История развития вычислительной техники

Введение 
 

      Слово  «компьютер»  означает  «вычислитель»,   т.е.   устройство   для

вычислений. Потребность  в  автоматизации  обработки  данных,  в  том  числе

вычислений, возникла очень давно.  Более  1500  лет  тому  назад  для  счета

использовались счетные палочки, камешки и т.д.

      В наше время  трудно  представить  себе,  что  без  компьютеров  можно

обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х  годов  вычислительные  машины

были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение,  как

правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало  известным  широкой

публике. Однако в 1971 году произошло  событие,  которое  в  корне  изменило

ситуацию и с фантастической скоростью превратило  компьютер  в  повседневный

рабочий инструмент десятков миллионов людей. В  том,  вне  всякого  сомнения

знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из  небольшого

американского городка с красивым  названием  Санта-Клара  (шт.  Калифорния),

выпустила первый микропроцессор. Именно ему  мы  обязаны  появлением  нового

класса вычислительных систем -  персональных  компьютеров,  которыми  теперь

пользуются, по существу, все, от учащихся начальных  классов  и  бухгалтеров

до ученых и инженеров.

      В конце XX века невозможно представить себе  жизнь  без  персонального

компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу  жизнь,  став  главным  помощником

человека. На  сегодняшний  день  в  мире  существует  множество  компьютеров

различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.

     

 

История технологий и поколений ЭВМ 

      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.

      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. 

      Уроженец Англии 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. 

     

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.

      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»).

      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. 

ЭВМ 1-ого поколения. Эниак (ENIAC) 

      Начиная с 1943  года  группа  специалистов  под  руководством  Говарда

Эйкена, Дж. Моучли и П. Эккерта в США начала  конструировать  вычислительную

машину на основе электронных  ламп,  а  не  на  электромагнитных  реле.  Эта

машина была названа ENIAC (Electronic Numeral  Integrator  And  Computer)  и

работала она в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1».  ENIAC  содержал  18  тысяч

вакуумных ламп, занимал площадь 9(15  метров,  весил  30  тонн  и  потреблял

мощность 150 киловатт. ENIAC имел и существенный недостаток - управление  им

осуществлялось  с  помощью  коммутационной  панели,  у  него   отсутствовала

память, и для того чтобы задать программу приходилось в  течение  нескольких

часов или даже дней подсоединять нужным  образом  провода.  Худшим  из  всех

недостатков была ужасающая ненадежность компьютера, так как за  день  работы

успевало выйти из строя около десятка вакуумных ламп.

      Чтобы упростить  процесс  задания  программ,  Моучли  и  Эккерт  стали

конструировать новую машину, которая могла  бы  хранить  программу  в  своей

памяти. В 1945 году к работе был привлечен  знаменитый  математик  Джон  фон

Нейман, который подготовил доклад об этой машине. В этом докладе фон  Нейман

ясно и просто сформулировал общие  принципы  функционирования  универсальных

вычислительных устройств, т.е. компьютеров. Это первая  действующая  машина,

построенная на вакуумных лампах, официально была введена в  эксплуатацию  15

февраля 1946 года.

      ENIAC стал первым представителем  1-го  поколения  компьютеров.  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.

      Новые машины первого поколения сменяли друг друга довольно  быстро.  В

1951 году заработала  первая  советская  электронная  вычислительная  машина

МЭСМ, площадью около  50  квадратных  метров.  МЭСМ  имела  2  вида  памяти:

оперативное запоминающее устройство, в виде 4 панелей высотой в  3  метра  и

шириной 1 метр; и долговременная память в виде магнитного  барабана  объемом

5000 чисел.

     ЭВМ первого поколения, эти  жесткие  и  тихоходные  вычислители,  были

пионерами компьютерной техники. Они довольно быстро сошли со сцены, так  как

не нашли  широкого  коммерческого  применения  из-за  ненадежности,  высокой

стоимости, трудности программирования. 

ЭВМ 2-го поколения. 

      В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные  головки  на

воздушной подушке. Изобретение их  позволило  создать  новый  тип  памяти  -

дисковые запоминающие устройства, значимость  которых  была  в  полной  мере

оценена в последующие десятилетия развития  вычислительной  техники.  Первые

запоминающие устройства на дисках появились в машинах      IBM-305 и  RAMAC.

      Первые серийные универсальные ЭВМ на транзисторах были выпущены в 1958

году одновременно в США, ФРГ и Японии.

      В Советском Союзе  первые  безламповые  машины  «Сетунь»,  «Раздан»  и

«Раздан-2»  были  созданы  в  1959-1961  годах.  В  60-х   годах   советские

конструкторы  разработали  около  30  моделей   транзисторных   компьютеров,

большинство которых стали выпускаться серийно.  Наиболее  мощный  из  них  -

«Минск-32» выполнял 65 тысяч операций в секунду. Появились  целые  семейства

машин: «Урал», «Минск», БЭСМ.

      Рекордсменом  среди  ЭВМ  второго  поколения  стала  БЭСМ-6,   имевшая

быстродействие  около  миллиона  операций  в  секунду

ЭВМ 3-го поколения 

      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.

      Именно в  период  развития  третьего  поколения  возникла  чрезвычайно

мощная индустрия вычислительной техники, которая начала выпускать в  больших

количествах ЭВМ для массового коммерческого применения. Компьютеры все  чаще

стали  включаться  в   информационные   системы   или   системы   управления

производствами. Они  выступили  в  качестве  очевидного  рычага  современной

промышленной революции. 

ЭВМ 4-го поколения 

      Начало 70-х годов знаменует переход к компьютерам четвертого поколения