История вычислительной техники Подготовил Артем Громак 10 класс

История вычислительной техники Подготовил Артем Громак 10 класс

План • Эволюция вычислительной техники • Первые арифмометры • Перфокарты • Первые программируемые машины • Электронные калькуляторы • Первые электромеханические цифровые компьютеры • Поколение компьютеров • Компьютеры в СССР и России

Эволюция вычислительная техника Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки , которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти приспособлени я становились более сложными , например, такими как финикийские глиняные фигурки , также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времен и. Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: абак (счёты) , логарифмическая линейка , арифмометр , компьютер. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счётов даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора. Естественно, производительность и скорость счёта современных вычислительных устройств уже давно превосходят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.

Первые арифмометры В 1623 году Вильгельм Шиккард придумал « Считающие часы » — первый арифмометр, умевший выполнять четыре арифметичес ких действия. Считающими часами устройство было названо потому, что, как и в настоящих часах, работа механизма была основана на использовании звёздочек и шестерёнок. Это изобретение нашло практическое использование в руках друга Шиккарда, философа и астронома Иоганна Кеплера. За этим последовали машины Блеза Паскаля ( «Паскалина» , 1642 г. ) и Г отфрида Вильгельма Лейбница — арифмометр Лейбница. Примерно в 1820 году Чарльз Ксавьер Томас создал первое серийно выпускавшееся механическое счётное устройство — арифмометр Томаса , который мог складывать , вычитать , умножать и делить. В основном, он был основан на работе Лейбница. В 1845 году Израиль Штаффель представил счётную машину , которая кроме четырёх арифметических действий могла извлекать квадратные корни. Арифмометры, считающие десятичные числа, использовались до 1970 -х. Лейбниц также описал двоичную систему счисления — центральный ингредиент всех современных компьютеров. Однако, вплоть до 1940 -х многие последующие разработки (включая машины Чарльза Бэббиджа и даже ЭНИАК 1945 года) были основаны на более сложной в реализации десятичной системе.

Перфокарты В 1804 году Жозеф Мари Жаккар разработал т кацкий станок , в котором вышиваемый узор определялся перфокартами. Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования. В 1832 году Семен Корсаков применил перфорированные карты в конструкции разработанных им « интеллектуальных машин » , механических устройств для информационного поиска, являющихся прообразами современных экспертных систем. В 1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины , принципы программирования которой напрямую восходят к перфокартам Жаккара

Первые программируемые машины Определяющая особенность « универсального компьютера » — это программируемость, что позволяет компьютеру эмулировать любую другую вычисляющую систему всего лишь заменой сохранённой последовательности инструкций. В 1835 году Чарльз Бэббидж описал свою аналитическую машину. Это был проект компьютера общего назначения, с применением перфокар т в качестве носителя входных данных и программы , а также парового двигателя в качестве источника энергии. Одной из ключевых идей было использование шестерен для выполнения математических функций. Его первоначальной идеей было использование перфокарт для машины, вычисляющей и печатающей логарифмические таблицы с большой точностью (то есть для специализированной машины). В дальнейшем эти идеи были развиты до машины общего назначения — его « аналитической машины » . Но проект захлебнулся в разногласиях с исполнителем, создающим детали, и завершился с прекращением государственного финансирования.

Электронные калькуляторы Первым полностью электронным настольным калькулятором был британский ANITA Mark VII , который использовал дисплей на газоразрядных цифровых индикаторах и 177 миниатюрных тиратронов. В июне 1963 года Friden представил EC-130 с четырьмя функциями. Он был полностью на транзисторах , имел 13 -цифровое разрешение на 5 -дюймовой электронно-лучевой трубке и представлялся фирмой на рынке калькуляторов по цене 2200 $. В модель EC 132 были добавлены функция вычисления квадратного корня и обратные функции. В 1965 году Wang Laboratories произвёл LOCI-2 , настольный калькулятор на транзисторах с 10 цифрами , который использовал дисплей на газоразрядных цифровых индикаторах и мог вычислять логарифмы. В Советском Союзе в довоенное время самым известным и распространённым арифмометром был арифмометр «Феликс» , выпускавшийся с 1929 по 1978 год на заводах в Курске (завод «Счетмаш» ), Пензе и Москве. Электронно-механические вычислительные машины массово выпускались и широко применялись с середины 50 -х годов, а в 1959 был налажен выпуск полностью электронных вычислительных машин ( ВМ ).

Первые электромеханические цифровые компьютеры В 1936 году молодой немецкий инженер-энтузиаст Конрад Цузе начал работу над своим первым вычислителем серии Z , имеющим память и (пока ограниченную) возможность программирования. Созданная, в основном, на механической основе, но уже на базе двоичной логики, модель Z 1 , завершённая в 1938 году, так и не заработала достаточно надёжно, из-за недостаточной точности выполнения составных частей. Ввод команд и данных осуществлялся при помощи клавиатуры , а вывод, — с помощью маленькой панели на лампочках. Память вычислителя организовывалась при помощи конденсатора. Следующая машина Цузе — Z 3 , была завершена в 1941 году. Она была построена на телефонных реле и работала вполне удовлетворительно. Тем самым, Z 3 стала первым работающим компьютером, управляемым программой. Во многих отношениях Z 3 была подобна современным машинам, в ней впервые был представлен ряд новшеств, таких как арифметика с плавающей запятой. Замена сложной в реализации десятичной системы на двоичную сделала машины Цузе более простыми, а значит, более надёжными; считается, что это одна из причин того, что Цузе преуспел там, где Бэббидж потерпел неудачу.

Поколение компьютеров В соответствии с общепринятой методикой оценки развития вычислительной техники первым поколением считались ламповые компьютеры , вторым — транзисторные , третьим — компьютеры на интегральных схемах , а четвёртым — с использованием микропроцессоров. В то время как предыдущие поколения совершенствовались за счёт увеличения количества элементов на единицу площади ( миниатюризации ), компьютеры пятого поколения должны были стать следующим шагом, и для достижения сверхпроизводительности , — осуществлять взаимодействие неограниченного набора микропроцессоров.

Компьютеры в СССР и России В 1945 году работала первая в СССР аналоговая вычислительная машина. До войны же были начаты исследования и разработки быстродействующих триггеров — основных элементов цифровых ЭВМ. В 1948 году под началом доктора физико-математических наук С. А. Лебедева в Киеве начинаются работы по созданию МЭСМ (малой электронной счётной машины). 25 декабря 1951 года комиссия АН СССР под председательством академика Келдыша приняла машину МЭСМ , которая была передана в эксплуатацию. В конце 1948 года сотрудники Энергетического института им. Крижижановского И. С. Брук и Б. И. Рамеев получают авторское свидетельство на ЭВМ с общей шиной, а в 1950— 1951 гг. создают её. В этой машине впервые в мире вместо электронных ламп используются полупроводниковые (купроксные) диоды. С 1948 г. Брук вёл работы по электронным ЦВМ и управлению с применением средств вычислительной техники. В начале 1949 года в Москве на базе завода САМ были созданы СКБ-245 и НИИ Счетмаш. .