ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

компьютеры
Современные супер-ЭВМ

Оглавление

человека возникла еще в доисторические времена. Древнейший метод счета предметов

заключался в сопоставлении предметов некоторой группы (например, животных) с предметами другой группы, играющей роль счетного эталона. У большинства народов первым таким эталоном были пальцы (счет на пальцах).

Расширяющиеся потребности в счете заставили людей употреблять другие счетные эталоны (зарубки на палочке, узлы на веревке и т. д.).

использовались в качестве счетного эталона в первом классе.

В древнем мире

при счете больших количеств предметов для обозначения определенного их количества (у большинства народов — десяти) стали применять новый знак, например зарубку на другой палочке. Первым вычислительным устройством, в котором стал применяться этот метод, стал абак.

Вычисления в доэлектронную эпоху

собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проводились бороздки, на

которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая — десяткам и т. д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующий разряд. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками

деятельности и социальных отношений (денежных расчетов, задач измерений расстояний, времени,

площадей и т. д.) возникла потребность в арифметических вычислениях.
Для выполнения простейших арифметических операций (сложения и вычитания) стали использовать абак, а по прошествии веков — счеты.
В России счеты появились в XVI веке

требовало проведения все более сложных математических расчетов, и в XIX

веке были изобретены механические счетные машины — арифмометры. Арифмометры могли не только складывать, вычитать, умножать и делить числа, но и запоминать промежуточные результаты, печатать результаты вычислений и т. д.

Готфрид Лейбниц (1646 - 1716), создает счетную машину для сложения

и умножения двенадцатиразрядных десятичных чисел.

К зубчатым колесам он добавил ступенчатый валик, позволяющий осуществлять умножение и деление.
"...Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к последовательному сложению и вычитанию"

двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые,

что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического.

Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим. Оно стало основным устройством современных компьютеров. Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники.

английский математик Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания программно управляемой счетной

машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, а также устройства ввода и печати.

Чарльз Бэббидж. Charles Babbage. (26.12.1791 - 18.10.1871)

современных компьютеров) по сохранившимся описаниям и чертежам построили энтузиасты из

Лондонского музея науки. Аналитическая машина состоит из четырех тысяч стальных деталей и весит три тонны.

машиной в соответствии с инструкциями (программами), которые разработала леди Ада

Лавлейс (дочь английского поэта Джорджа Байрона).
Графиню Лавлейс считают первым программистом, и в ее честь назван язык программирования АДА.

путем пробития в определенном порядке отверстий в плотных бумажных карточках.

Затем перфокарты помещались в Аналитическую машину, которая считывала расположение отверстий и выполняла вычислительные операции в соответствии с заданной программой.

взявший на себя задачу создать машину, подобную - по принципу

действия, той, которой отдал жизнь Ч. Беббидж.
Им оказался немецкий студент Конрад Цузе (1910 - 1985). Работу по созданию машины он начал в 1934г., за год до получения инженерного диплома.

В 1937г. машина Z1 (что означало Цузе 1) была готова и заработала! Машина занимала всего два квадратных метра на столе в квартире изобретателя!
К. Цузе первым в мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943г.).

создает первую в США (тогда считалось первую в мире!) релейно-механическую

цифровую вычислительную машину МАРК-1.
По своим характеристикам (производительность, объем памяти) она была близка к Z3, но существенно отличалась размерами (длина 17м, высота 2,5м, вес 5 тонн, 500 тысяч механических деталей).

Г. Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа.
"Если бы был жив Беббидж, мне нечего было бы делать»
Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете она проработала там 16 лет!

1965)
транзисторы
III поколение (1965 - 1980)
интегральные микросхемы
IV поколение (1980 - …)
большие

и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

электронно-вычислительных машин, в которых на смену механическим деталям пришли электронные

лампы. ЭВМ первого поколения требовали для своего размещения больших залов, так как в них использовались десятки тысяч электронных ламп. Такие ЭВМ создавались в единичных экземплярах, стоили очень дорого и устанавливались в крупнейших научно-исследовательских центрах.

ЭВМ первого поколения

(1919 - 1995) в конце 1945 года создали машину ЭНИАК

–Electronic Numerical Integrator and Computer – электронный числовой интегратор и калькулятор.
В начале 1946г. машина начала считать реальные задачи. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1:
26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн.

Но поражали не размеры, а производительность - она в 1000 раз превышала производительность МАРК‑1!
Таков был результат использования электронных ламп!
В остальном ЭНИАК мало чем отличался от МАРК-1.
В нем использовалась десятичная система счисления.

вычисления со скоростью несколько тысяч операций в секунду, последовательность выполнения

которых задавалась программами. Программы писались на машинном языке, алфавит которого состоял из двух знаков: 1 и 0.
Программы вводились в ЭВМ с помощью перфокарт или перфолент, причем наличие отверстия на перфокарте соответствовало знаку 1, а его отсутствие – знаку 0.
Результаты вычислений выводились с помощью печатающих устройств в форме длинных последовательностей нулей и единиц. Писать программы на машинном языке и расшифровывать результаты вычислений могли только квалифицированные программисты, понимавшие язык первых ЭВМ.

анализа конструкции ENIAC предложил ряд новых идей организации ЭВМ, в

том числе концепцию хранимой программы, т.е. хранения программы в запоминающем устройстве. В результате реализации идей фон Неймана была создана архитектура ЭВМ, во многих чертах сохранившаяся до настоящего времени

целесообразность хранения программы в оперативной памяти машины, заложили это в

реальную машину - свою вторую машину ЭДВАК.
К сожалению ее разработка задержалась, и она была введена в эксплуатацию только в 1951г.

В это время в Англии уже два года работала ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой! Морис Уилкс оказался первым в мире, кто сумел создать ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой. В 1951г. он же предложил микропрограммное управление операциями.
Его машина ЭДСАК стал прототипом первой в мире серийной коммерческой ЭВМ ЛЕО (1953 г.).

второго поколения, основанные на новой элементной базе — транзисторах, которые

имеют в десятки и сотни раз меньшие размеры и массу, более высокую надежность и потребляет значительно меньшую электрическую мощность, чем электронные лампы. Такие ЭВМ производились малыми сериями и устанавливались в крупных научно-исследовательских центрах и ведущих высших учебных заведениях.

наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения БЭСМ-6 (Большая Электронная

Счетная Машина), которая могла выполнять 1 миллион операций в секунду.

памяти на магнитных лентах для хранения программ и данных, а

также алфавитно-цифровые печатающие устройства для вывода результатов вычислений.
Работа программистов по разработке программ существенно упростилась, так как стала проводиться с использованием языков программирования высокого уровня (Алгол, Бейсик и др.).

элементной базы ЭВМ третьего поколения стали использовать интегральные схемы. В

интегральной схеме (маленькой полупроводниковой пластине) могут быть плотно упакованы тысячи транзисторов, каждый из которых имеет размеры, сравнимые с толщиной человеческого волоса.

компактными, быстродействующими и дешевыми. Такие мини-ЭВМ производились большими сериями и

были доступными для большинства научных институтов и высших учебных заведений.

схем — БИС, включающих десятки тысяч транзисторов. Это позволило приступить

к выпуску компактных персональных компьютеров, доступных для массового пользователя.

компьютеров Маcintosh), созданный в 1977 году. В 1982 году фирма

IBM приступила к изготовлению персональных компьютеров IВМ РС («дедушек» современных IВМ-совместимых компьютеров).

раз большим быстродействием по сравнению с первыми персональными компьютерами

(могут выполнять несколько миллиардов операций в секунду). Ежегодно в мире производится почти 200 миллионов компьютеров, доступных по цене для массового потребителя.
Персональные компьютеры могут быть различного конструктивного исполнения: настольные, портативные (ноутбуки) и карманные (наладонники).

могут применяться для расчетов в реальном времени в метеорологии, военном

деле, науке и т. д.

этом в сотни тысяч раз быстрее ЭВМ первого поколения?
Почему современные

персональные компьютеры доступны для массового потребителя?