Головна

Короткі відомості

  1. I. Загальні відомості
  2. I. Загальні відомості
  3. I. Загальні відомості
  4. I. Загальні відомості про гідрології ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ, ХІМІЧНИХ І ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТІ ПРИРОДНИХ ВОД
  5. I. Загальні відомості про системах і ЕЛЕМЕНТАХ АВТОМАТИКИ
  6. I.I. Загальні відомості про Єгипет.
  7. II. Відомості про військовий облік

Науково-технічна революція, яка відбулася в другій половині ХХ століття, була б неможлива без електронних обчислювальних машин. Створення ЕОМ можна порівняти з найголовнішими досягненнями людства, такими, як винахід колеса і парової машини, використання електрики і атомної енергії. Без застосування ЕОМ не можна було б проводити дослідження космічного простору, складати довгострокові прогнози і вирішувати багато інших завдань. ЕОМ відкрили нову сторінку в історії людства.

Початковий етап розвитку обчислювальної техніки

Історія обчислень сягає своїм корінням у глибину віків так само, як і історія розвитку людства. Накопичення запасів, поділ здобичі, обмін - всі ці дії пов'язані з обчисленнями. Для підрахунків люди використовували власні пальці, камінчики, палички, вузлики та ін.

Потреба знаходити власні шляхи розв'язання все більш і більш складних завдань і, як наслідок, все більш складних і тривалих обчислень поставила людини перед необхідністю шукати способи, винаходити пристосування, які змогли б йому в цьому допомогти. Історично склалося так, що в різних країнах з'явилися свої грошові одиниці, міри ваги, довжини, обсягу, відстані і т. Д. Для перекладу з однієї системи заходів в іншу були потрібні обчислення, які зазвичай могли виробляти лише спеціально навчені люди, досконально знали всю послідовність дій. Їх нерідко запрошували навіть з інших країн. І цілком природно виникла потреба у винаході пристроїв, які допомагають рахунку. Так поступово стали з'являтися механічні помічники. До наших днів дійшли свідчення про багатьох таких винаходах, назавжди увійшли в історію техніки.

Одним з перших пристроїв (V - IV століття до н. Е.), Що полегшували обчислення, можна вважати спеціальне пристосування, назване згодом абаком (рис. 1.1).

 
 


Рис 1.1. абак

Спочатку це була дошка, посипана тонким шаром дрібного піску або порошку з блакитної глини. На ній загостреною паличкою можна було писати букви, цифри. Згодом абак був удосконалений і обчислення на ньому вже проводилися шляхом переміщення кісток і камінчиків в поздовжніх поглибленнях, а самі дошки почали виготовляти з бронзи, каменю, слонової кістки та ін. Згодом ці дошки стали розкреслюють на кілька смуг і колонок. У Греції абак існував ще в V столітті до н. е., у японців цей прилад називався "серобян", у китайців - "суанпан".

У Древній Русі при рахунку застосовувалося пристрій, схожий на абак, і називалося воно "російський щот". У XVII столітті цей прилад уже мав вигляд звичних російських рахунок, які можна зустріти і в наші дні.

На початку XVII століття, коли математика стала грати ключову роль в науці, все гостріше відчувалася необхідність у винаході лічильної машини. Ще близько 1500 р Великий діяч епохи Просвітництва Леонардо да Вінчі розробив ескіз 13-розрядного підсумовує пристрої, що стало першою дійшла до нас спробою вирішити зазначене завдання. Першу ж діючу підсумовує машину побудував в 1642 р Блез Паскаль - знаменитий французький фізик, математик, інженер. Його 8-розрядна машина названа паскалина збереглася до наших днів, вона виконувала додавання і віднімання (рис. 1.2, а).

У 1670 - 1680 роках німецький математик Готфрід Лейбніц сконструював лічильну машину (рис. 1.2, б), яка виконувала всі чотири арифметичні дії.

 
 


Мал. 1.2. а) Блез Паскаль (1623 - 1662) і його лічильна машина

 б) Готфрід Лейбніц (1670 - 1680) і його лічильна

 авто

Від чудового курйозу, яким сприйняли сучасники машину Паскаля, до створення практично корисного і широко використовуваного агрегату - арифмометра (механічного обчислювального пристрою, здатного виконувати 4 арифметичні дії) - пройшло майже 250 років. Вже на початку XIX століття рівень розвитку низки наук і областей практичної діяльності (математики, механіки, астрономії, інженерних наук, навігації та ін.) Був настільки високий, що вони настійно чином вимагали виконання величезного обсягу обчислень, що виходять за межі можливостей людини, які не збройного відповідною технікою. Над її створенням і удосконаленням працювали як видатні вчені зі світовою популярністю, так і сотні людей, імена багатьох з яких до нас не дійшли, які присвятили своє життя конструювання механічних обчислювальних пристроїв.

Важливою подією XIX століття був винахід англійського математика Чарльза Беббіджа, який увійшов в історію як винахідник першої обчислювальної машини - прообразу сучасних комп'ютерів. У 1812 р він почав працювати над так званою "разностной" машиною. Попередні обчислювальні машини Паскаля і Лейбніца виконували тільки арифметичні дії. Беббидж ж прагнув сконструювати машину, яка виконувала б певну програму, проводила б розрахунок числового значення заданої функції. В якості основного елемента різницевої машини Беббідж використовував зубчасте колесо для запам'ятовування одного розряду десяткового числа. В результаті він зміг оперувати 18-розрядними числами. До 1822 року він побудував невелику діючу модель і розрахував на ній таблицю квадратів.

Удосконалюючи разностную машину, Беббидж приступив в 1833 році до розробки машини, названої спочатку «разностной», а потім, після численних удосконалень проекту, «аналітичної» (рис. 1.3). Вона повинна була відрізнятися від різницевої машини більшою швидкістю і простіший конструкцією. Згідно з проектом, нову машину передбачалося приводити в дію силою пара.

 
 


Мал. 1.3. Аналітична машина Беббіджа

Аналітична машина була задумана як чисто механічний апарат з трьома основними блоками. Перший блок - пристрій для зберігання чисел на регістрах з зубчастих коліс і система, яка передає ці числа від одного вузла до іншого (в сучасній термінології - це пам'ять). Другий блок - пристрій, що дозволяє виконувати арифметичні операції. Беббідж назвав його "млином". Третій блок призначався для управління послідовністю дій машини. У конструкцію аналітичної машини входило також пристрій для введення вихідних даних і друку отриманих результатів. Передбачалося, що машина буде діяти за програмою, яка задавала б послідовність виконання операцій і передачі чисел з пам'яті в млин і назад. Програми, в свою чергу, повинні були кодуватися і переноситься на перфокарти. У той час подібні карти вже використовувалися для автоматичного управління ткацькими верстатами. Тоді ж математик леді Ада Лавлейс - дочка англійського поета лорда Байрона - розробляє перші програми для машини Беббіджа. Вона заклала багато ідей і ввела ряд понять і термінів, які використовуються і до цього дня.

У «аналітичну» машину були закладені принципи, які є фундаментальними для обчислювальної техніки.

1. Автоматичне виконання операцій.

Для виконання розрахунків великого обсягу істотно не тільки те, як швидко виконується окрема арифметична операція, але і те, щоб між операціями не було «зазорів», що вимагають безпосереднього людського втручання. Наприклад, більшість сучасних калькуляторів не задовольняють цій вимозі, хоча кожне доступне їм дію виконують дуже швидко. Необхідно, щоб операції слідували одна за одною безупинно.

2. Робота по введеної «на ходу» програмою.

Для автоматичного виконання операцій програма повинна вводитися в виконавчий пристрій зі швидкістю, сумірною зі швидкістю виконання операцій. Беббідж запропонував використовувати для попереднього запису програм і введення їх в машину перфокарти, які на той час застосовувалися для управління ткацькими верстатами.

3. Необхідність спеціального пристрою - пам'яті - для зберігання даних (Беббідж назвав його складом).

Ці революційні ідеї натрапили на неможливість їх реалізації на основі механічної техніки, адже до появи першого електромотора залишалося майже півстоліття, а першої електронної радіолампи - майже століття! Вони настільки випередили свій час, що були в значній мірі забуті і перевідкриття в наступному столітті. Проте, його роботи мали важливе значення: багато наступних винахідники скористалися ідеями, закладеними в основу придуманих їм пристроїв.

Попередницею сучасних обчислювальних машин була лічильно-перфораційна техніка. Її засновник Герман Холлерит (1860 - 1929), син подружжя німецьких емігрантів, служив в статистичному управлінні при міністерстві внутрішніх справ США. Проводилися перепису населення, і американські статистики відчували гостру необхідність в обчислювальних машинах, які могли б полегшити їх тяжку і одноманітну роботу.

В якості носія інформації в своїй «машині для перепису населення» Холлерит спочатку використовував паперову стрічку з пробитими в ній отворами. Однак, у зв'язку з великим числом даних і необхідністю постійної перемотування, перфострічки часто рвалися. І Холлерит прийшов до думки використовувати перфокарти (після того, як одного разу звернув увагу на роботу залізничного кондуктора, який за допомогою ручного компостера заносив в бланки відомості про пасажирів).

По суті це було повторенням ідей Ж. М. Жаккар (1752 - 1834), французького ткача і механіка, вперше застосував перфокарти в процесі виробництва тканин зі складним переплетенням ниток, і ідей чудового англійського вченого Ч. Беббіджа (1791 - 1871), який використовував перфокарти у своїй аналітичній машині. Але схожість винаходу Холлерита з попередниками на цьому закінчувалося.

 
 


Мал. 1.4. Табулятор Генріха Холлерита

Машина Холлерита (рис. 1.4) складалася з перфоратора, сортувального пристрою і табулятора. Дані, які необхідно було обробити, наносилися на перфокарти у вигляді отворів, потім машина підраховувала отвори і сортувала перфокарти.

У 1884 - 1889 рр. Холлерит отримав чотири патенти на перфокартние машини. У 1896 р він організував компанію, яка почала серійний випуск машин. Вони були куплені Австралією, Норвегією, Англією і Росією і використовувалися при сільськогосподарських переписів, в залізничній статистикою, при нарахуванні заробітної плати та облік матеріалів на великих промислових підприємствах.

На початку ХХ ст. з'явився ряд інших компаній по виробництву лічильно-аналітичних машин, і в 1911 р Холлерит продав свою компанію. Злившись з іншими, вона утворила згодом всесвітньо відому корпорацію з виробництва обчислювальних машин IВМ.

Лічильно-аналітичні машини широко застосовуються і в наші дні. Вони засновані на принципах, розроблених Холлеритом, вирішують ті ж завдання обробки даних, для яких були винайдені, містять ті ж основні вузли: перфоратори, сортувальні пристрої, табулятори, що і перші перфокартние машини Холлерита.

Вперше автоматично діючі обчислювальні пристрої з'явилися в середині XXвека. Це стало можливим завдяки використанню поряд з механічними конструкціями електромеханічних реле. Роботи над релейними машинами почалися в 30-і роки і тривали з перемінним успіхом до тих пір, поки в 1944 році під керівництвом Говарда Айкена - американського математика і фізика - на фірмі IBM (International Business Machines) була запущена машина «Марк-1 », вперше реалізувала ідеї Беббіджа (хоча розробники, мабуть, чи не були з ними знайомі). Для представлення чисел в ній були використані механічні елементи (лічильні колеса), для управління - електромеханічні. Одна з найпотужніших релейних машин РВМ-1 була на початку 50-х років побудована в СРСР під керівництвом Н. І. Бессонова. Вона виконувала до 20 множень в секунду з досить довгими двійковими числами.

Однак, поява релейних машин безнадійно запізнилася і вони були дуже швидко витіснені електронними, набагато більш продуктивними і надійними.

Справжня революція в обчислювальній техніці сталася в зв'язку з застосуванням електронних пристроїв. Робота над ними почалася в кінці 30-х років одночасно в США, Німеччині, Великобританії та СРСР. До цього часу електронні лампи, що стали технічною основою пристроїв обробки та зберігання цифрової інформації, вже якнайширше застосовувалися в радіотехнічних пристроях.

У 1938 р німецький інженер К. Цузе побудував обчислювальну машину з програмним управлінням Z-1 для вирішення завдань будівельної механіки. Вона повністю складалася з механічних елементів. У наступних машинах Z-2 і Z-3 він використовував електромагнітні реле. Дослідження проходили під егідою військового міністерства, тому результати Ц замазці не були відомі за межами Німеччини до закінчення другої світової війни.

Першою діючої ЕОМ став ENIAC (США, 1945 - 1946 рр.). Його назва за першими літерами відповідних англійських слів означає «електронно-числовий інтегратор і обчислювач». Керували її створенням Джон Моучлі і Преспер Еккерт, що продовжили розпочату в кінці 30-х років роботу Джорджа Атанасова. Машина містила близько 18 тисяч електронних ламп, багато електромеханічних елементів. Її енергоспоживання дорівнювало 150 кВт, що цілком достатньо для забезпечення невеликого заводу.

Практично одночасно велися роботи над створенням ЕОМ в Великобританії. З ним пов'язано перш за все ім'я Аллана Тьюринга - математика, який вніс також великий внесок в теорію алгоритмів і теорію кодування. У 1944 р в Великобританії була запущена машина «Колос».

Ці та ряд інших перших ЕОМ не мали найважливішого з точки зору конструкторів наступних комп'ютерів якості - програма не зберігалася в пам'яті машини, а набиралася досить складним чином за допомогою зовнішніх комутуючих пристроїв.

Величезний внесок в теорію і практику створення електронної обчислювальної техніки на початковому етапі її розвитку вніс один з найбільших американських математиків Джон фон Нейман. В історію науки назавжди увійшли «принципи фон Неймана». Сукупність цих принципів породила класичну (фон-неймановскую) архітектуру ЕОМ. Один з найважливіших принципів - принцип зберігається програми - вимагає, щоб програма закладалася в пам'ять машини так само, як в неї закладається вихідна інформація. Перша ЕОМ з програмою, що зберігається (EDSAC) була побудована в Великобританії в 1949 р

У нашій країні аж до 70-х років створення ЕОМ велося майже повністю самостійно і незалежно від зовнішнього світу (та й сам цей світ був майже повністю залежний від США). Справа в тому, що електронна обчислювальна техніка з самого моменту свого первісного створення розглядалася як надсекретний стратегічний продукт, і СРСР доводилося розробляти і виробляти її самостійно. Поступово режим секретності зм'якшувався, але і в кінці 80-х років наша країна могла купувати за кордоном лише застарілі моделі ЕОМ (а найсучасніші і потужні комп'ютери провідні виробники - США і Японія - і сьогодні розробляють і виготовляють в режимі секретності).

Перша вітчизняна ЕОМ - МЕСМ ( «мала електронно-обчислювальна машина») - була створена в 1951 році під керівництвом Сергія Олександровича Лебедєва, найбільшого радянського конструктора обчислювальної техніки, згодом академіка, лауреата державних премій, який керував створенням багатьох вітчизняних ЕОМ. Рекордної серед них і однією з кращих в світі для свого часу була БЕСМ-6 ( «велика електронно-обчислювальна машина, 6-а модель»), створена в середині 60-х років і довгий час була базовою машиною в обороні, космічних дослідженнях, науково-технічних дослідженнях в СРСР. Крім машин серії БЕСМ випускалися і ЕОМ інших серій - «Мінськ», «Урал», М-20, «Мир» та інші, створені під керівництвом І. С. Брука і М. А. Карцева, Б. І. Рамеева, В . М. Глушкова та інших вітчизняних конструкторів і теоретиків інформатики.

З початку серійного випуску ЕОМ почали умовно ділити по поколінням.

покоління ЕОМ

В історії обчислювальної техніки існує своєрідна періодизація ЕОМ по поколінням. В її основу спочатку був покладений фізико-технологічний принцип: машину відносять до того чи іншого покоління в залежності від використовуваних в ній фізичних елементів або технології їх виготовлення. Межі поколінь в часі розмиті, так як в один і той же час випускалися машини абсолютно різного рівня. Коли приводять дати, пов'язані з поколінням, то швидше за все мають на увазі період промислового виробництва; проектування велося істотно раніше, а зустріти в експлуатації досить екзотичні пристрої можна і сьогодні.

В даний час фізико-технологічний принцип не є єдиним при визначенні приналежності тієї чи іншої ЕОМ по поколінню. Слід зважати на рівнем програмного забезпечення, а також з швидкодією та іншими факторами, основні з яких зведені в прикладену таблицю (див. Таблицю 1.1).

Таблиця 1.1

Характеристики покоління ЕОМ
перше Друге третє четверте п'яте
роки застосування  1946 - 1960  1960 - 1964  1964 - 1976  1976 - 1985  1985 -
основний елемент  електронні лампи  транзистори  Інтегральні схеми (ІС)  Великі ІС (ВІС)  оптоелектроніка
Кількість ЕОМ у світі  сотні  тисячі  Десятки тисяч  мільйони  мільярди
розміри ЕОМ  великі  Значно менше  Міні-ЕОМ  Мікро-ЕОМ  Мікро-ЕОМ
швидкодія  104  106  107  108  1012
Носій інформації  перфокарта  перфолента  Магнітна стрічка  Диск  Наноносітелі

Слід розуміти, що поділ ЕОМ по поколінням дуже відносне. Перші ЕОМ, що випускалися до початку 50-х років, були «штучними» виробами, на яких відпрацьовувалися основні принципи; немає особливих підстав відносити їх якомусь поколінню. Немає одностайності і при визначенні ознак п'ятого покоління. В середині 80-х років вважалося, що основна ознака цього (майбутнього) покоління - повноцінна реалізація принципів штучного інтелекту. Це завдання виявилася значно складніше, ніж бачилося в той час, і ряд фахівців знижують планку вимог до цього етапу (і навіть стверджують, що він вже відбувся). В історії науки є аналоги цього явища: так, після успішного запуску перших атомних електростанцій в середині 50-х років вчені оголосили, що запуск багаторазово потужніших, що дають дешеву енергію, екологічно безпечних термоядерних станцій, ось-ось станеться; однак, вони недооцінили гігантські труднощі на цьому шляху, так як термоядерних електростанцій немає і до цього дня.

У той же час серед машин четвертого покоління різниця надзвичайно велика.

Чим молодша покоління, тим виразніше класифікаційні ознаки. ЕОМ першого, другого і третього поколінь сьогодні, в кінці 90-х років - в кращому випадку музейні експонати. Машина першого покоління - десятки стійок, кожна розміром з великий книжковий шафа, наповнених електронними лампами, стрічкопротяжного пристроями, громіздкі друкують агрегати. І все це на площі сотні квадратних метрів, зі спеціальними системами охолодження, джерелами живлення, постійно гуде і вібруючий. Обслуговування - повсякчасне.

Прихід напівпровідникової техніки (перший транзистор був створений в 1948 р .; а перша ЕОМ з їх використанням - в 1956 р) різко змінив вигляд машинного залу - більш нормальний температурний режим, менший гул (лише від зовнішніх пристроїв) і, найголовніше, зрослі можливості для користувача. Втім, безпосереднього користувача до машин перших трьох поколінь майже ніколи не підпускали - близько них чаклували інженери, системні програмісти і оператори, а користувач найчастіше передавав в вузеньке віконце або клав на стелаж в сусідньому приміщенні рулон перфострічки або колоду перфокарт, на яких була його програма і вхідні дані задачі. Домінував для машин першого і другого поколінь монопольний режим користування машиною і / або режим пакетної обробки; в третьому поколінні додався більш вигідний економічно і зручніший для користувачів віддалений доступ - робота через виносні термінали в режимі поділу часу.

Вже починаючи з другого покоління, машини стали ділитися на великі, середні та малі за ознаками розмірів, вартості, обчислювальних можливостей. Так, невеликі вітчизняні машини другого покоління ( «Наірі», «Раздан», «Мир» і ін.) З продуктивністю близько 104 оп / с були в кінці 60-х років цілком доступні кожному вузу, в той час як згадана вище БЕСМ-6 мала професійні показники (і вартість) на 2 - 3 порядки вище.

На початку 70-х років, з появою інтегральних технологій в електроніці, були створені мікроелектронні пристрої, що містять кілька десятків транзисторів і резисторів на одній невеликій (площею близько 1 см2) Кремнієвій підкладці. Без пайки та інших звичних тоді в радіотехніці дій на них «вирощувалися» електронні схеми, що виконують функції основних логічних вузлів ЕОМ (тригери, суматори, дешифратори, лічильники та т. Д.). Це дозволило перейти до третього покоління ЕОМ, технічна база якого - інтегральні схеми.

При просуванні від першого до третього покоління радикально змінилися можливості програмування. Написання програм в машинному коді для машин першого покоління (і трохи простіше на Асемблері) для більшої частини машин другого покоління є заняттям, з яким переважна більшість сучасних програмістів знайомляться при навчанні у вузі, а потім забувають. Поява процедурних мов високого рівня і трансляторів з них було першим кроком на шляху радикального розширення кола програмістів. Науковці та інженери самі стали писати програми для вирішення своїх завдань.

Уже в третьому поколінні з'явилися великі уніфіковані серії ЕОМ. Для великих і середніх машин в США це насамперед сімейство IBM 360/370. В СРСР 70-е і 80-е роки були часом створення уніфікованих серій: ЄС (єдина система) ЕОМ (великі і середні машини), СМ (система малих) ЕОМ і «Електроніка» (серія мікро-ЕОМ). В їх основу були покладені американські прототипи фірм IBM і DEC (Digital Equipment Corporation). Були створені і випущені десятки моделей ЕОМ, що розрізняються призначенням і продуктивністю. Їх випуск був практично припинений на початку 90-х років, але багато хто з них ще використовуються в самих різних сферах діяльності, включаючи освіту (наприклад, комп'ютери ДВК, БК, а також УКНЦ - аналоги міні-ЕОМ типу PDP-11 фірми DEC).

Персональні комп'ютери

Справжню революцію в обчислювальній техніці справило створення мікропроцесора. У 1971 р компанією «Intel» (США) було створено пристрій, що реалізує на одній крихітній мікросхемі функції процесора - центрального вузла ЕОМ. Наслідки цього виявилися величезні не тільки для обчислювальної техніки, а й для науково-технічного прогресу в цілому. В області розробки ЕОМ першим таким наслідком виявилося створення персональних комп'ютерів (ПК) - невеликих і недорогих ЕОМ, здатних акумулювати і посилювати інтелект свого персонального господаря (втім, зауважимо, що як і будь-яке технічний засіб, ПК здатний і на зворотний ефект - марно віднімати час і пригнічувати інтелект).

Невеликі комп'ютери, призначені для одного користувача, який в кожен момент вирішує не більше одного завдання, використовувалися в професійній діяльності вже на початку 70-х років. Восьмирозрядних мікропроцесори i8080 і Z80 в поєднанні з операційною системою СР / М дозволили створити ряд таких комп'ютерів, але тим не менше початком ери їх масової появи став 1976 року, коли з'явився знаменитий «Apple» ( «Яблуко»), створений молодими американськими інженерами Стівом Возняком і Стівом Джобсом. За кілька років було продано близько 2 млн. Примірників лише цих ПК (особливо «Аррlе-2»), т. Е вперше в світовій практиці комп'ютер став пристроєм масового виробництва. Незабаром лідерство в цій галузі захопила фірма IBM - комп'ютерний гігант, що представив в 1981 р свій персональний комп'ютер IBM PC (PC - personal computer). Його моделі PC / XT (1983 р), PC / AT (1984 г.), ПК з процесором Pentium (початок 90-х років; містить більше 3 мільйонів транзисторів!) Стали, кожен свого часу, провідними на світовому ринку ПК . В даний час виробництво ПК ведуть десятки фірм (а комплектуючі випускають сотні фірм) по всьому світу.

Найближчим конкурентом комп'ютерів IBM PC є персональні комп'ютери фірми «Apple Computer». Ті, що прийшли на зміну «Аррlе-2» машини «Macintosh» широко використовуються в системах освіти багатьох країн.

Уточнимо характеристики, які в сукупності дозволяють віднести комп'ютер до цієї групи:

- Відносно невисока вартість (доступна для придбання в особисте користування значною частиною населення);

- Наявність «дружніх» операційної та інтерфейсної систем, які максимально спрощують користувачеві роботу з комп'ютером;

- Наявність досить розвиненого і щодо недорогого набору зовнішніх пристроїв в «настільному» виконанні;

- Наявність апаратних і програмних ресурсів загального призначення, що дозволяють вирішувати реальні завдання по багатьом видам професійної діяльності.

За чверть століття, що минули з моменту створення ПК, вже змінилося кілька їх поколінь: 8-бітові, 16-бітові, 32-бітові. Багаторазово удосконалилися зовнішні пристрої, все операциональное оточення, включаючи мережі, системи зв'язку, системи програмування, програмне забезпечення і т. Д. Персональний комп'ютер зайняв нішу «персонального підсилювача інтелекту» безлічі людей, став в ряді випадків ядром автоматизованого робочого місця (в цеху, в банку, в квитковій касі, в шкільному класі - все перерахувати неможливо).

Що попереду?

У 90-х роках мікроелектроніка підійшла до межі, дозволеному фізичними законами. Фантастично висока щільність упаковки компонентів в інтегральних схемах і майже гранично велика можлива швидкість їх роботи.

У вдосконаленні майбутніх ЕОМ видно два шляхи. На фізичному рівні це перехід до використання інших фізичних принципів побудови вузлів ЕОМ - на основі оптоелектроніки, що використовує оптичні властивості матеріалів, на базі яких створюються процесор і оперативна пам'ять, і кріогенної електроніки, що використовує надпровідні матеріали при дуже низьких температурах. На рівні вдосконалення інтелектуальних здібностей машин, аж ніяк не завжди визначаються фізичними принципами їх конструкцій, постійно виникають нові результати, які спираються на принципово нові підходи до програмування. Уже сьогодні ЕОМ виграє шахові партії у чемпіона світу, адже зовсім недавно це здавалося абсолютно неможливим. Створення новітніх інформаційних технологій, систем штучного інтелекту, баз знань, експертних систем продовжаться в XXI столітті.

Нарешті, вже сьогодні величезну роль грають мережі ЕОМ, що дозволяють розділити рішення задачі між декількома комп'ютерами. В недалекому майбутньому мережеві технології обробки інформації стануть, мабуть, домінувати, істотно потіснивши персональні комп'ютери (точніше кажучи, інтегрувавши їх у себе).

Історичний екскурс «Інформатика в особах»

Історію людства та історію науки створюють насамперед люди, великі вчені.

Блез Паскаль (1623 - 1662) - французький філософ, математик, фізик XVII в. Його мати померла, коли Блезу було два з половиною роки. Паскаль-дитина був яскравий і рідко зустрічається приклад ранньої геніальності, навчився читати і писати в 4 роки, був не за віком розумний і розважливий, мав феноменальну пам'ять. У 10 років Паскаль створив «Трактат про звуки». У 13 підліток став повноправним членом наукового гуртка. У 16 років він пише математичний трактат «Досвід теорії конічних перетинів" (1639). Одна з теорем, розглянутих в цьому творі під назвою «Теорема Паскаля», до цих пір залишається в числі основних теорем проективної геометрії. У 18 років Паскаль починає працювати над створенням машини, за допомогою якої навіть людина, незнайомий з вилами арифметики, міг виробляти її чотири дії. За 12 років Паскаль зробив близько 50 різних моделей: дерев'яні, зі слонової кістки, з ебенового дерева, з міді. Він помер в Парижі у віці 39 років - велика людина, якій природа дала все, крім фізичного здоров'я.

Лейбніц Готфрід Вільгельм (1646 - 1716) - німецький філософ, математик, мовознавець, юрист XVII в. У 1673 р з Парижа Лейбніц виїжджає до Лондона для демонстрації своєї лічильної машини в Королівському науковому товаристві. Ця машина виконувала не тільки додавання і віднімання, як це було у Паскаля, але й множення, ділення, піднесення до степеня, добування квадратного і кубічного коренів. Лейбніц заклав основи символічної логіки. Він ввів багато математичних термінів, які тепер міцно увійшли в наукову практику: функція, диференціал, диференціальне числення, диференціальне рівняння, алгоритм, абсциса, ордината, координата, а також знаки диференціала, інтеграл, а логічну символіку і т. Д. Він також висловив правильне припущення про походження викопних решток тварин і рослин, відстоюючи важливу для біології думку про еволюцію.

Чарльз Беббідж (1792 - 1871) - англійський математик XIX ст. Був надзвичайно різнобічною людиною, його цікавило все: він займався розрахунками смертності населення, реформою поштової служби, опускався на дно озера, обстежуючи гарячі джерела, піднімався на Везувій, брав участь в археологічних розкопках, спускався в шахти. Він створив першу програмовану машину, що працює на пару. Архітектура машини Беббіджа практично відповідає архітектурі сучасних ЕОМ.

Більше 30 років життя віддав Беббідж створення аналітичної машини, витративши величезні суми грошей. Після того як уряд відмовив вченому в фінансовій підтримці, він оплачував роботу креслярів, інженерів, робітників з власних коштів. Однак праця вченого не був завершений.

Леді Ада Августа Лавлейс (1815 - 1852) - соратник Беббіджа, дочка поета Джорджа Байрона, по праву вважається першим програмістом. Її ім'ям названа мова програмування Ада.

Ада Августа Байрон за чоловіком Лавлейс отримала прекрасну математичну освіту під керівництвом відомого англійського вченого де Моргана. Беббідж, який був знайомий з леді Байрон, підтримував захоплення юної Ади математикою. Він підбадьорював її і посилав їй книги.

У 1834 році Ада Августа вперше відвідала майстерню Беббіджа і познайомилася з його разностной машиною. Місіс де Морган, яка супроводжувала Аду, так описала цей візит: «Поки частина гостей в подиві дивилася на це дивовижне пристрій з таким почуттям, з яким, як кажуть, дикуни вперше бачать дзеркальце або чують постріл з рушниці, місіс Байрон, зовсім ще юна , змогла зрозуміти роботу машини і оцінила велике достоїнство її винаходи ».

З 1841 року Ада серйозно зайнялася вивченням аналітичної машини Беббіджа. Після того як вона перевела статтю Мінебра з італійської мови на англійську, Беббідж запропонував забезпечити статтю докладними примітками. Переклад вийшов у світ в 1843 році. У цій публікації примітки Ади Лавлейс в три рази перевищили обсяг статті італійського вченого.

Ада Лавлейс розробила перші програми для аналітичної машини, заклавши тим самим теоретичні основи програмування. Вона вперше ввела поняття циклу операцій. В одному з приміток висловила дуже важливу думку про те, що аналітична машина може вирішувати такі завдання, які через труднощі обчислень практично неможливо вирішити вручну. Так вперше машина була розглянута ні тільки як механізм, який заміняє людини, але і як пристрій, здатний виконати роботу, що перевищує можливості людини. У наші дні А. А. Лавлейс по праву називають найпершим програмістом в світі.

Беббідж глибоко вдячний Аді Лавлейс. Він говорив, що дуже зайнятий розробкою машини, щоб приділяти увагу і сили її опису. Творець аналітичної машини неодноразово наголошував, що уявлення Лавлейс про його машині ясніше, ніж його власні, що вона виправила ряд помилок в його роботі.

Саме вона написала безліч програм для обчислювальних машин Беббіджа, причому треба відзначити, що деякі із запропонованих нею термінів і визначень фігурують навіть у сучасних підручниках з програмування: цикл, робоча осередок, принцип програмного управління, система для прискорення розрахунків, використання перфокарт для введення і виведення інформації. При цьому Ада Лавлейс була чарівною жінкою, прекрасно грала, захоплювалася літературою, складала вірші.

Джон фон Нейман (1903 - 1957) - американський вчений, рано став виділятися своїми надзвичайними здібностями. У 6 років він розмовляв давньогрецькою мовою, а в 8 років освоїв основи вищої математики. У 1946 р він сформулював основні принципи роботи ЕОМ, які залишаються справедливими і в наші дні для всіх комп'ютерів - як суперЕОМ, так і персональних.

Сергій Олексійович Лебедєв (1902 - 1974) - творець першої в континентальній Європі ЕОМ. Серед вчених світу, сучасників Лебедєва, не було людини, який мав би настільки потужним творчим потенціалом, щоб охопити своєю науковою діяльністю період від створення перших лампових ЕОМ, виконують лише сотні і тисячі операцій в секунду, до надшвидкодіючих суперЕОМ на напівпровідникових, а потім на інтегральних схемах з продуктивністю до мільйонів операцій в секунду. Під його керівництвом була створена перша в світі ЕОМ, що виконує 1 млн. Операцій в секунду.

Андрій Петрович Єршов (1931 - 1988) - видатний програміст і математик, лідер радянського програмування. Його блискучі ідеї заклали основу для розвитку в Росії таких наукових напрямків, як паралельне програмування і штучний інтелект. Більше 20 років тому він почав експерименти з викладання програмування в середній школі, які привели до введення курсу інформатики та обчислювальної техніки в середні школи країни і збагатили нас тезою «Програмування - друга грамотність ». Андрій Петрович Єршов був не тільки талановитим вченим, вчителем і борцем за свої ідеї, а й видатною, різнобічно обдарованою особистістю. Він писав вірші, перекладав на російську мову вірші Р. Кіплінга та інших англійських поетів, прекрасно грав на гітарі і співав.

Основні віхи в історії розвитку

обчислювальної техніки

1624 г. - створення німецьким професором В. Шикард першої «підсумовує машини», яка виконувала чотири арифметичні дії.

+1642 - 1645 рр. - створення Паскалем перших лічильних машин.

1653 г. - створення арифмометра, який використовував спеціальний покроковий механізм для подання доданків чисел, що застосовується в механічних лічильниках і донині (Готфрід Вільгельм Лейбніц).

тисяча вісімсот двадцять дві - 1 850 рр. - роботи Ч. Беббіджа щодо створення автоматичних цифрових обчислювальних машин, розробка, так званих, «принципів Беббіджа».

1904 - 1906 рр. - створення лампового діода і тріода (Дж. Флемінг, Великобританія; Лі де Форест, США).

1918 - 1919 рр. - створення лампового тригера (М. А. Бонч-Бруєвич, СРСР У. Екклз і Ф. Джордан, Великобританія).

1936 р - теоретична робота А. Тьюринга по алгоритмічно універсальним обчислювальним пристроям.

1939 р - створення настільної моделі ЕОМ (Дж. Атанасов, США).

1943 - 1944 рр. - створення електронно-обчислювальної машини «Колос» (Великобританія).

1945 - 1946 рр. - створення електронно-обчислювальної машини ЕНІАК (США, керівники робіт Дж. Моучлі і П. Еккерт).

1946 р - теоретична робота Дж. фон Неймана, Г. Голдстейга і А. Берк «Попереднє обговорення логічного конструкції ЕОМ», яка включала в себе основні вимоги до архітектури ЕОМ (так звані, «принципи фон Неймана»).

1949 р - створення першої ЕОМ з програмою, що зберігається ЕДСАК (Великобританія, керівник робіт М. Вілкс).

1951 - 1953 рр. - початок серійного випуску лампових ЕОМ з програмою, що зберігається.

1 958 - 1960 рр. - початок серійного випуску напівпровідникових ЕОМ.

1965 р - початок випуску ЕОМ на інтегральних схемах.

Середина 60-х років - початок випуску серії ЕОМ IBM 360 (згодом IBM 370).

Середина 70-х років - початок випуску ЕОМ на великих інтегральних схемах.

Середина 70-х років - початок випуску супер-ЕОМ.

1971 р - створення першого мікропроцесора (фірма «Intel», США).

1976 - 1977 р - створення перших персональних ЕОМ «Apple» (С. Возний, С. Джоб, США).

Кінець 80-х років - початок випуску «інтелектуальних» ЕОМ 5-го покоління.

Основні віхи в історії розвитку

вітчизняної обчислювальної техніки

1950 - 1951 рр. - створення першої вітчизняної ЕОМ МЕСМ (керівник робіт С. А. Лебедєв).

1952 р - створення машини БЕСМ, найбільш швидкодіючої в Європі ЕОМ.

1953 - 1955 рр. - початок серійного виробництва ЕОМ ( «Стріла», «Урал» конструкторів Ю. А. Базилевського, Б. І. Рамеева і ін.).

Середина 60-х років - створення ЕОМ БЕСМ-6, однієї з найбільших світі (свого часу).

Середина 60-х років - створення і серійний випуск ЕОМ 3-го покоління ( «Мінськ», «Урал», М-220 та інші).

Середина 70-х років - початок випуску серій ЄС ЕОМ, СМ ЕОМ, «Електроніка», орієнтованих на зарубіжні моделі.

Основні віхи в історії розвитку

пакету програм Microsoft Office

Контрольні питання

1. Які були спонукальні мотиви конструкторів перших обчислювальних машин?

2. Які ключові події з історії розвитку обчислювальної техніки в XVII-XIX століттях Вам відомі з додаткової літератури?

3. Які принципи Ч. Беббідж заклав в основу ідеї про автоматичні цифрових обчислювальних машинах?

4. Чому електронна техніка виявилася найбільш придатною для створення АЦВМ, ніж механічна і електромеханічна?

5. Які принципи дії лічильно-перфорационной техніки Германа Холлерита?

6. Які роки створення і назви перших ЕОМ кінця 40-х - початку 50-х років XX століття?

7. Що ви знаєте про історію розвитку вітчизняної обчислювальної техніки?

8. Що ви знаєте про історію розвитку зарубіжної обчислювальної техніки?

9.

10. За якими показниками ЕОМ відносять до того чи іншого покоління?

11. Які сукупні ознаки ЕОМ 1-, 2-, 3-, 4-го поколінь?

12. У чому причини зростання комп'ютерного парку після появи персональних ЕОМ?

13. Які характеристики дозволяють віднести комп'ютер до категорії «персональний»?

14. Які категорії комп'ютерів існують в даний час?



ОБЧИСЛЮВАЛЬНА ТЕХНІКА | Короткі відомості
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати