Краткая история развития ИТ. Первые ЭВМ. Поколения

Краткая история развития ИТ. Первые ЭВМ. Поколения ЭВМ. Вклад отечественных ученых и инженеров в развитие вычислительной техники. Академик С. А. Лебедев.

Основные даты Ø 500 г. н. э. Изобретены счеты (абак) - инструмент вычислений, состоящий из костяшек, нанизанных на стержни. Стержни представляли собой разряды системы счисления: каждая костяшка на первом стержне имеет достоинство 1, на втором - 10 и так далее. Ø 1620 г. Изобретена логарифмическая линейка. Ø 1642 г. Француз Блез Паскаль (Blaz Pascal) изобрел суммирующую машину. В этой машине каждому десятичному разряду соответствовало колесико с нанесенными на него делениями от 0 до 9. Соседние колесики были механически связаны так, что избыток над 9 колесико передавало следующему, поворачивая его на 1.

Основные даты Ø 1822 г. Англичанин Чарльз Бэббидж (Charles Babbidg) изобрел разностную машину, предназначенную для расчетов и печати больших математических таблиц. В 1834 г. он же изобрел аналитическую машину, производящую вычисления, по набору инструкций, записанных на перфокартах. Ø 1890 г. Американец Герман Холлерит (German Hollerit) изобрел статистический табулятор, с целью ускорить обработку результатов переписи населения. Машина Холлерита имела большой успех, на ее основе было создано преуспевающее предприятие, которое в 1924 г. превратилось в фирму IBM - крупнейшего производителя современной вычислительной техники. Ø 1936 г. Англичанин Алан Тьюринг (Alan Turing) опубликовал основополагающую работу "О вычислимых числах", заложив теоретические основы теории алгоритмов.

Основные даты Ø 1937 г. Джон Атанасов (болгарин по происхождению, живший в США) начал разработку специализированной ВМ, впервые применив электронные лампы (300 ламп). Ø 1938 г. Немецкий инженер Конрад Цузе (Konrad Zuse) построил первый чисто механический компьютер Z 1. Ø 1943 г. Под руководством американца Говарда Айкена (Howard Aiken), по заказу и при поддержке фирмы IBM создан Mark-1 - первый в США программно-управляемый компьютер. Он был построен на электромеханических реле, а программа обработки данных вводилась с перфоленты.

Основные даты Ø 1945 г. Американец Джон фон Нейман (John von Neumann) в отчете "Предварительный доклад о машине Эдвак" сформулировал основные принципы работы и компоненты современного программно-управляемого компьютера. Он определил пять компонент: арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления, память, устройство ввода и устройство вывода информации. С этих пор архитектура подобных компьютеров (подавляющее большинство современных компьютеров) называется фон-неймановской. Ø 1946 г. Американцы Джон Экерт (John Eckert(1919 -95)) и Джон Мочли (John Mauchly(1907 -1980), ) создали первый мощный электронный цифровой компьютер "Эниак" (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator), в 1000 раз более быстродействующий, чем Mark-1.

Ø 1971 году один американский журналист, сотрудник известного журнала "Ридерс дайджест", обнаружил явление, названное им "эффектом Попова". Обследовав энциклопедии, выпущенные в десятке стран Европы, он нашел, что почти в каждой энциклопедии изобретателем радио называется "свой" человек. В итальянской это Гульельмо Маркони, в немецкой - Генрих Герц и Фердинанд Браун, во французской - Эдуард Бранли, в югославской - Никола Тесла. В Большой Советской - разумеется, Александр Попов. И у всех есть для этого определенные основания.

Ø Такая же судьба, видимо, постигнет ЭВМ. Немцы считают первой ЭВМ машину для артиллерийских расчетов, созданную Конрадом Цузе в 1941 году, хотя она работала на электрических реле и была, таким образом, не электронной, а электромеханической. Для американцев это ЭНИАК (1946 год, Дж. Моучли и Дж. Эккерт). Болгары считают изобретателем ЭВМ Джона (Ивана) Атанасова, сконструировавшего в 1941 году в США машину для решения систем алгебраических уравнений. Советский союз тут не имеет никаких претензий: первая наша ЭВМ заработала в 1951 году.

Ø Зато англичане, порывшись в секретных архивах, утверждают сейчас, что первый электронный компьютер был создан в 1943 году в Англии. Он был предназначен для расшифровки переговоров немецкого высшего командования. Это оборудование считалось настолько секретным, что после войны оно было уничтожено по приказу Черчилля, и даже чертежи сожжены, чтобы секрет не попал в руки русских агентов.

Atanasoff Berry Computer Ø В 1937 году американский физик болгарского происхождения профессор федерального колледжа Айовы Джон Ф. Атанасов сформулировал, а в 1939 году опубликовал окончательный вариант своей концепции современной вычислительной машины: 1. В своей работе компьютер будет использовать электричество и достижения электроники. 2. Вопреки традиции его работа будет основана на двоичной, а не на десятичной системе счисления. 3. Основой запоминающего устройства послужат конденсаторы, содержимое которых будет периодически обновляться во избежание ошибок. 4. Расчет будет проводиться с помощью логических, а не математических действий. В 1939 году Атанасов вместе со своим ассистентом Клиффордом Э. Берри построил и испытал первую вычислительную машину, предназначенную для решения больших систем линейных уравнений. Они решили назвать ее АВС (Atanasoff Berry Computer)

Atanasoff Berry Computer Общий вид компьютера Атанасова- Берри

ENIAC Ø В 1943 году Главное управление артиллерии США заключило с университетом Пенсильвании контракт на разработку и постройку специальной электронно-вычислительной машины, предназначенной для автоматического расчета баллистических таблиц. Руководителем проекта был назначен профессор факультета электротехники Пенсильванского универсистета Джон Мочли, а главным инженером - молодой ученый и настоящий энтузиаст от электроники Джон Преспер Эккерт. Официальное же представление построенного ими при содействии 10 инженеров и 200 техников "Электронно- цифрового интегратора и вычислителя" (Electronical Numerical Integrator and Calculator, сокращенно - ENIAC) состоялось 14 февраля 1946 года. В конструкции ENIAC'а использовалось более 18 тыс. вакуумных ламп и порядка 1500 реле, машина занимала отдельное помещение площадью в 85 квадратных метров, весила 30 тонн и потребляла 150 киловатт энергии

ENIAC Ø Время сложения - 200 мкс, умножения - 2800 мкс и деления - 24000 мкс. Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов. Общая стоимость базовой машины - 750000 долларов. Стоимость включала дополнительное оборудование, магнитные модули памяти (по цене 29706, 5 доллара) и аренду у IBM (по 82, 5 доллара в месяц) устройства считывания перфокарт (125 карт в минуту). Она также включала и арендную плату (по 77 долларов в месяц) за IBM-перфоратор (100 карт в минуту). Потребляемая мощность ENIAC -174 к. Вт. Занимаемое пространство - около 300 кв. м.

ENIAC Ø Внутри американского компьютера ENIAC было 17468 радиоламп. На поиск сгоревших у технического персонала уходила большая часть рабочего времени. Фото: US Army

ENIAC Первые в мире программисты Betty Jean Jennings и Fran Bilas Betty Jeanings Bartik (born December 27, 1924)— за работу в качестве одного из первых программистов в 2008 году награждена медалью «Пионер компьютерной техники» (Computer Pioneer)

Ø Sixty-four years ago, the 20 -year-old Betty Jean Jennings (Bartik) answered the Army’s call for women math majors to calculate ballistics trajectories by hand for the Army’s Ballistics Research Lab (now Army Research Labs). Their job title was “Computer”. A few months later, she volunteered to run the first electronic computer, the Electronic Numeric Integrator and Computer (ENIAC). It was a tremendous success because it could calculate trajectories faster than a speeding bullet. She led the programming effort to turn the ENIAC into a stored program computer. She went on to program the Binary Automatic Computer (BINAC), and do logical design on the Universal Automatic Computer (UNIVAC), the first commercial computer.

Первое поколение ЭВМ (1948 — 1958 гг. ) Ø Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. . Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2— 3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти — 2 К или 2048 машинных слов (1 K=1024) длиной 48 двоичных знаков. В 1958 г. появилась машина M-20 с памятью 4 К и быстродействием около 20 тысяч операций в секунду

Первое поколение ЭВМ (1948 — 1958 гг. )

Триггер

Второе поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг. ) Ø Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Ø 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. быстродействие порядка 20— 30 тысяч операций в секунду и оперативную память—соответственно 8 К, 16 К и 32 К. Среди машин второго поколения особо выделялась БЭСМ- 6, обладающая быстродействием около миллиона операций в секунду и оперативной памятью от 32 К до 128 К Ø 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. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т. д.

Второе поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг. ) БЭСМ-6

Лампы, транзисторы, микросхемы

Третье поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг. ) Ø Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). 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.

Ø Если простейшие чипы состояли из десятка элементов, то к 1970 г. микросхемы включали до 10 тыс. элементов, а после 50 лет развития, сегодня – свыше десяти миллиардов. Ø Этот прогресс сопровождался также быстрым удешевлением электронных устройств: если в 1958 г. один транзистор стоил около $10, то сегодня приблизительно за ту же цену можно купить микросхему с более чем ста миллионами транзисторов.

IBM System/360 (S/360) Ø IBM System/360 (S/360) — это семейство компьютеров класса мейнфреймов, которое было анонсировано 7 апреля 1964 года. Это был первый ряд компьютеров, в котором проводилось чёткое различие между архитектурой и реализацией. Ø В отличие от предыдущих серий, IBM создала линейку компьютеров, от малых к большим, от низкой к высокой производительности, все модели которой использовали один и тот же набор команд (с двумя исключениями из правила — для специфичных рынков). Эта особенность позволяла заказчику использовать недорогую модель, после чего обновиться до более крупной системы, с ростом компании — без необходимости переписывать программное обеспечение. Для обеспечения совместимости, IBM впервые применила технологию микрокода, который применялся во всех моделях серии кроме самых старших.

IBM System/360 (S/360) Ø IBM System/360 (S/360)

Сергей Алексеевич Лебедев(2 ноября 1902 г. — 3 июля 1974 г. )

Сергей Алексеевич Лебедев Ø С. А. Лебедев родился 2 ноября 1902 года в Нижнем Новгороде. В 1921 году Лебедев поступил учиться в МВТУ на электротехнический факультет, который закончил в 1928 году, став инженером-электриком. Результаты его дальнейших работ были использованы при эксплуатации отечественных электростанций и высоковольтных линий передач. В 1939 году Лебедев защитил докторскую диссертацию по теории искусственной устойчивости энергосистем.

Сергей Алексеевич Лебедев Ø Во время войны Лебедев занимался разработкой самонаводящихся торпед, разработал систему стабилизации танкового орудия прицеливании. За эту работу Лебедев был награжден орденом Трудового Красного Знамени и медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941— 1945 годов» . Ø В 1945 году Лебедев избирается действительным членом АН УССР и становится директором Института Электротехники АН УССР. В конце 1947 года в этом институте стал создаваться макет цифровой электронной счетной машины (МЭСМ), пробный пуск которого состоялся 6 ноября 1950 года. Во время демонстрации машина вычисляла факториалы натуральных чисел и решала уравнение параболы.

Ø Одновременно Лебедев в лаборатории № 1 ИТМ и ВТ в Москве работал над созданием БЭСМ — быстродействующей электронной счетной машины. Лебедев сам разработал структуру БЭСМ и составил план реализации проекта ее разработки, он постоянно контролировал ход выполнения этого проекта, который был успешно завершен в апреле 1953 года.

Ø В июне 1953 года Лебедев был назначен директором ИТМ и ВТ, который с 1975 года носит его имя. 23 октября 1953 года Лебедев был избран действительным членом Академии наук СССР по Отделению физико- математических наук. Он стал первым академиком по специальности «счетные устройства» . За создание БЭСМ Лебедев в 1954 году был награжден орденом Ленина, а в 1956 году ему было присвоено звание Героя Социалистического труда.

Ø После создания в феврале 1955 года Вычислительного центра АН СССР перед ИТМ и ВТ была поставлена задача подготовить БЭСМ к серийному выпуску. Машинами БЭСМ-2 были оснащены практически все крупные вычислительные центры страны. На БЭСМ-2 осуществлялись расчеты при запусках искусственных спутников Земли и первых космических кораблей с человеком на борту.

Ø С целью привлечения внимания к научным и техническим достижениям нашей страны в октябре 1955 года в Дармштадте (ФРГ) на Международной конференции по электронным счетным машинам зарубежным специалистам был прочитан доклад Лебедева о БЭСМ. Это доклад произвел сенсацию: БЭСМ оказалась лучшей ЭВМ в Европе! Ø После успеха БЭСМ Лебедев начал продумывать принципы и архитектуру новой ЭВМ М-20, которая должна была стать самой быстродействующей в мире. Для работы с этой ЭВМ были написаны многие учебники, а в программу ВУЗов были включены курсы по изучению М-20 и программирования для нее.

Ø Вершиной работы Лебедева по созданию универсальных ЭВМ стала самая известная в мире отечественная ЭВМ БЭСМ- 6 (1967 год). По результатам работы над БЭСМ-6 Лебедев с группой сотрудников ИТМ и ВТ, в которую входили будущий академик В. А. Мельников и будущий главный конструктор модульного конвейерного процессора (лучшей ЭВМ России 90 -х годов) А. А. Соколов, получил Государственную премию.

Медаль «Пионер компьютерной техники» (Computer Pioneer) — самая престижная награда Всемирного компьютерного сообщества. Учреждена в 1981 году. Условие награждения: главный вклад был сделан не менее 15 лет назад. Описание: На лицевой стороне медали выполнен барельеф Чарльза Бэббиджа, на оборотной — формула награждения.

ЭВМ в АПИ Ø Весной 1962 года группа преподавателей кафедры высшей математики Шукис А. А. , Ощепкова Н. П. , а также инженеры Сапожников В. Н. и Итушев Б. И. поехали в Минск осваивать электронно- вычислительную технику. В декабре 1962 года в 207 аудитории недостроенного нового корпуса Алт. ПИ была установлена электронно-вычислительная машина "МИНСК - 14" - первая в Барнауле. Память этой ЭВМ - 2048 ячеек, быстродействие - 2000 операций в секунду. Уже в январе машина начала работать. Программу можно было набирать только с пульта и результаты счета тоже выдавать на пульт, так как внешние устройства еще не работали.

Ø Главный корпус АПИ 1965 г.

Ø Betty Jean Jennings Bartik Ø 2008 Computer Pioneer Recipient _________________________ Ø Ø Ø “For pioneering work as one of the first Ø programmers, including co-leading the programmers, Ø first teams of ENIAC programmers, programmers, Ø and pioneering work on BINAC and Ø UNIVAC I” Ø Ø Ø Betty Jean Jennings Bartik holds a B. S. in Mathematics from Northwest Missouri State Teachers College (now Northwest Missouri State University), an M. S. in English from the University of Pennsylvania, and an honorary Doctor of Science from Northwest also established the Jean Jennings Bartik Computing Museum to house a history of computing, its emphasis is on PCs, Digital’s PDP-11, ENIAC, BINAC and Univac. Northwest became the first electronic campus in 1987 and is now leading the way with electronic textbooks. Along with the other ENIAC Programmers, Ruth Lichterman (Teitelbaum), Frances “Betty” Snyder (Holberton), Marlyn Westcoff (Meltzer), Kathleen Mc. Nulty (Mauchly) (Antonelli) and Frances Bilas (Spence), Jean was inducted into the Women in Technology International (WITI) Hall of Fame in 2002. She became a Fellow of The Computer History Museum in 2008. She also received the Korenman Award by the Multinational Development of Women in Technology (MDWIT) this year. Sixty-four years ago, the 20 -year-old Betty Jean Jennings (Bartik) answered the Army’s call for women math majors to calculate ballistics trajectories by hand for the Army’s Ballistics Research Lab (now Army Research Labs). Their job title was “Computer”. A few months later, she volunteered to run the first electronic computer, the Electronic Numeric Integrator and Computer (ENIAC). It was a tremendous success because it could calculate trajectories faster than a speeding bullet. She led the programming effort to turn the ENIAC into a stored program computer. She went on to program the Binary Automatic Computer (BINAC), and do logical design on the Universal Automatic Computer (UNIVAC), the first commercial computer. Ms. Bartik’s career continued with pioneering work at Remington Rand, Auerbach Publishers and Honeywell. The Army never introduced or credited the ENIAC women. Discovered in 1985 by Kathy Kleiman, belated recognition came to Ms. Bartik and the ENIAC Programmers along with documentation of their historic work. More information about Ms. Bartik, and the ENIAC Programmers documentary, together with stunning 1946 pictures, can be found at the ENIAC Programmers Project website, www. eniacprogrammers. org.