История развития компьютеров

ПЛАН:

 

Введение……………………………………………………………………………...3

1.  Исторические предшественники  компьютерам ……...………………………..4

2.  Компьютеры с хранимой  в памяти программой.………………………………7

3.  Персональные компьютеры.………………………….………………………...13

Заключение………………………………………………………………………….17

Список использованной литературы……………………………………………...18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В XI веке невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений. При создании машины, известной как «персональный компьютер», было использовано большое число открытий и изобретений, каждое из которых внесло свою лепту в развитие компьютерной техники.

И в данном реферате мы рассмотрим историю развития компьютеров и историю изобретений  вычислительной техники, а также  сделаем краткий обзор о возможностях применения современных вычислительных систем и дальнейшие тенденции развития персональных компьютеров, что определило  цель и задачи данной работы.

Цель ‒  изучить и проанализировать историю  развития компьютеров и историю  изобретений вычислительной техники.

Задачи:

1. изучить литературу и выявить исторических предшественников компьютерам;
2. проанализировать появление и развитие компьютеров с хранимой в памяти программой: 
3. выявить факторы современного развитие персональных компьютеров.

Данная контрольная работа состоит из вводной части, основной части, заключения и списка использованной литературы. Объем работы  ‒ 18 страниц.

 

 

 

 

 

1. Исторические предшественники  компьютерам

 

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. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие изобретения в области вычислительной техники.

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.

В 1812 году английский математик Чарльз Бэббидж начал  работать над так называемой разностной машиной, которая должна была вычислять  любые функции, в том числе  и тригонометрические, а также  составлять таблицы. Свою первую разностную машину Бэббидж построил в 1822 году и  рассчитывал на ней таблицу квадратов, таблицу значений функции y=x²+x+41 и ряд других таблиц. Однако из-за нехватки средств эта машина не была закончена, и сдана в музей Королевского колледжа в Лондоне, где хранится и по сей день. Но эта неудача не остановила Бэббиджа, и в 1834 году он приступил к новому проекту – созданию Аналитической машины, которая должна была выполнять вычисления без участия человека (рис.1). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт ‒ карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстии (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).С 1842 по 1848 год Бэббидж упорно работал, расходуя собственные средства. 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!

Воссозданная  в 1991 году в Лондоне аналитическая  машина Чарлза Бэббиджа (рис.1 )отлично заработала, исправно вычисляя логарифмы и другие  математические функции. Однако ее создателю, потратившему 10 лет (с 1823 по 1833 год) на разработку чертежей, так и не удалось ее собрать вплоть до  1842-го, когда проект был заброшен.

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. Уже через три года в мастерских Томаса было изготовлено 16 арифмометров, а затем и еще больше. Таким  образом, Томас положил начало счетному машиностроению. Его арифмометры  выпускали в течение ста лет, постоянно совершенствуя и меняя  время от времени названия.

Начиная с XIX века, арифмометры получили очень  широкое применение. На них выполнялись  даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для  артиллерийских стрельб. Существовала даже особая профессия – счетчик  – человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций (такую  последовательность действий впоследствии стали называть программой). Но многие расчеты производились очень  медленно, т.к. при таких расчетах выбор выполняемых действий и  запись результатов производились  человеком, а скорость его работы весьма ограничена. Первые арифмометры  были дороги, ненадежны, сложны в ремонте и громоздки. Поэтому в России стали приспосабливать к более сложным вычислениям счеты. Например, в 1828 году генерал-майор Ф.М. Свободской выставил на обозрение оригинальный прибор, состоящий из множества счетов, соединенных в общей раме. Основным условием, позволявшим быстро вычислять, было строгое соблюдение небольшого числа единообразных правил. Все операции сводились к действиям сложения и вычитания. Таким образом, прибор воплощал в себе идею алгоритмичности.

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 России эти громко лязгающие во время работы машинки получили прозвище «Железный Феликс». Ими были оснащены практически все конторы.

В доэлектронную  эру механические вычислители использовались и для решения дифференциальных уравнений, и для шифрования секретных сообщений. Военные, по сути, первыми осознали важность вычислительной техники, и все последнее время именно вопросы национальной безопасности были главным двигателем прогресса ЭВМ

 

 

 

 

 

2. Компьютеры с хранимой в  памяти программой

 

В 40-х годах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попытку Бэббиджа на основе техники XX в. ‒ электромеханических реле. Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и переоткрыли его идеи заново. Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941г. построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы. А в США в 1943г. на одном из предприятий фирмы IВМ американец Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием Марк-1. Он уже позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра) и реально использовался для военных расчетов.

Электронные лампы. ЭВМ 1-го поколения. Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недостаточно надежно. Поэтому, начиная с 1943 г. в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ЕNIАС (рис.2) на основе электронных ламп. Этот монстр содержал десятки тысяч электронных ламп и релейных переключателей. Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем Марк-1. Однако обнаружилось, что большую часть времени этот компьютер простаивал ‒ ведь для задания метода расчетов (программы) в этом компьютере приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. А сам расчет после этого мог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.

ENIAC – второй в мире электронный калькулятор – работал в Пенсильвании в 1943 – 1946 годах. Он еще не был компьютером в современном смысле этого слова, и смена «программы», по которой происходят вычисления, производились с помощью переключаемых проводов, как на телефонной АТС тех времен. Этот вычислитель, состоящий из 18000 электронных ламп, использовали в основном  для решения баллистических задач, то есть расчета траекторий ракет.

Чтобы упростить  и убыстрить процесс задания  программ, Мочли и Экерт стали конструировать новый компьютер, который мог бы хранить программу в своей памяти. В 1945г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т.е. универсальных вычислительных устройств. И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945г. Джон фон Нейман (рис.3). Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949г. английским исследователем Морисом Уилксом.

JOHNNIAC был достойным продолжателем своих предшественников, MANIACa  и  ILLIACa. Приступив к работе в 1953 году, он функционировал до 1966-го, наработав за это время 50000 машинных часов. Созданный под руководством Фон Неймана, он был вариантом современного сервера и использовал все новейшие достижения. Данная машина, хотя и состояла всего из нескольких сотен электровакуумных ламп, в высоту имела 2м и весила несколько тонн.  

Транзисторы. ЭВМ 2-го поколения. В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп. Поэтому компьютеры были очень большими (они занимали огромные залы), дорогими и ненадежными ‒ ведь электронные лампы, как и обычные лампочки часто перегорают. Но в 1948 г. были изобретены транзисторы ‒ миниатюрные и недорогие электронные приборы, которые смогли заменить электронные лампы. Это привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и повышению их надежности. Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50- х годов а к середине 60- х годов были созданы и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини компьютер РDР-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. долларов (компьютеры 40- х и 50- х годов обычно стоили миллионы долларов).

После появления  транзисторов наиболее трудоемкой операцией  при производстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для  создания электронных схем. Но в  1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами или чипами. В 1968 г. фирма Вurroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год, что и обеспечивает постоянное уменьшение стоимости компьютеров и повышение быстродействия.

Первое поколение  ЭВМ, работающее на лампах, просуществовало  до конца 50-х годов. В 1959 году родилось второе поколение, работающее на транзисторах. Полупроводники были существенно надежнее ламп, занимали меньше места и потребляли совсем немного электричества, поэтому  только машин IBM 1401 серии было продано более 10 тыс. штук. СССР в те же годы выпускал только не только стационарные ламповые ЭВМ для наведения истребителей-перехватчиков (СПЕКТР-4), но и портативные полупроводниковые ЭВМ «КУРС», предназначенные для обработки радиолокационной информации. В этом же 1959-м IBM выпустила свой первый мэйнфрейм 7090 с быстродействием 230 тыс. операций в секунду и специальную модификацию IBM 7030 для ядерной лаборатории США в Лос-Аламосе.

В апреле 1964 года IBM анонсировала System/360 – первое семейство универсальных программно-совместимых компьютеров и периферийного оборудования. Элементной базой семейства «360» были гибридные микросхемы,  и новые модели стали считать машинами третьего поколения. Таким образом, транзисторные машины в биографии ЭВМ заняли всего лишь 5 лет. 

Интегральные схемы. ЭВМ 3-го 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.

Первая массовая серия машин на интегральных элементах  стала выпускаться в 1964 году фирмой IBM. Эта серия, известная под названием IBM-360, оказала значительное влияние на развитие вычислительной техники второй половины 60-х годов. Она объединила целое семейство ЭВМ с широким диапазоном производительности, причем совместимых друг с другом. Последнее означало, что машины стало возможно связывать в комплексы, а также без всяких переделок переносить программы, написанные для одной ЭВМ, на любую другую из этой серии. Таким образом, впервые было выявлено коммерчески выгодное требование стандартизации аппаратного и программного обеспечения ЭВМ.

В СССР первой серийной ЭВМ на интегральных схемах была машина «Наири-3», появившаяся  в 1970 году. Со второй половины 60-х годов  Советский Союз совместно со странами СЭВ приступил к разработке семейства  универсальных машин, аналогичного системе ibm-360. В 1972 году началось серийное производство стартовой, наименее мощной модели Единой Системы – ЭВМ ЕС-1010, а еще через год – пяти других моделей. Их быстродействие находилась в пределах от десяти тысяч (ЕС-1010) до двух миллионов (ЕС-1060) операций в секунду.