История вычислительной техники Выделяют четыре этапа развития

История вычислительной техники

Выделяют четыре этапа развития вычислительной техники: l l Домеханический — с 40 -30 -го тысячелетия до н. э. Механический — с середины XVII в. Электромеханический — с 90 -х годов XIX в. Электронный — со второй половины 40 -х годов XX в.

Домеханический этап развития вычислительной техники

Древние средства счета ¡ Пальцы рук. Считали на пальцах одной руки, затем второй, на ногах, а когда не хватало пальцев рук и ног, на пальцах других людей. ¡ Узелки (квипу или квипус). Узелки могли быть двойными, тройными и четверными, они завязывались один на другом. И образовывали целую бахрому. Простой узел равнялся 10, двойной — 100, тройной — 1000. Чтобы не забыть, что считали, веревку красили. Счетные узелки считались неприкосновенными. Тот, кто завязывал или развязывал узелок, не имея на то права, заслуживал смерти. ¡ Бирки (зарубки). На деревянные палочки наносились зарубки. Бирка раскалывалась на две части так, чтобы раскол шел по зарубкам. Одну половину брал должник, другую тот, кто давал в долг. Когда приходило время платежа, люди встречались, и складывали обе половинки.

Первые счетные приборы Абак или Саламинская доска — счётная доска, применявшаяся для арифметических вычислений. Доска абака была разделена линиями на полосы, счёт осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов. Абак и его «родственники» : ¡ Саламинская доска (Древняя Греция) – IV-V в. до. н. э. ¡ Абак (Древний Рим) – V-VI в. н. э. ¡ Суань-пань (Китай) – VI в. н. э. ¡ Соробан (Япония) - XV-XVI в. н. э. ¡ Счеты (Россия) – XVI-XVII в. н. э.

Палочки Непера и логарифмическая линейка Прообразом логарифмической линейки являются палочки Непера (1617), названные в честь их автора шотландского математика Джона Непера и представляющие собой набор сегментированных палочек, которые можно было располагать таким образом, что при сложении чисел, в прилегающих друг к другу по горизонтали палочках, получался результат их умножения. Логарифмическая линейка (1623) — аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень и вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логарифмов, тригонометрических функций и др. Принцип действия логарифмической линейки основан на том, что умножение и деление чисел заменяется соответственно сложением и вычитанием их логарифмов.

Механический этап развития вычислительной техники Под механическим вычислительным устройством понимается устройство, построенное на механических элементах и обеспечивающее автоматическую передачу из низшего разряда в высший.

Вильгельм Шиккард Первая механическая счетная машина была изготовлена 1623 г. профессором математики Вильгельмом Шиккардом. Это была 6 - разрядная машина, состоявшая из трех узлов: 1. устройства сложения-вычитания 2. множительного устройства 3. блока записи промежуточных результатов в Сумматор был выполнен на традиционных зубчатых колесах, имевших кулачки для передачи в соседний разряд единицы переноса. Во множителе был применен метод «решетки» , когда при помощи «насаженной» на валы зубчатой «таблицы умножения» происходит перемножение каждой цифры первого сомножителя на каждую цифру второго, после чего со сдвигом складываются все эти частные произведения. Но машина Шиккарда сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины, изготовленной в 1642 г. Блезом Паскалем.

Блез Паскаль Француз Блез Паскаль создал суммирующую машину «Паскалину» в 1642 г. Машина представляла собой механическое устройство в виде ящичка с многочисленными связанными одна с другой шестерёнками. Складываемые числа вводились в машину при помощи соответствующего поворота наборных колёсиков. На каждое из этих колёсиков, соответствовавших одному десятичному разряду числа, были нанесены деления от 0 до 9. При вводе числа, колесики прокручивались до соответствующей цифры. Поворот колеса на один зубец соответствует увеличению значения разряда на единицу, а при полном обороте колеса специальный механизм поворачивает следующее колесо ровно на один зубец. Ответ появлялся в верхней части металлического корпуса. Вращение колёс было возможно лишь в одном направлении, исключая возможность непосредственного оперирования отрицательными числами.

Готфрид Вильгейм Лейбниц Немецкий философ, математик, физик Вильгейм Лейбниц создал «ступенчатый вычислитель» (Арифмометр) - счетную механическую машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать и делить. При этом использовалась двоичная система счисления. Сложение чисел выполнялось при помощи связанных друг с другом колёс. Добавленная в конструкцию движущаяся часть и специальная рукоятка, позволявшая крутить ступенчатое колесо (в последующих вариантах машины — цилиндры), помогали ускорить повторяющиеся операции сложения, при помощи которых выполнялось деление и перемножение чисел. Необходимое число повторных сложений выполнялось автоматически.

Жозеф Жаккар В 1802 г. французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал первый образец машины, управляемой перфокартой. Перфокарта (перфорационная карта) – карточка с пробитыми в ней в определенном порядке отверстиями, несущими закодированную информацию. Машина Жаккара облегчала процесс производства тканей со сложным узором. Для задания узора на ткани использовались ряды отверстий на перфокартах, а нить поднималась или опускалась в соответствии с наличием или отсутствием отверстий. Например, если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Работа станка программировалась при помощи целой колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока. Ткацкий станок Жаккара

Чарльз Бэббидж В 1822 г. английский математик Чарльз Бэббидж построил пробную модель Разностной машины, способной рассчитывать и печатать большие математические таблицы. Работа модели основывалась на принципе, известном в математике как "метод конечных разностей": при вычислении многочленов используется только операция сложения и не выполняется умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. При этом предусматривалось применение десятичной системы счисления, а не двоичной, как в современных компьютерах. Однако из-за нехватки средств эта машина не была закончена, и сдана в музей Королевского колледжа в Лондоне, где хранится, и по сей, день.

Чарльз Бэббидж В 1834 г. Бэббидж приступил к новому проекту – созданию Аналитической машины, которая должна была выполнять вычисления без участия человека, т. е. при помощи перфокарт. В аналитической машине Бэббидж предусмотрел следующие части: 1. 2. 3. 4. Вычислительная машина Бэббиджа склад (store) фабрика или мельница (mill) управляющий элемент (control) устройства ввода/вывода информации Склад предназначался для хранения значений переменных, с которыми производятся операции, а так же результатов операций. Мельница должна была производить операции над переменными, а так же хранить в регистрах значение переменных, с которыми в данный момент осуществляет операцию. Третье устройство, которому Бэббидж не дал названия, осуществляло управление последовательностью операций, помещением переменных и извлечением их из склада, а так же выводом результатов. 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.

Ада Лавлейс В 1842 г. описала работу машины Бэббиджа и создала для нее первую программу, ее принято считать первым программистом

Электромеханический этап

Герман Холлерит Первый счетно-аналитический комплекс был создан в США Холлеритом в 1887 г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Табулятор— электромеханическая машина, предназначенная для автоматической обработки (суммирования и категоризации) числовой и буквенной информации, записанной на перфокартах, с выдачей результатов на бумажную ленту или специальные бланки. Управление механическими счетчиками и сортировкой осуществлялось электрическими импульсами, возникающими при замыкании электрической цепи при наличии отверстия в перфокарте. Импульсы использовались и для ввода чисел, и для управления работой машины. Благодаря этому машина Г. Холлерита была признана первой электромеханической счетной машиной с программным управлением.

Конрад Цузе В 1938 г. немецкий инженер Цузе разработал первую двоичную цифровую машину Z-1. В ней широко использовались электромеханические реле, приводимые в действие электрическим током. 1940 г. промежуточная модель Z-2. 1941 г. – модель Z-3, которая стала первой в истории построенной и работающей программно-управляемой универсальной вычислительной машиной. Машина была собрана на обычных телефонных реле (2600 шт. ), оперативная память составляла 22 -разрядных слова. Управление осуществлялось от 8 -дорожечной перфоленты, в качестве которой применялась обычная кинопленка. Система команд одноадресная, использовалась двоичная система счисления, но операции условной передачи управления в машине не было. Ввод исходных данных осуществлялся клавиатурой, вывод — на световое табло из лампочек. Скорость работы: сложение 0. 3 с. умножение 4 -5 с.

Говард Эйкен В 1944 г. американец Говард Эйкен на одном из предприятий фирмы ІВМ построил вычислительную машину MARK -I. Для представления чисел использовались механические элементы – счетные колеса, а для управления применялись электромеханические реле. Программа обработки данных вводилась с перфоленты. Емкость памяти - 132 слова. Наряду с четырьмя действиями арифметики выполнялись операции вычисления синуса, логарифма, антилогарифма. Сложение выполнялось за 0. 3 с. , умножение за 5. 7 с. , а деление за 15. 3 с. Машина имела в длину 17 м, в высоту 2. 5 м, весила 5 т, содержала около 750 тыс. деталей, соединенных проводами общей протяженностью около 800 км.

Электронный этап развития вычислительной техники

Электронные вычислительные машины (ЭВМ) С 1943 г. группа специалистов под руководством Г. Эйкена, Дж. Моучли и П. Эккерта в США начала конструировать вычислительную машину ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) на основе электронных ламп Электронная лампа - электровакуумный прибор, действие которого основано на изменении потока электронов (движущихся в вакууме) электрическим полем, формируемым с помощью электродов 1949 г. английский компьютер EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) – первая машина с хранимой программой В 1951 г. советские ученые С. А. Лебедев, Б. Я. Базилевский, И. С. Брук, Б. И. Рамеев, В. А. Мельников, М. А. Карцев, А. Н. Мямлин и др. выпустили первую советскую МЭСМ (Малая электронно-счётная машина) В 1952 г. - введена в эксплуатацию советская БЭСМ (Большая (или Быстродействующая) электронно-счётная машина)– самая быстродействующая машина в Европе Назад С. А. Лебедев