Сегодня компьютер стал неотъемлемой частью жизни каждого человека. Это устройство имеется в каждом дома, а часто даже не одно. Любое рабочее место оснащено компьютером в том или ином формате. ПК давно стал обыденностью и очевидным предметом рабочего и домашнего обихода. И, конечно, уже давно никто не помнит каким был самый первый компьютер в мире, а ведь процесс эволюции до миниатюрных, но мощных устройств занял не так много времени.
Однако изменения устройство претерпело колоссальные. Итак, совершим небольшой экскурс в историю и вспомним, как и когда появился первый компьютер.
Прежде чем перейти вопросу, когда появились первые компьютеры, стоит поговорить о тех изобретениях человечества, которые были сделаны ранее и внесли существенный вклад в главное достижение.
К сожалению, Z3 был разрушен в мае 1945 года, когда в Германию вошли русские войска. Но сегодня в одном из музеев Мюнхена можно увидеть его воссозданную копию. Механизм поражает своими размерами и уже очень трудно сопоставить эту махину с современными миниатюрными гаджетами.
Что такое ЭНИАК? Если дословно, то это электронный числовой интегратор и вычислитель. Эта машина стала первым доказательством того, что создать компьютер действительно можно. Что электронная машина способна выполнять сложные вычисления. И что это только начало величайших открытий и разработок.
Разработку самого первого компьютера в мире начали в 1943 году. В разгар второй мировой войны США требовались большие объёмы расчётов таблиц стрельбы, без которых артиллерия не могла попадать точно в цель. В то время эта обязанность возлагалась на женщин, выполнялись вычисления вручную на арифмометрах. По времени подобные вычисления занимали до 16 дней на один расчёт. Для полного расчёта одной таблицы было задействовано большое количество вычислителей и требовалось немало времени.
В 1942 году Пенсильванскому университету США был предложен проект первой электронной вычислительной машины, основанной на вакуумных лампах, и предложение её построить. Руководство института проект не оценило и отправило его в архив. В дальнейшем ЭВМ заинтересовалась Баллистическая Лаборатория. Такое решение позволило бы в значительной степени ускорит расчёт таблиц стрельбы с нескольких дней или даже месяцев до нескольких часов.
В 1943 году вновь воссозданный по памяти разработчиком проект был представлен научному отделу Баллистической Лаборатории. Чтобы новшество не вызвало отторжение у военных, машину назвали электронным дифференцированным анализатором. Представителям комиссии был хорошо знаком механический анализатор и сложилось впечатление, что инженеры просто хотят сделать его электронным. По заверениям разработчиков будущая машина сможет выполнять расчёт траектории стрельбы за 5 минут.
Идея была одобрена и средства в размере почти 62 тысяч долларов США были выделены на создание первого в мире компьютера. В первом документе по разработке машина называлась «Электронный числовой интегратор» добавочное слово «Компьютер» присоединилось к нему немного позднее, после чего и сформировалась известная и самая знаменитая в истории создания ПК аббревиатура.
В феврале 1944 года были сформированы все чертежи и схемы будущей машины. И группа инженеров под руководством основных разработчиков была готова к окончательному сбору и воплощению проекта в жизнь. Летом того же года были собраны в одно устройство два тестовых модуля, которые были использованы для сложения чисел. Они перемножали два числа и выдали верный ответ, результаты эксперимента были предоставлены руководству института и лаборатории и подтвердили, что проект инженеров вполне воплотим в жизнь.
Окончательно собран ЭНИАК был в 1945 году в конце войны и военных целях уже не пригодился. В связи с этим военное ведомство Америки приняло решение реализовать возможности машины в расчётах разработки термоядерного оружия. Общественности ЭНИАК был представлен только спустя год. Он успешно выполнял свою работу целых 10 лет и был навсегда отключён от питания в октябре 1955 года.
Десять лет непрерывной службы - очень внушительный срок для первой ЭВМ. Что же успел сделать ЭНИАК за этот период?
Несмотря на длительность, самый первый компьютер в мире выдал очень впечатляющий результат.
В общей сложности создание ЕНИАК обошлось почти в 500 тысяч долларов США и 200 тысяч человеко-часов. Конструкция состояла из 17,5 тысяч ламп 16 типов, 7,2 тысячи кремниевых диодов, 1,5 тысячи реле, 70 тысяч резисторов и 10 тысяч конденсаторов. Машина поглощала столько электроэнергии, что во время расчётов ближайший город оставался без электричества в течение многих часов.
ENIAC имел следующие параметры и характеристики:
Для вычисления умножения машина использовала многократное сложение, поэтому мощность в этом направлении вычислений уменьшается. Все вычисления выполнялись в десятичной системе, причём двоичная была знакома разработчикам, но они предпочли первую (на фото внизу не он — просто картинка для атмосферы)
Для решения каждой определённой задачи ЭНИАК подвергался перекомутированию вплоть до 1947 года, то есть программисты заново формировали программу для вычисления новой задачи посредством перестановки блоков и коммутаторов. Затем каждую задачу вычисления стали использовать как подпрограмму, что значительно упростило программирование машины.
Так всё-таки, кто разработчик первого компьютера? Авторство основного проекта принадлежит Джону Пресперу Эккерту и Джону Уильяму Мокли. Непосредственно над созданием машины работала целая группа высококлассных специалистов.
Помимо этих специалистов, над ЭВМ работала команда программистов, состоящая из шести девушек:
Таким образом, определить кто создатель компьютера ЭНИАК в единственном числе сложно. Как над проектированием, так и над созданием ЭВМ трудились многие специалисты.
В 1945 году был предоставлен первый отчёт от EDVAC, усовершенствованной Фон Нейманом версии первого компьютера. Он выполнял расчёты не только за счёт перфокарт, но и используя собственную память, это уменьшило число ламп и ускорило процесс вычисления.
Первые ПК на продажу появились после создания микропроцессоров. Компания IBM пыталась организовать первые продажи уже в 1974 году. Но спросом устройства совсем не пользовались. В этих устройствах в качестве памяти использовались кассеты, а стоимость машин составляла ни больше ни меньше - 10 тысяч долларов США. Отсюда и отсутствие спроса.
Ответ на вопрос, кто создал первый компьютер доступный для домашнего использования, очевиден из названия машины - IBM 5100. Эта машина имела память 64 Кб и могла выполнять некоторые программы. Несмотря на стоимость и не совсем понятные цели использования первые продажи всё-таки состоялись.
Инженеры в Советском союзе также не сидели на месте и разрабатывали собственный продукт. Кто создал компьютер в СССР? Руководил проектом С. А. Лебедев. Работа началась в 1948 году. Построена машина была только к концу 1950 года. А уже в 1952 году на советских МЭСМ-ах производились серьёзные расчёты научно-технических задач.
Стоит отметить, что создавая самый первый компьютер в СССР, Лебедев, независимо от Фон Неймана, пришёл к решению использования хранимой в памяти программы для выполнения вычислений.
Несмотря на то что Малая электронная счётная машина обладала низким быстродействием и малым объёмом памяти, она имела довольно развитые алгоритмы. А также имела запоминающее устройство для долговременного хранения команд и неизменных констант.
Интересно какой была самая первая игра в мире? Её создали в 1962 году в технологическом институте Массачусетса. Конечно, разработка этого продукта велась инженерами в нерабочее время.
Первая игра носила название Spacewar. В основе сюжета положена битва двух космических лайнеров, которые атакуют друг друга специальными ракетами. Игра была запущена на базе отдельного процессора, с быстродействием 100 тысяч операций в секунду и памятью 9 Кбайт.
На дисплей выводилась карта звёздного неба с лайнерами. Управление орудием и стрельба выполнялась посредством джойстиков и клавиатуры. Число ракет у каждого противника было ограничено, что добавляло азарта в простейшую стрелялку. Каждый игрок должен был не только попасть в противника, но и уйти от его атак. Можно было маневрировать между звёздами или совершать гиперпрыжки в пространстве.
Игра была выпущена на коммерческой основе, и планировалось получить с продукта неплохую прибыль. Но игрушка так и не получила большой популярности, хотя и прославила создателей в узких кругах. Тем не менее последующие разработки в этом направлении уже пользовались спросом.
Создание ЭНИАК-а - самого первого компьютера в мире, послужило стартом к началу разработок в направлении электроники и вычислительной техники. На сегодняшний день человечество добилось довольно больших успехов, но прогресс не стоит на месте и порой сложно даже представить, что нас ожидает впереди.
Сегодня практически в каждом доме есть компьютер, а то и не один. Он стал неотъемлемой частью нашей жизни, особенно с появлением интернета. Компьютер — помощник в работе, кладезь информации, способ общения, развлечение… Дай нам разума, о Вселенная, чтоб он никогда не стал нашим повелителем!
Мы теперь и не представляем себе жизнь без компьютера. Нам сегодняшним сложно понять, почему старшее поколение никак не может освоить простые действия и относится к компьютеру с какой-то, чуть ли не предвзятой, осторожностью. Младшее поколение даже не представляет, что еще совсем недавно компьютеров вовсе не было!
А кто помнит первые ПК? Это была такая диковинка! Компьютер, как таковой, был громоздкий. Монитор, сделанный по принципу телевизора, занимал очень много места, не был цветным. Программы тоже оставляли желать лучшего (вспоминается класс программирования в школе). По сути это был калькулятор-переросток. О ноутбуках или планшетах не то, что речи не шло, это было что-то из разряда сказочного блюдечка с наливным яблочком.
Да, с сегодняшним компьютером не сравнить. Сегодняшний компьютер едва ли не выполняет функцию «голова», вместо нашей собственной, с прохудившейся памятью.
Но откуда же вообще взялся компьютер? Кто придумал компьютер?
Пожалуй, начну с того, что означает само слово «компьютер», и что оно же подразумевает.
Итак, слово «компьютер», как известно из школьного курса, в прямом переводе означает вычислитель. Кстати сказать, само слово даже не из английского языка, а производное от латыни. И впервые появилось оно в одном из английских словарей в конце девятнадцатого века. Изначально слово компьютер обозначало профессию, то есть, человека, занимающегося расчетами при помощи механических приспособлений. В первой половине двадцатого века в этот же словарь были внесены дополнения, исходя из которых, слово компьютер стало нарицательным, обозначающим сами вычислительные механизмы, а не человека ими пользующегося.
К портативным вычислительным устройствам, когда они только появились, относились весьма скептически. Самый был создан после Второй мировой войны, 14 февраля 1946 года, американскими разработчиками. Он был крайне массивным и состоял из множества составных частей, а по своим программно-техническим свойствам недалеко уходил от калькулятора.
Компания ENIAC вела долгую и скрупулезную работу по созданию портативного устройства. Конечно, их исследовательская деятельность была многогранна. Но и до них были попытки создания компьютера. Так, например, еще до создания многотонного ENIAC были опробованы аналогичные прототипы, но из-за технических недоработок их не смогли создать.
Ученые всего мира были озабочены созданием самого первого компьютера. Год окончания разработки приходится на 1946. Уже 14 февраля в демократических США представили публике компьютер ENIAC. По своим размерам он был похож на небольшой домик больше, чем на Его вес составлял около 30 тонн, а количеством электронных ламп можно было осветить небольшой город - их было 18 тысяч.
При столь огромных габаритах вычислительная мощность составила 5000 операций в одну секунду. ENIAC проработал чуть больше 9 лет и отправился на переработку. Эту громадину создала группа из пяти инженеров. Как и технология интернет, создание самого первого компьютера было заказом военных. После его разработки и предварительного тестирования готовое изделие передали американским ВВС.
ЭВМ вытянулась в длину на семнадцать метров, а ее головная часть состояла из 765 тысяч деталей различного рода. Сумма разработки составляла около полумиллиона долларов. Высота машины находилась на отметке 2,5 метра. Находился аппарат в Гарварде. Однако дата создания первого компьютера формально приходилась на 1944 год, когда он впервые был испытан.
Как и отмечалось ранее, ЭВМ образца 1946 года не доходила до уровня нынешних портативных компьютеров. А вот ее параметры и основные характеристики:
Колоссальные ресурсы были потрачены на создание самого первого компьютера. Год этого события - 1946.
Ученый из Российской империи А. Крылов в 1912 смог разработать первую машину для вычисления сложных дифференциальных уравнений. Уже через 15 лет, в 1927, разработчики из Америки провели испытания первого
Даже нацисты занимались разработкой ЭВМ. За год до начала Второй мировой войны, в 1938 году, немецкий ученый Конрад Цузе создал цифровую модель компьютера с программирующей составляющей, ей присвоили название Z1. А в 1941 году "Зет первый" претерпел ряд модернизаций и получил итоговое название Z3. Эта модель куда больше напоминала современный портативный компьютер.
Разработчик Джон Атанасов из США в 1942 году вел разработку ЭВМ модели ABC. Но его призвали в армию, и создание компьютера приостановилось на некоторое время. Его модель начала проверять с целью изучения другая группа разработчиков во главе с Джоном Мокли. В результате он начал вести собственную работу по созданию компьютера ENIAC.
Он первый дал начало жизни двоичной системе исчисления, которая и по сей день используется в наших ПК. Изначальной целью компьютера была помощь военным в решении определенных задач. Они способствовали автоматизации вычислений при бомбометании артиллеристов и военно-воздушных сил.
Не отставал от мировых тенденций и Советский Союз. В лаборатории С.А. Лебедева разработали первую модель компьютера на всей территории Евразии. За первым успехом советского электронно-вычислительного строения последовали и другие, менее громкие, но крайне полезные для науки.
Советские ученые разработали и испытали малую электронную счетную машину, сокращенно МЭСМ. Она представляла собой макет более габаритного аппарата по вычислению.
Всего за несколько лет компьютеру удалось настолько плотно войти в жизнь человека, что представить свое существование без него стало практически невозможно. При его помощи можно не только набирать тексты, но и слушать музыку, смотреть фильмы, общаться в сети и многое другое. Даже представить сложно, что несколько десятков лет назад его просто не существовало! А ведь так оно и было до того, пока те, кто изобрел компьютер, не явили его миру.
Несомненно, сначала он был исключительно машиной для вычислений и использовался узким кругом ученых. Но сегодня персональный компьютер или ноутбук есть практически у всех. Вы пользуетесь ним каждый день, а вы знаете когда, где и кто изобрел компьютер? А ведь это довольно интересный вопрос. Давайте разберемся.
Люди всегда стремились автоматизировать вычисления, чтобы облегчить этот трудоемкий процесс. Такие попытки предпринимались издавна: абак из старинные китайские счеты, известный антикитерский механизм из Греции - это все предшественники современного компьютера.
Над разработкой уже в новое время трудились многие знаменитые ученые: Лейбниц, Мюллер, Паскаль и другие. Итогом их трудов стало изобретение в 1820 году арифмометра.
Первое подобие компьютера появилось в Токио. В 1941 году была спроектирована и построена универсальная аналитическая которая могла выполнять поставленные задачи без участия человека. Z3 - так называлось это достижение науки.
Да, первое подобие ПК было построено в Японии. Но кто же придумал его, кто изобрел компьютер? Мало кому известно, что еще в 19-м веке английский математик задумал и разработал план такой аналитической машины. Ему даже удалось создать ее прототип, но финансов для полной реализации проекта найти не удалось.
В 1946 году американская фирма ENIAC, руководствуясь проектами Маучли и Эккерта, сделала на транзисторах. Над его разработкой трудились около трех лет, потрачено полмиллиона долларов США. Данную машину можно было перепрограммировать и использовать для решения всевозможных задач. Однако такой компьютер оказался очень внушительным устройством. Он весил около 28 тонн и охлаждался при помощи авиационных двигателей! В 1971 году изобрели накопитель на гибком магнитном диске и первый микропроцессор.
Однако такие компьютеры были огромными и дорогущими аппаратами, которые могли позволить себе лишь крупные предприятия и государственные структуры…
Первый мини-аппарат в 1965 году создала компания Digital Equipment Corporation. Его назвали PDP-8, и по размерам он был не больше… холодильника. Далее последовали еще несколько моделей, но не намного меньше.
Решающий шаг к тому, чем мы пользуемся сегодня, в 1976 году сделали двое молодых американцев - Возняк и Джобс. Они разработали устройство, предназначенное для видеоигр, которое еще и можно было программировать. Его назвали «Apple». Впоследствии создал корпорацию с аналогичным названием, которая взялась за производство персональных компьютеров.
Ну а в 1986 году фирмой IBM был сделан аппарат с 16-разрядным процессором Intel и программным обеспечением, разработанным фирмой Microsoft. Уже к началу 1990-х гг. именно эти аппараты превратились в предмет массового пользования.
Путь компьютера к знакомому нам сегодня устройству был достаточно долгим и трудным. Сегодня все гораздо проще. ПК есть практически в каждом доме, у некоторых и не по одному. И мы должны быть благодарны тем, кто изобрел компьютер и работал над его усовершенствованием. Ведь это устройство стало практически незаменимым для каждого из нас. Кому-то он необходим для работы, а кому-то для общения и просто хорошего времяпрепровождения.
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.
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:
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:
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.
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:
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)».
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
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.
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
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.
Отличительные признаки V -го поколения:
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.
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:
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.
