Первым устройством, предназначенным для облегчения счета, были счеты. С помощью костяшек счетов можно было совершать операции сложения и вычитания и несложные умножения.

1642 г. -- французский математик Блез Паскаль сконструировал первую механическую счетную машину «Паскалина», которая могла механически выполнять сложение чисел.

1673 г. -- Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия.

Первая половина XIX в. -- английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер. Бэббидж называл его аналитической машиной. Он определил, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Компьютер по Бэббиджу -- это механическое устройство, программы для которого задаются посредством перфокарт -- карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).

1941 г. -- немецкий инженер Конрад Цузе построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле.

1943 г. -- в США на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал компьютер под названием «Марк-1». Он позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра), и использовался для военных расчетов. В нем использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. «Марк-1» имел размеры: 15 * 2--5 м и содержал 750 000 деталей. Машина была способна перемножить два 32-разрядных числа за 4 с.

1943 г. -- в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Проспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAC на основе электронных ламп.

1945 г. -- к работе над ENIAC был привлечен математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. В своем докладе фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т. е. универсальных вычислительных устройств. До сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил Джон фон Нейман.

1947 г. -- Экертом и Мочли начата разработка первой электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый образец машины (UNIVAC-1) был построен для бюро переписи США и пущен в эксплуатацию весной 1951 г. Синхронная, последовательного действия вычислительная машина UNIVAC-1 была создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC. Работала она с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство емкостью 1000 12-разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки.

1949 г. -- английским исследователем Морнсом Уилксом построен первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана.

1951 г. -- Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации, В машине «Whirlwind-1» впервые была применена память на магнитных сердечниках. Она представляла собой 2 куба с 32-32-17 сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16-разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на четность.

1952 г. -- фирма IBM выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12 000 диодов. Усовершенствованный вариант машины IBM 704 отличался высокой скоростью работы, в нем использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой.

После ЭВМ IBM 704 была выпущена машина IBM 709, которая в архитектурном плане приближалась к машинам второго и третьего поколений. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода -- вывода.

1952 г. -- фирма Remington Rand выпустила ЭВМ UNIVAC-t 103, в которой впервые были применены программные прерывания. Сотрудники фирмы Remington Rand использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием «Short Code» (первый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Мочли).

1956 г. -- фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти -- дисковые запоминающие устройства (ЗУ), значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC. Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12000 об. /мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10 000 знаков каждая.

1956 г. -- фирма Ferranti выпустила ЭВМ «Pegasus», в которой впервые нашла воплощение концепция регистров общего назначения (РОН). С появлением РОН устранено различие между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров-аккумуляторов.

1957 г. -- группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН. Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров.

1960-е гг. -- 2-е поколение ЭВМ, логические элементы ЭВМ реализовываются на базе полупроводниковых приборов-транзисторов, развиваются алгоритмические языки программирования, такие как Алгол, Паскаль и другие.

1970-е гг. -- 3-е поколение ЭВМ, интегральные микросхемы, содержащие на одной полупроводниковой пластине тысячи транзисторов. Начали создаваться ОС, языки структурного программирования.

1974 г. -- несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера -- устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя.

1975 г. -- появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800 на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер имел оперативную память всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали.

Конец 1975 г. -- Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, позволивший пользователям просто общаться с компьютером и легко писать для него программы.

Август 1981 г. -- компания IBM представила персональный компьютер IBM PC. В качестве основного микропроцессора компьютера использовался 16-разрядный микропроцессор Intel-8088, который позволял работать с 1 мегабайтом памяти.

1980-е гг. -- 4-е поколение ЭВМ, построенное на больших интегральных схемах. Микропроцессоры реализовываются в виде единой микросхемы, Массовое производство персональных компьютеров.

1990-е гг. -- 5-е поколение ЭВМ, сверхбольшие интегральные схемы. Процессоры содержат миллионы транзисторов. Появление глобальных компьютерных сетей массового пользования.

2000-е гг. -- 6-е поколение ЭВМ. Интеграция ЭВМ и бытовой техники, встраиваемые компьютеры, развитие сетевых вычислений.

Эпоха первопроходцев

1942 Алан Тьюринг в Блетчли Парке произвёл расшифровку кодов шифровальной машины Энигма.

· 25 декабря в лаборатории С. А. Лебедева (на базе киевского Института электротехники АН УССР) введена в эксплуатацию Малая электронная счётная машина.

· Морис Уилкс изобретает микрокод.

· Алан Тьюринг разрабатывает на бумаге первую программу, способную сыграть полную игру в шахматы.

· Джон Преспер Экерт и Джон Уильям Мочли создали компьютер UNIVAC I.

1953 Первый компьютер для научных расчётов IBM 701 и первый массовый компьютер IBM 650.

1954 Разработка Фортрана, первого языка программирования, имеющего транслятор на компьютере.

1956 Первый жёсткий диск IBM RAMAC 305 (1956)

1957 Артур Норман Приор разработал основы темпоральной логики.

· Аллен Ньюэлл и Герберт Саймон разработали программу «Универсальный решатель проблем».

· Кеннет Айверсон разработал язык программирования АПЛ.

· Разработан первый компьютер на транзисторах Control Data 1604.

1958 Изобретена интегральная схема: Роберт Нойс и Джек Килби

· Разработан язык программирования Лисп: Джон Маккарти

· Разработан язык программирования Алгол: Алан Перлис

1959 Разработан язык программирования КОБОЛ.

1961 Чарльз Хоар разработал алгоритм быстрой сортировки.

· Дэвид Пауль Грегг запатентовал оптический диск.

1963 Дуглас Энгельбарт изобрёл компьютерную мышь.

· Айвен Сазерленд разработал первый интерактивный графический пакет «Sketchpad», прообраз будущих САПР.

1964

· Первый суперкомпьютер CDC 6600

· Первый миникомпьютер PDP-8 разработан фирмой DEC.

· Разработан язык программирования BASIC.

1965

· Чарльз Бахман создаёт теорию сетевых СУБД и разрабатывает одну из первых СУБД.

· Гордон Мур формулирует закон Мура: «Число транзисторов на кристалле будет удваиваться каждые 24 месяца».

1966 Компьютер IBM 360 (1966)

· Компания Xerox начала выпуск первых компьютерных мышей.

· Стивен Крей основал Общество любителей компьютеров.

1967

· Роберт Флойд разрабатывает методы формальной верификации программ.

1968

· Джозеф Ликлайдер и Роберт Тэйлор публикуют статью The Computer as a Communications Device (Компьютер как устройство общения), предсказывающую появление интернета. В статье представлена концепция сообщества по интересам.

· Роберт Нойс и Гордон Мур основали корпорацию Intel.

· Дуглас Энгельбарт демонстрирует графическую среду с компьютерной мышью.

· Hewlett-Packard выпускает первый программируемый калькулятор HP9100, использовающий обратную польскую нотацию.

1969

· Марвин Минский и Сеймур Паперт демонстрируют искусственную нейронную сеть на перцептронах.

· Кен Томпсон и Деннис Ритчи разработали ОС Unix.

· Никлаус Вирт разрабатывает язык программирования Паскаль.

· Изобретение лазерного принтера в компании Xerox.

1970

· Компания Intel выпускает первую полупроводниковую интегральную схему памяти, DRAM-память (Intel 1103).

· Основание научно-исследовательского центра Xerox PARC.

· Фирма Sharp освоила выпуск карманных калькуляторов.

Начало эры микрокомпьютеров

1971

· Марциан Хофф разрабатывает первый 4-битный микропроцессор Intel 4004.

· Джеймс Фергасон разрабатывает жидкокристаллический дисплей.

1972 Кен Томпсон и Деннис Ритчи разработали язык программирования Си.

1974

Микрокомпьютер Альтаир 8800 с интерпретатором языка Altair BASIC (1974)

· Первый 8-битный центральный процессор Intel 8008.

1975

· Билл Гейтс и Пол Аллен основали фирму Microsoft.

· IBM выпускает на рынок IBM 5100 - нечто среднее между программируемым калькулятором и персональным компьютером. Программировался на BASIC и APL.

1976 Первый ПК Apple I, разработка Стива Джобса и Стива Возняка (1976)

· Стив Джобс и Стив Возняк основали корпорацию Apple и начали выпуск Apple I.

· Шун-ичи Ивасаки предложил перпендикулярный способ записи данных на винчестер.

1977 Появившийся в 1977 году Apple II предлагал пользователям интегрированную клавиатуру, цветную графику, звук, пластиковый корпус, восемь слотов расширения и два дисковода.

· Chess стала первой компьютерной программой, выигравшей крупный турнир по шахматам.

· Выпуск ПК Apple II компании Apple (MOS Technology 6502 @ 1MHz, 280x172x6 монитор).

· Компания Atari выпустила первую приставку с играми на картриджах Atari VCS, позже переименованная в Atari 2600.

1978 Intel выпустила первый 16-битный центральный процессор Intel 8086.

1980 Изобретение компакт-диска (CD)

1981

· Адам Осборн выпустил «портативный» компьютер Osborne-1 с полным комплектом программного обеспечения.

· Корпорация IBM выпустила свой первый ПК IBM PC, на базе 16-битных процессоров (Intel 8088), но имевший 8-битную шину данных.

· Microsoft: разработка ОС MS-DOS.

1982

· Выход ZX Spectrum от Sinclair Research. Простой и дешевый -- он завоевал титул самого популярного компьютера Европы, приобрел огромную армию поклонников, а своему создателю -- Клайву Синклеру -- принес титул сэра Британской империи. Популярность этой модели привело к выпуску огромного количества клонов этих компьютеров, производимых большим числом производителей по всему миру (в том числе и в СССР), что только увеличило количество поклонников Спектрума. Удивительно, но периодические издания посвященные данному компьютеру выходят до сих пор.

· Выпуск домашнего компьютера Commodore 64. Commodore 64 до сих пор остается самой продаваемой моделью персонального компьютера. В мире продано более 20 000 000 компьютеров этой модели. Интересно, что по сей день этот рекорд не побит (то есть ни одна модель компьютеров до сих пор не смогла превысить этот порог продаж).

· Корпорация IBM выпустила ПК IBM PC, полностью на базе 16-битных процессоров Intel 80286, которые очень скоро стали стандартом ПК.

· Microsoft: выпуск ОС MS-DOS.

· Скотт Фальман изобретает смайлики.

1983

· Разработка языков программирования C++ и Turbo Pascal.

· Министерство обороны США делит сеть ARPANET на две ветви: одна из них для гражданских применений, а другая для военных целей.

· Протокол TCP/IP заменяет NCP, и термин «интернет» закрепляется за сетью ARPANET.

· Стандартизация языка программирования Ада.

· Основание фирмы Borland.

· Появилась первая версия текстового редактора Word.

· Кризис видеоигровой индустрии 1983 года в США.

· Разработан стандарт для цифрового интерфейса музыкальных инструментов MIDI.

1984 Компьютер Macintosh 128K (1984)

· Apple: выпуск ПК Macintosh и ОС Mac OS.

· Motorola анонсировала выпуск 32-битных микропроцессоров 68020.

· Выпуск первого лазерного принтера компании HP.

1985

Компакт-диск CD-ROM (1985)

· Intel выпустила первый 32-битный центральный процессор Intel 80386.

· Стив Джобс основал компанию NeXT.

· Microsoft: выпуск ОС Windows 1.0.

· Появление CD-ROM.

1986

· Разработка программы дефрагментации дисков Diskeeper.

· Фирма Adobe выпускает векторный графический редактор Adobe Illustrator, в котором впервые использовался язык описания страниц postscript.

1987 Microsoft: выпуск версии 2.0 ОС Windows.

Эпоха интернета и всемирной паутины

1989

· Выпуск ОС NeXTSTEP корпорации NeXT.

· Начало использования интернет-протокола TCP/IP широкой общественностью.

· Intel выпустила 32-битный скалярный x86-совместимый процессор четвёртого поколения Intel i486 (Intel 80486), построенный на гибридном CISC-RISC ядре. Частота процессоров достигла рекордных значений -- 100 МГц.

1990 Первый веб-сервер NeXT Cube Стива Джобса

1991 Linux: разработка первого ядра версии 0.01 ОС Linux.

1993

· Выпуск микропроцессора Pentium компании Intel.

· Microsoft: выпуск ОС Windows NT.

1994 Интернет: разработка браузера Netscape.

1995

· Никлаус Вирт сформулировал закон Вирта: замедление программного обеспечения происходит быстрее, чем рост производительности аппаратных средств.

· Появление DVD.

· Microsoft: выпуск ОС Windows 95.

· Разработан язык программирования Java.

· Компания Intel представила микропроцессор Pentium Pro.

1996

Tux, талисман Linux (1996)

· Microsoft: появился интернет-обозреватель Internet Explorer.

1997

· Первая победа в шахматах компьютерной программы в матче с сильнейшим гроссмейстером, Deep Blue побеждает Гарри Каспарова (2 победы, 3 ничьих и 1 поражение).

· Apple: выход ОС Mac OS 8

1998 Microsoft: выход ОС Windows 98.

2000 Microsoft: выход ОС Windows 2000 и ОС Windows Me.

2001

· Microsoft: выход ОС Windows XP.

· Джимми Уэльс основал фонд Википедия.

· Появились гибкие дисплеи

· Разработана концепция распределенной сети миниатюрных сенсоров: «умная пыль».

2002

· Выпущена версия 1 бесплатного офисного пакета OpenOffice.org.

· Microsoft: выпуск серверной ОС Windows Server 2003.

· Разработан Earth Simulator -- самый быстрый суперкомпьютер с 2002 по 2004 год: NEC для японского агентства аэрокосмических исследований.

· Проекционная клавиатура

2003

· Первый Всемирный саммит по информационному обществу в Женеве.

· Linux: выход версии 2.6 ядра ОС Linux, последней стабильной версии в настоящее время.

· Разработан стереоскопический 3D-дисплей

2004 Портативный ноутбук фирмы IBM (2004)

· Mozilla: выход версии 1.0 свободно распространяемого браузера Mozilla Firefox.

2005

· Вышла версия 2 бесплатного офисного пакета OpenOffice.org. Он стал первым офисным пакетом, основанным на формате OpenDocument.

· Появились ноутбуки на топливных элементах

· Разработан прототип полевого транзистора на одной молекуле

2006

· Microsoft: выход браузера Microsoft Internet Explorer 7.0, переименованный по этому случаю в Windows Internet Explorer.

· Mozilla: выход версии 2.0 браузера Mozilla Firefox.

· Разработан терагерцовый транзистор.^[13]

· Разработан эмиссионный дисплей на углеродных нанотрубках.

2007

· Microsoft: выпуск ОС Windows Vista.

· Суперкомпьютер Blue Gene/P производительностью 1 петафлопс (квадриллион операций в секунду).^[15]

· Появились компьютерные системы распознавания лиц, превосходящие возможности человека

2008

· Apple: выход ультрапортативного ноутбука MacBook Air и цифрового сетевого мультимедийного проигрывателя Apple TV.

· Microsoft: Билл Гейтс покидает пост председателя совета директоров корпорации Microsoft.

· Microsoft: выпуск ОС Windows Server 2008.

· Суперкомпьютер IBM Roadrunner превысил производительность в 1 петафлоп (квадриллион операций в секунду) и стал самым быстрым компьютером в мире.

2009

· Microsoft выпускает ОС Windows 7

· Виртуализация серверов и систем хранения.

· Суперкомпьютер Cray XT5 (Jaguar) стал самой производительной в мире компьютерной системой.

2011 Ушел из жизни Стив Джобс, основатель корпорации Apple

Поколения современных ЭВМ

Историю развития современных ЭВМ разделяют на 4 поколения. Но деление компьютерной техники на поколения -- весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования. Этот прогресс показан в данной таблице:

I поколение (до 1955 г.)

Все ЭВМ I-го поколения функционировали на основе электронных ламп, что делало их ненадежными - лампы приходилось часто менять. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.

Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства, оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.

Эти неудобства начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Основные компьютеры первого поколения

1946 г. ЭНИАК

В 1946 г. американские инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж. У. Моучли в Пенсильванском университете сконструировали, по заказу военного ведомства США, первую электронно-вычислительную машину - “Эниак” (Electronic Numerical Integrator and Computer), которая предназначалась для решения задач баллистики. Она работала в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1", выполняя за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м. в длину, объём - 85 м³., вес - 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и 1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.

1949 г. ЭДСАК.

Первая машина с хранимой программой - ”Эдсак” - была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г. Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных линиях задержки. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения - 8,5 мс.

1951 г. МЭСМ

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ - Малой электронной счетно-решающей машины (МЭМС). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.

1951 г. UNIVAC-1. (Англия)

В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) - первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.

1952-1953 г. БЭСМ-2

Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина) с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами. Оперативная память на электронно-акустических линиях задержки - 1024 слова, затем на электронно-лучевых трубках и позже на ферритовых сердечниках. ВЗУ состояло из двух магнитных барабанов и магнитной ленты емкостью свыше 100 тыс. слов.

II поколение (1958-1964)

В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работал с большей скоростью.

Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты ("БЭСМ-6", "Минск-2","Урал-14") и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.

Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно-совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

вычислительный техника компьютер цифровой

III поколение (1964-1972)

В 1960 г. появились первые интегральные системы (ИС), которые получили широкое распространение в связи с малыми размерами, но громадными возможностями. ИС - это кремниевый кристалл, площадь которого примерно 10 мм². 1 ИС способна заменить десятки тысяч транзисторов. 1 кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 млн. операций в секунду.

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.

Машины третьего поколения -- это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения -- семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

IV поколение (с 1972 г. по настоящее время)

Четвёртое поколение -- это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года. Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров.

В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см².). БИСы применялись уже в таких компьютерах, как “Иллиак”, ”Эльбрус”, ”Макинтош ”. Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Емкость ОЗУ возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Ёмкость оперативной памяти порядка 1 - 64 Мбайт. Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) -- ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров, создав первые персональные компьютеры- IBM PC.

Персональный компьютер

Персональный Компьютер, компьютер, специально созданный для работы в однопользовательском режиме. Появление персонального компьютера прямо связано с рождением микрокомпьютера. Очень часто термины «персональный компьютер» и «микрокомпьютер» используются как синонимы.

ПК - настольный или портативный компьютер, который использует микропроцессор в качестве единственного центрального процессора, выполняющего все логические и арифметические операции. Эти компьютеры относят к вычислительным машинам четвертого и пятого поколения. Помимо ноутбуков, к переносным микрокомпьютерам относят и карманные компьютеры -- палмтопы. Основными признаками ПК являются шинная организация системы, высокая стандартизация аппаратных и программных средств, ориентация на широкий круг потребителей.

Архитектура персонального компьютера

С развитием полупроводниковой техники персональный компьютер, получив компактные электронные компоненты, увеличил свои способности вычислять и запоминать. А усовершенствование программного обеспечения облегчило работу с ЭВМ для лиц с весьма слабым представлением о компьютерной технике. Основные компоненты: плата памяти и дополнительное запоминающее устройство с произвольной выборкой (РАМ); главная панель с микропроцессором (центральным процессором) и местом для РАМ; интерфейс печатной платы; интерфейс платы дисковода; устройство дисковода (со шнуром), позволяющее считывать и записывать данные на магнитных дисках; съемные магнитные или гибкие диски для хранения информации вне компьютера; панель для ввода текста и данных.

Какими должны быть компьютеры V поколения

Сейчас ведутся интенсивные разработки ЭВМ V поколения. Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.

Начальный этап развития вычислительной техники

Все началось с идеи научить машину считать или хотя бы складывать многоразрядные целые числа. Еще около 1500 г. великий деятель эпохи Просвещения Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства, что явилось первой дошедшей до нас попыткой решить указанную задачу. Первую же действующую суммирующую машину построил в 1642 г. Блез Паскаль - знаменитый французский физик, математик, инженер. Его 8-разрядная машина сохранилась до наших дней.

От замечательного курьеза, каким восприняли современники машину Паскаля, до создания практически полезного и широко используемого агрегата - арифмометра (механического вычислительного устройства, способного выполнять 4 арифметических действия) - прошло почти 250 лет. Уже в начале XIX века уровень развития ряда наук и областей практической деятельности (математики, механики, астрономии, инженерных наук, навигации и др.) был столь высок, что они настоятельнейшим образом требовали выполнения огромного объема вычислений, выходящих за пределы возможностей человека, не вооруженного соответствующей техникой. Над ее созданием и совершенствованием работали как выдающиеся ученые с мировой известностью, так и сотни людей, имена многих из которых до нас не дошли, посвятивших свою жизнь конструированию механических вычислительных устройств.

Еще в 70-х годах нашего века на полках магазинов стояли механические арифмометры и их “ближайшие родственники”, снабженные электрическим приводом - электромеханические клавишные вычислительные машины. Как это часто бывает, они довольно долго удивительным образом соседствовали с техникой совершенно иного уровня - автоматическими цифровыми вычислительными машинами (АЦВМ), которые в просторечии чаще называют ЭВМ (хотя, строго говоря, эти понятия не совсем совпадают). История АЦВМ восходит еще к первой половине прошлого века и связана с именем замечательного английского математика и инженера Чарльза Бэббиджа. Им в 1822 г. была спроектирована и почти 30 лет строилась и совершенствовалась машина, названная вначале “разностной”, а затем, после многочисленных усовершенствований проекта, “аналитической”. В “аналитическую” машину были заложены принципы, ставшие фундаментальными для вычислительной техники.

1. Автоматическое выполнение операций.

Для выполнения расчетов большого объема существенно не только то, как-быстро выполняется отдельная арифметическая операция, но и то, чтобы между операциями не было “зазоров”, требующих непосредственного человеческого вмешательства. Например, большинство современных калькуляторов не удовлетворяют этому требованию, хотя каждое доступное им действие выполняют очень быстро. Необходимо, чтобы операции следовали одна за другой безостановочно.

2. Работа по вводимой “на ходу” программе.

Для автоматического выполнения операций программа должна вводиться в исполнительное устройство со скоростью, соизмеримой со скоростью выполнения операций. Бэббидж предложил использовать для предварительной записи программ и ввода их в машину перфокарты, которые к тому времени применялись для управления ткацкими станками.

3. Необходимость специального устройства - памяти - для хранения данных (Бэббидж назвал его “складом”).

Эти революционные идеи натолкнулись на невозможность их реализации на основе механической техники, ведь до появления первого электромотора оставалось почти полвека, а первой электронной радиолампы - почти век! Они настолько опередили свое время, что были в значительной мере забыты и переоткрыты в следующем столетии.

Впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине XX века. Это стало возможным благодаря использованию наряду с механическими конструкциями электромеханических реле. Работы над релейными машинами начались в 30-е годы и продолжались с переменным успехом до тех пор, пока в 1944 г. под руководством Говарда Айкена - американского математика и физика - на фирме IBM (International Business Machines) не была запущена машина “Марк-1”, впервые реализовавшая идеи Бэббиджа (хотя разработчики, по-видимому, не были с ними знакомы). Для представления чисел в ней были использованы механические элементы (счетные колеса), для управления - электромеханические. Одна из самых мощных релейных машин РВМ-1 была в начале 50-х годов построена в СССР под руководством Н.И. Бессонова; она выполняла до 20 умножений в секунду с достаточно длинными двоичными числами.

Однако, появление релейных машин безнадежно запоздало и они были очень быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надежными.

2. Начало современной истории электронной вычислительной техники

Подлинная революция в вычислительной технике произошла в связи с применением электронных устройств. Работа над ними началась в конце 30-х годов одновременно в США, Германии, Великобритании и СССР. К этому времени электронные лампы, ставшие технической основой устройств обработки и хранения цифровой информации, уже широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.

Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, 1945 - 1946 гг.). Его название по первым буквам соответствующих английских слов означает “электронно-числовой интегратор и вычислитель”. Руководили ее созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт, продолжившие начатую в конце 30-х годов работу Джорджа Атанасова. Машина содержала порядка 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических элементов. Ее энергопотребление равнялось 150 кВт, что вполне достаточно для обеспечения небольшого завода.

Практически одновременно велись работы над созданием ЭВМ в Великобритании. С ними связано прежде всего имя Аллана Тьюринга - математика, внесшего также большой вклад в теорию алгоритмов и теорию кодирования. В 1944 г. в Великобритании была запущена машина “Колосс”.

Эти и ряд других первых ЭВМ не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующих компьютеров качества - программа не хранилась в памяти машины, а набиралась достаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.

Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычислительной техники на начальном этапе ее развития внес один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман. В историю науки навсегда вошли “принципы фон Неймана”. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов - принцип хранимой программы - требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была построена в Великобритании в 1949 г.

В нашей стране вплоть до 70-х годов создание ЭВМ велось почти полностью самостоятельно и независимо от внешнего мира (да и сам этот “мир” был почти полностью зависим от США). Дело в том, что электронная вычислительная техника с самого момента своего первоначального создания рассматривалась как сверхсекретный стратегический продукт, и СССР приходилось разрабатывать и производить ее самостоятельно. Постепенно режим секретности смягчался, но и в конце 80-х годов наша страна могла покупать за рубежом лишь устаревшие модели ЭВМ (а самые современные и мощные компьютеры ведущие производители - США и Япония - и сегодня разрабатывают и производят в режиме секретности).

Первая отечественная ЭВМ - МЭСМ (“малая электронно-счетная машина”) - была создана в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники, впоследствии академика, лауреата государственных премий, руководившего созданием многих отечественных ЭВМ. Рекордной среди них и одной из лучших в мире для своею времени была БЭСМ-6 (“большая электронно-счетная машина, 6-я модель”), созданная в середине 60-х годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР. Кроме машин серии БЭСМ выпускались и ЭВМ других серий - “Минск”, “Урал”, М-20, “Мир” и другие, созданные под руководством И.С. Брука и М.А. Карцева, Б.И. Рамеева, В.М. Глушкова, Ю.А. Базилевского и других отечественных конструкторов и теоретиков информатики.

Когда людям надоело вести счёт при помощи загибания пальцев, они изобрели абак.

Человечество научилось пользоваться простейшими счётными приспособлениями тысячи лет назад. Наиболее востребованной оказалась необходимость определять количество предметов, используемых в меновой торговле. Одним из самых простых решений было использование весового эквивалента меняемого предмета, что не требовало точного пересчёта количества его составляющих. Для этих целей использовались простейшие балансирные весы, которые стали одним из первых устройств для количественного определения массы.

Юпана (абак инков) предположительно использовал числа Фибоначчи

Принцип эквивалентности широко использовался и в другом простейшем счётном устройстве - абак, или счёты. Количество подсчитываемых предметов соответствовало числу передвинутых костяшек этого инструмента.

Сравнительно сложным приспособлением для счёта могли быть чётки, применяемые в практике многих религий. Верующий как на счётах отсчитывал на зёрнах чёток число произнесённых молитв, а при проходе полного круга чёток передвигал на отдельном хвостике особые зёрна-счётчики, означающие число отсчитанных кругов.

С изобретением зубчатых колёс появились и гораздо более сложные устройства выполнения расчётов. Антикитерский механизм, обнаруженный в начале XX века, который был найден на месте крушения античного судна, затонувшего примерно в 65 году до н. э. (по другим источникам в 80 или даже 87 году до н. э.), даже умел моделировать движение планет. Предположительно его использовали для календарных вычислений в религиозных целях, предсказания солнечных и лунных затмений, определения времени посева и сбора урожая и т. п. Вычисления выполнялись за счёт соединения более 30 бронзовых колёс и нескольких циферблатов; для вычисления лунных фаз использовалась дифференциальная передача, изобретение которой исследователи долгое время относили не ранее чем к XVI веку. Впрочем, с уходом античности навыки создания таких устройств были позабыты; потребовалось около полутора тысяч лет, чтобы люди вновь научились создавать похожие по сложности механизмы.

В 1623 году Вильгельм Шиккард придумал «Считающие часы» -- первый механический калькулятор, умевший выполнять четыре арифметических действия. Считающими часами устройство было названо потому, что как и в настоящих часах работа механизма была основана на использовании звёздочек и шестерёнок. Практическое использование это изобретение нашло в руках друга Шиккарда, философа и астронома Иоганна Кеплера.

За этим последовали машины Блеза Паскаля («Паскалина», 1642 г.) и Готфрида Вильгельма Лейбница.

Примерно в 1820 году Charles Xavier Thomas создал первый удачный, серийно выпускаемый механический калькулятор -- Арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. В основном, он был основан на работе Лейбница. Механические калькуляторы, 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.

Джон Непер заметил, что умножение и деление чисел может быть выполнено сложением и вычитанием, соответственно, логарифмов этих чисел. Действительные числа могут быть представлены интервалами длины на линейке, и это легло в основу вычислений с помощью логарифмической линейки, что позволило выполнять умножение и деление намного быстрее. Логарифмические линейки использовались несколькими поколениями инженеров и других профессионалов, вплоть до появления карманных калькуляторов. Инженеры программы «Аполлон» отправили человека на Луну, выполнив на логарифмических линейках все вычисления, многие из которых требовали точности в 3--4 знака.

Для составления первых логарифмических таблиц Неперу понадобилось выполнить множество операций умножения, и в то же время он разрабатывал палочки Непера.

1804: появление перфокарт

В 1804 году Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий 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 1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины, принципы программирования которой напрямую восходят к перфокартам Жаккара.

В 1890 году Бюро Переписи США использовало перфокарты и механизмы сортировки (табуляторы), разработанные Германом Холлеритом, чтобы обработать поток данных десятилетней переписи, переданный под мандат в соответствии с Конституцией. Компания Холлерита в конечном счёте стала ядром IBM. Эта корпорация развила технологию перфокарт в мощный инструмент для деловой обработки данных и выпустила обширную линию специализированного оборудования для их записи. К 1950 году технология IBM стала вездесущей в промышленности и правительстве. Предупреждение, напечатанное на большинстве карт, «не сворачивать, не скручивать и не рвать», стало девизом послевоенной эры.

Во многих компьютерных решениях перфокарты использовались до (и после) конца 1970-х. Например, студенты инженерных и научных специальностей во многих университетах во всём мире могли отправить их программные команды в локальный компьютерный центр в форме набора карт, одна карта на программную строку, а затем должны были ждать очереди для обработки, компиляции и выполнения программы. Впоследствии после распечатки любых результатов, отмеченных идентификатором заявителя, они помещались в выпускной лоток вне компьютерного центра. Во многих случаях эти результаты включали в себя исключительно распечатку сообщения об ошибке в синтаксисе программы, требуя другого цикла редактирование -- компиляция -- исполнение.

Размещено на Allbest.ru