Васьковская Т.В.

История вычислительной техники. Знание истории развития вычислительной техники - необходимый составной элемент компьютерной культуры. Поэтому рассмотрим историю её становления с точки зрения сегодняшнего дня. Основные этапы развития ВТ можно привязать к следующей хронологической шкале: Ручной (домеханический) - до 17 века Механический - с середины 17 века и Электромеханический - с 90-х годов 19 века Электронный - с 40-х годов 20 века

Домеханический период. 1.Счёт на пальцах. Счет на пальцах, несомненно, самый древний и наиболее простой способ вычисления. Обнаруженная в раскопках так называемая "вестоницкая кость" с зарубками, оставленная древним человеком ещё 30 тыс. лет до нашей эры, позволяет историкам предположить, что уже тогда предки современного человека были знакомы с зачатками счета. У многих народов пальцы рук остаются инструментом счета и на более высоких ступенях развития. К числу этих народов принадлежали и греки, сохраняющие счет на пальцах в качестве практического средства очень долгое время. Например, в комедии "Ос" Аристофана (конец V и начало IV века до н. э.) одно из действующих лиц доказывает здесь своему собеседнику

Домеханический период. 2.Счёт на камнях. Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек начал использовать вместо пальцев небольшие камни. Он складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число велико, то подсчитать количество камней на глаз трудно. Поэтому он стал складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины, а из-за того, что на руках десять пальцев, то пирамиду составляли именно десять камней.

Домеханический период. 3.Счёт на абаке. Следующим шагом было создание древнейших из известных счетов - "саламинская доска" по имени острова Саламин в Эгейском море - которые у греков и в Западной Европе назывались "абак", у китайцев - "суан - пан", у японцев - "серобян". Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и камешков (калькулей) в полосковых углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. Эти счеты сохранились до эпохи Возрождения, а в видоизмененном виде сначала как "дощатый щот" и как русские счеты до настоящего времени.

Домеханический период. 4. Палочки Непера. Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером ( гг.). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер изобрел логарифмы.

Домеханический период. 5. Логарифмическая линейка. В 1654 г. Роберт Биссакар, а в 1657 г. независимо С. Патридж (Англия) разработали прямоугольную логарифмическую линейку - это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней. Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся просто, быстро, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых, расчетов.

Механический период. 1. Общая история периода. Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г. профессором математики Вильгельмом Шиккардом ( ).В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации. Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины, изготовленной в 1642 г. Блезом Паскалем ( ), в дальнейшем великим математиком и физиком..

Механический период. 2. Машина Блеза Паскаля. Считается, что первую механическую машину, которая могла выполнять сложение и вычитание, изобрел в 1646 г. молодой 18- летний французский математик и физик Блез Паскаль. Она называется «Паскалина". Формой своей машина напоминала длинный сундучок. Она была достаточно громоздка, имела несколько специальных рукояток, при помощи которых осуществлялось управление, имела ряд маленьких колес с зубьями. Первое колесо считало единицы, второе - десятки, третье - сотни и т.д. Сложение в машине Паскаля производится вращением колес вперед. Двигая их обратно, выполняется вычитание.

Механический период. 3. Машина Готфрида Лейбница. Следующим шагом было изобретение машины, которая могла выполнять умножение и деление. Такую машину изобрел в 1671 г. немец Готфрид Лейбниц. Хоть машина Лейбница и была похожа на "Паскалину", она имела движущуюся часть и ручку, с помощью которой можно было крутить специальное колесо или цилиндры, расположенные внутри аппарата. Такой механизм позволил ускорить повторяющиеся операции сложения, необходимые для умножения. Само повторение тоже осуществлялось автоматически.

Механический период. 4. Перфокарты Жаккара. Французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал первый образец машины, управляемой введением в нее информацией. В 1802 г. он построил машину, которая облегчила процесс производства тканей со сложным узором. При изготовлении такой ткани нужно поднять или опустить каждую из ряда нитей. После этого ткацкий станок протягивает между поднятыми и пущенными нитями другую нить. Затем каждая из нитей опускается или поднимается в определенном порядке и станок снова пропускает через них нить. Этот процесс многократно повторяется до тех пор, пока не будет получена нужная длина ткани с узором. Если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Карта закреплялась на станке в устройстве, которое могло обнаруживать отверстия на карте. Это устройство с помощью щупов проверяло каждый ряд отверстий на карте.

Механический период. 5. Разностная машина Чарльза Беббиджа. В 1822 г. англичанин Чарльз Бэббидж построил счетное устройство, которое назвал разностной машиной. В эту машину вводилась информация на картах. Для выполнения ряда математических операций в машине применялись цифровые колеса с зубьями. Десять лет спустя Бэббидж спроектировал другое счетное устройство, гораздо более совершенное, которое назвал аналитической машиной.

Механический период. 6. Герман Холлерит. В конце XIX в. были созданы более сложные механические устройства. Самым важным из них было устройство, разработанное американцем Германом Холлеритом. Исключительность его заключалась в том, что в нем впервые была употреблена идея перфокарт и расчеты велись с помощью электрического тока. Это сочетание делало машину настолько работоспособной, что она получила широкое применение в своё время. Например, при переписи населения в США, проведенной в 1890 г., Холлерит, с помощью своих машин, смог выполнить за три года то, что вручную делалось бы в течении семи лет, причем гораздо большим числом людей.

Электронно-вычислительный период. 1. Первые электромеханические компьютеры. Идеи создания электронных вычислительных машин возникли в конце 30-х - начале 40-х гг. независимо друг от друга в четырех странах: СССР, США, Великобритании и Германии. Во время второй мировой войны (с 1939 по 1945 г.) были построены несколько первых электро- механических компьютеров: · 1943 г. COLOSSUS-1 Первым электронным компьютером стал английский COLOSSUS-1, использующийся для расшифровки секретного кода, который применяла Германия для передачи сообщений особой важности. · 1942 г. АВС(Atanasoff-Berry Computer).

Электронно-вычислительный период. 2. Аналоговые вычислительные машины(АВМ). В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Достоинства АВМ: · высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала; · простота конструкции АВМ; · лёгкость подготовки задачи к решению; · наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования. Недостатки АВМ: · малая точность получаемых результатов (до 10%); · алгоритмическая ограниченность решаемых задач; · ручной ввод решаемой задачи в машину; · большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи

Электронно-вычислительный период. 3. Эектронные вычислительные машины(ЭВМ). Достоинства ЭВМ: · высокая точность вычислений; · универсальность; · автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи; · разнообразие задач, решаемых ЭВМ; · независимость количества оборудования от сложности задачи. Недостатки ЭВМ: · сложность подготовки задачи к решению (необходимость специальных знаний методов решения задач и программирования); · недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов; · сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание; · требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры

Электронно-вычислительный период. 4.Аналого-цифровые вычислительные машины(АЦВМ). АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в себе достоинства АВМ и ЭВМ. Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования и универсальность. Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов. В АЦВМ числа представляются как в ЭВМ (последовательностью цифр), а метод решения задач как в АВМ (метод математического моделирования).

Электронно-вычислительный период. 5. Поколение ЭВМ. Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ. 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.

1 поколение( 1955 г.) 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

2 поколение ( ). 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.

3 поколение ( ). В 1960 г. появились первые интегральные схемы (ИС), которые получили широкое распространение в связи с малыми размерами, но громадными возможностями. ИС - это кремниевый кристалл, площадь которого примерно 10 мм 2. 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.

4 поколение ( с 1972 г. По настоящее время). Четвёртое поколение - это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года. 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 Мбайт.

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.