800, Commodore 64 и Commodore PET.

Рождения персональных компьютеров (ПК, PC) с полным основанием связывают с процессорами Intel. Корпорация была основана в середине июня 1968 г. с тех пор Intel превратилась в крупнейшего в мире производителя микропроцессоров с числом сотрудников более 64 тысяч. Целью Intel было создание полупроводниковой памяти и, чтобы выжить, фирма стала брать и сторонние заказы на разработку полупроводниковых устройств.

В 1971 г.. Intel получила заказ на разработку набора из 12 микросхем для программируемых микрокалькуляторов, но инженерам Intel создание 12 специализированных чипов показалось громоздким и неэффективным. Задача сокращения номенклатуры микросхем была решена путем создания «спарки» с полупроводниковой памяти и исполнительного устройства, способного работать по командам, хранящимся в ней. Это был прорыв в философии создания вычислительных средств: универсальное логическое устройство в виде 4-разрядного центрального процессорного устройства i4004, который позже был назван первый микропроцессором. Он представлял собой набор из 4 чипов, в числе которых был один чип, управляемый командами, которые хранились в полупроводниковой внутренней памяти.

Как коммерческая разработка, микрокомпьютер (так тогда называлась микросхема) появился на рынке 11 ноября 1971 под названием 4004: 4 битный, содержащий 2300 транзисторов, тактовая частота 60 кГц, стоимость — $ 200. В 1972 г. компания Intel выпустила восьмибитный микропроцессор 8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel-8080, которая к концу 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии. Уже в 1973 году во Франции появляется первый компьютер на базе процессора 8080 — Micral. По разным причинам этот процессор не имел успеха в Америке (в Советском Союзе он был скопирован и выпускался долгое время под названием 580ВМ80). Тогда же группа инженеров ушла из Intel и образовала фирму Zilog. Наиболее громким ее продуктом является Z80, который имеет расширенный набор команд 8080 и, что обеспечило его коммерческий успех для бытовых приборов, обходился одним напряжением питания 5В. На его основе был создан, в частности, компьютер ZX-Spectrum (иногда его называют по имени создателя — Sinclair), ставший практически прообразом Home PC середины 80-х. В 1981 г. Intel выпускает 16-разрядный процессор 8086 и 8088 — аналог 8086, за исключением внешней 8-битной шины данных (вся периферия тогда была еще 8-битной).

Конкурент Intel, компьютер Apple II отличался тем, что не был вполне законченным аппаратом и оставалась некоторая свобода для доработки непосредственно пользователем — можно было устанавливать дополнительные интерфейсные платы, платы памяти и др. Именно эта особенность, которую впоследствии стали называть «открытой архитектурой», стала его основным преимуществом. Успеху Apple II способствовали еще две новинки, разработаные в 1978 году. Недорогой накопитель на гибких дисках, и первая программа для коммерческих расчетов — электронная таблица VisiCalc.

Большой популярностью в 70-х годах пользовался компьютер Altair-8800, построенный на основе процессора Intel -8080. Хотя возможности Altair были довольно ограничены — оперативная память составляла всего 4 Kb, клавиатура и экран отсутствовали, его появление было встречено с большим энтузиазмом. Он был выпущен на рынок в 1975 году, и в первые месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины.

Представители IV -го поколения ЭВМ: а) Micral; б) Apple II

Этот компьютер, разработанный фирмой MITS, продавался по почте в виде набора деталей для самостоятельной сборки. Весь комплект для сборки стоил $ 397, тогда как только один процессор от Intel продавался за $360.

Распространение ПК к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ — фирма IBM в 1979 выпустила IBM PC на базе процессора 8088. Существующее в начале 80-х годов программное обеспечение было ориентировано на обработку текстов и простых электронных таблиц, а сама мысль о том, что «микрокомпьютер» может стать привычным и необходимым устройством на работе и дома, казалась невероятной.

12 августа 1981 года IBM представила Personal Computer (PC), ставший, в сочетании с программным обеспечением от Microsoft, стандартом для всего парка ПК современного мира. Цена модели IBM PC с монохромным дисплеем составила около $3.000, с цветным — $6.000. Конфигурация IBM PC: процессор Intel 8088 с частотой 4,77 МГц и 29 тысячами транзисторов, 64 Кб оперативной памяти, 1 флоппи-дисковод емкостью 160 Кб, — обычный встроенный динамик. В это время запуск приложений и работа с ними были настоящей мукой: из-за отсутствия жесткого диска приходилось все время менять дискеты, не было ни «мыши», ни графического оконного пользовательского интерфейса, ни точного соответствия между изображением на экране и конечным результатом (WYSIWYG). Цветная графика была крайне примитивна, о трехмерной анимации или фотообработке не было и речи, однако история развития персональных компьютеров началась именно с этой модели.

В 1984 году IBM представила еще две новинки. Во-первых, была выпущена модель для домашних пользователей, названная PCjr на базе процессора 8088, котрая была оснащена едва ли не первой беспроводной клавиатурой, но успеха на рынке эта модель не добилась.

Вторая новинка — IBM PC AT. Важнейшая особенность: переход на микропроцессоры более высоких уровней (80286 с цифровым сопроцессором 80287) с сохранением совместимости с предыдущими моделями. Этот компьютер оказался законодателем стандартов на много лет вперед в целом ряде отношений: здесь впервые появилась 16-разрядная шина расширений (остающаяся стандартной и по сей день) и графические адаптеры EGA с разрешением 640х350 при глубине представления цвета 16 бит.

В 1984 г. состоялся выпуск первых компьютеров Macintosh с графическим интерфейсом, манипулятором «мышь» и многими другими атрибутами пользовательского интерфейса, без которых не мыслятся современные настольные компьютеры. Пользователей новый интерфейс не оставил равнодушными, но революционный компьютер не был совместим ни с прежними программами, ни с аппаратными компонентами. А в тогдашних корпорациях уже стали нормальными рабочими инструментами WordPerfect и Lotus 1-2-3. Пользователи уже привыкли и приспособились к символьному интерфейса DOS. С их точки зрения, Macintosh выглядел даже как-то несерьезно.

Пятое поколение компьютеров (с 1985 и по наше время)

Отличительные признаки V -го поколения:

1. Новые технологии производства.
2. Отказ от традиционных языков программирования таких, как Кобол и Фортран в пользу языков с повышенными возможностями манипулирования символами и с элементами логического программирования (Пролог и Лисп).
3. Акцент на новые архитектуры (например, на архитектуру потока данных).
4. Новые способы ввода-вывода, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтеза речи, обработка сообщений на естественном языке)
5. Искусственный интеллект (то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями)

Именно на рубеже 80-90-х сформировался альянс Windows-Intel. Когда в начале 1989 г. Intel выпустила микропроцессор 486, производители компьютеров не стали дожидаться примера со стороны IBM или Compaq. Началась гонка, в которую вступили десятки фирм. Но все новые компьютеры были чрезвычайно похожи друг на друга — их объединяла совместимость с Windows и процессоры от Intel.

В 1989 г. был выпущен процессор i486. Он имел встроенный математический сопроцессор, конвейер и встроенный кэш первого уровня.

Направления развития компьютеров

Нейрокомпьютеры можно отнести к шестому поколению ЭВМ. Несмотря на то, что реальное применение нейросетей началось относительно недавно, нейрокомпьютингу как научному направлению пошел седьмой десяток лет, а первый нейрокомпьютер был построен в 1958 году. Разработчиком машины был Фрэнк Розенблатт, который подарил своему детищу имя Mark I.

Теория нейронных сетей впервые была обозначена в работе МакКаллока и Питтса в 1943 г.: любую арифметическую или логическую функцию можно реализовать с помощью простой нейронной сети. Интерес к нейрокомпьютингу снова вспыхнул в начале 80-х годов и был подогрет новыми работами с многослойным перцептроном и параллельными вычислениями.

Нейрокомпьютеры — это ПК, состоящих из множества работающих параллельно простых вычислительных элементов, которые называют нейронами. Нейроны образуют так называемые нейросети. Высокое быстродействие нейрокомпьютеров достигается именно за счет огромного количества нейронов. Нейрокомпьютеры построены по биологическим принципу: нервная система человека состоит из отдельных клеток — нейронов, количество которых в мозгу достигает 10 12 , при том, что время срабатывания нейрона — 3 мс. Каждый нейрон выполняет достаточно простые функции, но так как он связан в среднем с 1 — 10 тыс. других нейронов, такой коллектив успешно обеспечивает работу человеческого мозга.

Представитель VI-го поколения ЭВМ — Mark I

В оптоэлектронных компьютерах носителем информации является световой поток. Электрические сигналы преобразуются в оптические и обратно. Оптическое излучение в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами:

• Световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;
• Световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;
• Взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы в организации связи и создания параллельных архитектур.

В настоящее время ведутся разработки по созданию компьютеров полностью состящих из оптических устройств обработки информации. Сегодня это направление является наиболее интересным.

Оптический компьютер имеет невиданную производительность и совсем другую, чем электронный компьютер, архитектуру: за 1 такт продолжительностью менее 1 наносекунды (это соответствует тактовой частоте более 1000 МГц) в оптическом компьютере возможна обработка массива данных около 1 мегабайта и больше. К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров.

Оптический компьютер размером с ноутбук может дать пользователю возможность разместить в нем едва ли не всю информацию о мире, при этом компьютер сможет решать задачи любой сложности.

Биологические компьютеры — это обычные ПК, только основанные на ДНК-вычислений. Реально показательных работ в этой области так мало, что говорить о существенных результатах не приходится.

Молекулярные компьютеры — это ПК, принцип действия которых основан на использовании изменении свойств молекул в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза молекула принимает различные состояния, так что ученым остается только присвоить определенные логические значения каждом состояния, то есть «0» или «1». Используя определенные молекулы, ученые определили, что их фотоцикл состоит всего из двух состояний, «переключать» которые можно изменяя кислотно-щелочной баланс среды. Последнее очень легко сделать с помощью электрического сигнала. Современные технологии уже позволяют создавать целые цепочки молекул, организованные подобным образом. Таким образом, очень даже возможно, что и молекулярные компьютеры ждут нас «не за горами».

История развития компьютеров еще не закончена, помимо совершенствования старых, идет и разработка совершенно новых технологий. Пример тому квантовые компьютеры — устройства, работающие на основе квантовой механики. Полномасштабный квантовый компьютер — гипотетическое устройство, возможность построения которого связана с серьезным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; эта работа лежит на передовом крае современной физики. Экспериментальные квантовые компьютеры уже существуют; элементы квантовых компьютеров могут применяться для повышения эффективности вычислений на уже существующей приборной базе.