Історія розвитку обчислювальної техніки 2

Скачати 50.08 Kb.
Дата конвертації	14.05.2019
Розмір	50.08 Kb.
Тип	реферат

Історія розвитку обчислювальної техніки

план

1. Стадії розвитку обчислювальної техніки

2. «Час - події - люди»

3. Класи обчислювальних машин

1. Стадії розвитку обчислювальної техніки

Аж до XVII в. діяльність суспільства в цілому і кожної людини окремо була спрямована на оволодіння речовиною, т. е. є пізнання властивостей речовини і виготовлення спочатку примітивних, а потім все більш складних знарядь праці, аж до механізмів і машин, що дозволяють виготовляти споживчі цінності.

Потім в процесі становлення індустріального суспільства на перший план вийшла проблема оволодіння енергією - спочатку теплової, потім електричної, нарешті, атомної. Оволодіння енергією дозволило освоїти масове виробництво споживчих цінностей і, як наслідок, підвищити рівень життя людей і змінити характер їх праці.

У той же час людству властива потреба висловити і запам'ятати інформацію про навколишній світ - так з'явилися писемність, книгодрукування, живопис, фотографія, радіо, телебачення. В історії розвитку цивілізації можна виділити кілька інформаційних революцій - перетворення суспільних відносин через кардинальних змін у сфері обробки інформації, інформаційних технологій. Наслідком подібних перетворень було придбання людським суспільством нової якості.

В кінці XX в. людство вступило в нову стадію розвитку - стадію побудови інформаційного суспільства. Інформація стала найважливішим фактором економічного зростання, а рівень розвитку інформаційної діяльності і ступінь залученості і впливу її на глобальну інформаційну інфраструктуру перетворилися в найважливіша умова конкурентоспроможності країни в світовій економіці. Розуміння неминучості приходу цього суспільства настав значно раніше. Австралійський економіст К. Кларк ще в 40-ті роки говорив про наближення епохи суспільства інформації та послуг, суспільства нових технологічних і економічних можливостей. Американський економіст Ф.Махлуп висунув припущення про настання інформаційної економіки та перетворення інформації в найважливіший товар в кінці 50-х рр. В кінці 60-х рр. Д. Белл констатував перетворення індустріального суспільства в інформаційне. Що стосується країн, що раніше входили до СРСР, то процеси інформатизації в них розвивалися уповільненими темпами.

Інформатика змінює всю систему суспільного виробництва і взаємодії культур. З настанням інформаційного суспільства починається новий етап не тільки науково-технічної, але соціальної революції. Змінюється вся система інформаційних комунікацій. Руйнування старих інформаційних зв'язків між галузями економіки, напрямками наукової діяльності, регіонами, країнами посилило економічну кризу кінця століття в країнах, які приділяли розвитку інформатизації недостатня увага. Найважливіше завдання суспільства - відновити канали комунікації в нових економічних і технологічних умовах для забезпечення чіткої взаємодії всіх напрямків економічного, наукового і соціального розвитку як окремих країн, так і в глобальному масштабі.

Сучасний комп'ютер - це універсальне, багатофункціональне, електронне автоматичне пристрій для роботи з інформацією.

Комп'ютери в сучасному суспільстві взяли на себе значну частину робіт, пов'язаних з інформацією. За історичними мірками комп'ютерні технології обробки інформації ще дуже молоді і знаходяться на самому початку свого розвитку. Комп'ютерні технології сьогодні перетворять або витісняють старі технології обробки інформації.

2. «Час - події - люди»

Розглянемо історію розвитку обчислювальних засобів і методів «в особах» і об'єктах (табл.1).

Таблиця 1. Основні події в історії розвитку обчислювальних методів, приладів, автоматів і машин

Джон Непер (1550-1617)	Шотландець Джон Непер в 1614-м р опублікував «Опис дивовижних таблиць логарифмів». Він виявив, що сума логарифма чисел а і b дорівнює логарифму твору цих чисел. Тому дія множення зводилося до простої операції додавання. Також він розробив інструмент перемноження чисел - «кісточки Непера». Він складався з набору сегментованих стерженьков, які можна було розташовувати таким чином, що, складаючи числа в прилеглих один до одного по горизонталі сегментах, отримували результат їх множення. «Кісточки Непера» незабаром були витіснені іншими обчислювальними пристроями (в основному механічного типу). Таблиці Непера, розрахунок яких вимагав дуже багато часу, були пізніше «вмонтовані» в зручний пристрій, що прискорює процес обчислення, - логарифмічну лінійку (Р. Біссакар, кінець 1620 г.)
Вільгельм Шиккард (1592-1636)	Вважалося, що першу механічну лічильну машину винайшов великий французький математик і фізик Б. Паскаль в 1642 р Однак в 1957 р Ф. Гаммер (ФРН, директор кеплерівської наукового центру) виявив докази створення механічної, обчислювальної машини приблизно за два десятиліття до винаходу Паскаля Вільгельмом Шиккардом. Він назвав її «годинник для рахунку». Машина призначалася для виконання чотирьох арифметичних дій і складалася з частин: пристрій, що підсумовує; розмножувальне пристрій; механізм для проміжних результатів. Суммирующее пристрій складався з зубчастих передач і представляло найпростішу форму арифмометра. Запропонована схема механічного рахунку вважається класичною. Однак цю просту і ефективну схему довелося винаходити заново, так як відомості про машину Шиккарда не стали загальним надбанням
Блез Паскаль (1623-1662)	У 1642 р, коли Паскалю було 19 років, була виготовлена перша діюча модель підсумовує машини. Через кілька років Блез Паскаль створив механічну підсумовує машину ( «паскалина»), яка дозволяла складати числа в десятковій системі числення. У цій машині цифри шестизначного числа задавалися шляхом відповідних поворотів дисків (коліщаток) з цифровими розподілами, результат операції можна було прочитати в шести віконцях - по одному на кожну цифру. Диск одиниць був пов'язаний з диском десятків, диск десятків - з диском сотень і т. Д. Інші операції виконувалися за допомогою досить незручній процедури повторних складань, і в цьому полягав основний недолік «Паскаліни». Всього приблизно за десятиліття він побудував більше 50 різних варіантів машини. Винайдений Паскалем принцип пов'язаних коліс з'явився основою, на якій будувалася більшість обчислювальних пристроїв на протязі наступних трьох століть
Готфрід Вільгельм Лейбніц (1646-1716)	У 1672 р, перебуваючи в Парижі, Лейбніц познайомився з голландським математиком і астрономом Християном Гюйгенсом. Бачачи, як багато обчислень доводиться робити астроному, Лейбніц вирішив винайти механічний пристрій для розрахунків. У 1673 році він завершив створення механічного калькулятора. Розгорнувши ідеї Паскаля, Лейбніц використав операцію зсуву для порозрядного множення чисел. Додавання вироблялося на ньому по суті так само, як і на «паска-лине», проте Лейбніц включив в конструкцію рухому частину (прообраз рухомої каретки майбутніх настільних калькуляторів) і ручку, за допомогою якої можна було крутити ступеневу колесо або - в наступних випадках машини - циліндри, розташовані всередині апарату
Жозеф-Марі Жаккар (1775-1834)	Розвиток обчислювальних пристроїв пов'язане з появою перфораційних карт і їх застосуванням. Поява ж перфораційних карт пов'язано з ткацьким виробництвом. У 1804 р інженер Жозеф-Марі Жаккар побудував повністю автоматизований верстат (верстат Жаккар), здатний відтворювати складні візерунки. Робота верстата програмувались за допомогою колоди перфокарт, кожна з яких керувала одним ходом човника. Перехід до нового малюнку відбувався заміною колоди перфокарт
Чарльз Беббідж (1791-1871)	Він виявив похибки в таблицях логарифмів Непера, якими широко користувалися при обчисленнях астрономи, математики, штурмани далекого плавання. У 1821 році приступив до розробки своєї обчислювальної машини, яка допомогла б виконати більш точні обчислення. У 1822 р була побудована різницева машина (пробна модель), здатна розраховувати і друкувати великі математичні таблиці. Це було дуже складне, велике пристрій і призначалося для автоматичного обчислення логарифмів. Робота моделі ґрунтувалася на принципі, відомому в математиці як «метод кінцевих різниць»: при обчисленні многочленів використовується тільки операція додавання і не виконується множення і ділення, які значно важче піддаються автоматизації. В подальшому він прийшов до ідеї створення більш потужної - аналітичної машини. Вона не просто повинна була вирішувати математичні завдання певного типу, а виконувати різноманітні обчислювальні операції відповідно до інструкцій, що задаються оператором. За задумом це не що інше, як перший універсальний програмований комп'ютер. Аналітична машина в своєму складі мала мати такі компоненти, як «млин» (арифметичний пристрій за сучасною термінологією) і «склад» (пам'ять). Інструкції (команди) вводилися в аналітичну машину за допомогою перфокарт (використовувалася ідея програмного управління Жаккар за допомогою перфокарт). Шведський видавець, винахідник і перекладач Пер Георг Шойц скориставшись порадами Беббеджа, побудував видозмінений варіант цієї машини. У 1855 р машина Шойца була удостоєна золотої медалі на Всесвітній виставці в Парижі. Надалі один з принципів, що лежать в основі ідеї аналітичної машини, - використання перфокарт -нашел втілення в статистичному табуляторі, побудованому американцем Германом Холлеритом (для прискорення обробки результатів перепису населення в США в 1890 р)
Огаста Ада Байрон (Графиня Лавлейс) (1815-1852)	Графиня Огаста Ада Лавлейс, дочка поета Байрона, спільно з Ч. Беббідж працювала над створенням програм для його лічильних машин. Її роботи в цій області були опубліковані в 1843 р Однак в той час вважалося непристойним для жінки видавати свої твори під повним ім'ям, і Лавлейс поставила на титулі тільки свої ініціали. У матеріалах Беббіджа і коментарях Лавлейс намічені такі поняття, як «підпрограма» і «бібліотека підпрограм», «модифікація команд» і «індексний регістр», які стали вживатися тільки в 50-х рр. XX ст. Сам термін «бібліотека» був введений Беббіджем, а терміни «робоча осередок» і «цикл» запропонувала А. Лавлейс. «Можна з повною підставою сказати, що аналітична машина точно так же плете алгебраїчні візерунки, як ткацький верстат Жак-кара відтворює квіти і листя», - писала графиня Лавлейс. Вона фактично була першимпрограммісткой (в її честь була названа мова програмування Ада)
Джордж Буль (1815-1864)	Дж. Буль по праву вважається батьком математичної логіки. Його ім'ям названо розділ математичної логіки - булева алгебра. У 1847 р написав статтю «Математичний аналіз логіки». У 1854 р Буль розвинув свої ідеї в роботі під назвою «Дослідження законів мислення». Ці праці внесли революційні зміни в логіку як науку. Дж. Буль винайшов своєрідну алгебру - систему позначень і правил, яка застосовується до всіляких об'єктів, від чисел і букв до пропозицій. Користуючись цією системою, Буль міг закодувати висловлювання (затвердження) за допомогою своєї мови, а потім маніпулювати ними подібно до того, як в математиці маніпулюють звичайними числами. Три основні операції системи - це І, АБО і НЕ
Пафнутій Львович Чебишев (1821-1894)	Їм була розроблена теорія машин і механізмів, написаний ряд робіт, присвячених синтезу шарнірних механізмів.Серед численних винайдених ним механізмів є кілька моделей арифмометрів, перша з яких була сконструйована не пізніше 1876 р Арифмометр Чебишева для того часу був однією з найоригінальніших обчислювальних машин. У своїх конструкціях Чебишев запропонував принцип безперервної передачі десятків і автоматичний перехід каретки з розряду на розряд при множенні. Обидва ці винаходи увійшли в широку практику в 30-і рр. XX ст. в зв'язку з застосуванням електроприводу і поширенням напівавтоматичних і автоматичних клавішних обчислювальних машин. З появою цих та інших винаходів стало можливо значно збільшити швидкість роботи механічних рахункових пристроїв
Олексій Миколайович Крилов (1863-1945)	Русский кораблебудівник, механік, математик, академік АН СРСР. У 1904 році він запропонував конструкцію машини для інтегрування звичайних диференціальних рівнянь. У 1912 р така машина була побудована. Це була перша інтегруюча машина безперервної дії, що дозволяє вирішувати диференціальні рівняння до четвертого порядку
Вильгодт Теофіл Однер (1845-1905)	Виходець зі Швеції Вильгодт Теофіл Однер в 1869 р приїхав до Петербурга. Деякий час він працював на заводі «Русский дизель» на Виборзькій стороні, на якому в 1874 був виготовлений перший зразок його арифмометра. Створені на базі східчастих валиків Лейбніца перші серійні арифмометри мали великі розміри в першу чергу тому, що на кожен розряд потрібно було виділяти окремий валик. Однер замість східчастих валиків застосував більш досконалі і компактні зубчасті колеса з мінливим числом зубців - колеса Однера. У 1890 р Однер отримує патент на випуск арифмометрів і в цьому ж році було продано 500 арифмометрів (дуже велика кількість на той час). Арифмометри в Росії називалися: «Арифмометр Однера», «Оригінал-Однер», «Арифмометр системи Однер» і ін. У Росії до 1917 р було випущено приблизно 23 тис. Арифмометрів Однера. Після революції виробництво арифмометрів було налагоджено на Сущевском механічному заводі ім. Ф.Е.Дзержинського в Москві. З 1931 р вони стали називатися арифмометри «Фелікс». Далі в нашій країні були створені моделі арифмометрів Однера з клавішним введенням і електроприводом
Герман Холлерит (1860-1929)	Після закінчення Колумбійського університету надходить на роботу в контору за переписом населення в Вашингтоні. У цей час США приступили до виключно трудомісткою (тривала сім з половиною років) ручній обробці даних, зібраних в ході перепису населення в 1880 р До 1890 р Холлерит завершив розробку системи табуляції на базі застосування перфокарт. На кожній карті було 12 рядів, в кожному з яких можна було пробити по 20 отворів, вони відповідали таким даними, як вік, стать, місце народження, кількість дітей, сімейний стан і іншим відомостям, включеним в перелік питань перепису. Вміст заповнених формулярів переносилося на карти шляхом відповідного перфорування. Перфокарти завантажувалися в спеціальні пристрої, з'єднані з табуляціонной машиною, де вони нанизувалися на ряди тонких голок, по одній голці на кожну з 240 перфоруються позицій на мапі. Коли голка потрапляла в отвір, вона замикала контакт у відповідній електричного кола машини. Повний статистичний аналіз результатів зайняв два з половиною роки (втричі швидше в порівнянні з попереднім переписом). Згодом Холлерит організував фірму «Computer Tabulating Recording» (CTR). Молодий комівояжер цієї компанії Том Уотсон першим побачив потенційну прибутковість продажу лічильних машин американським бізнесменам на основі перфокарт. Пізніше він очолив компанію і в 1924 р перейменував її в корпорацію «International Business Machines» (IBM)
Ванневар Буш (1890-1974)	У 1930 р побудував механічне обчислювальний пристрій - диференціальний аналізатор. Це була машина, на якій можна було вирішувати складні диференціальні рівняння. Однак вона мала багато серйозними недоліками, перш за все, гігантськими розмірами. Механічний аналізатор Буша був складну систему валиків, шестерень і дротів, з'єднаних в серію великих блоків, які займали цілу кімнату. При постановці завдання машині оператор повинен був вручну підбирати безліч шестереночние передач. На це йшло зазвичай 2-3 дні. Пізніше В. Буш запропонував прототип сучасного гіпертексту - проект МЕМЕХ (MEMory EXtention - розширення пам'яті) як автоматизоване бюро, в якому людина зберігала б свої книги, записи, будь-яку отримувану їм інформацію таким чином, щоб в будь-який момент скористатися нею з максимальною швидкістю і зручністю . Фактично це повинно було бути складний пристрій, забезпечене клавіатурою і прозорими екранами, на які б проектувалися тексти і зображення, які знаходяться на мікрофільмах. У МЕМЕХ встановлювалися б логічні і асоціативні зв'язки між будь-якими двома блоками інформації. В ідеалі йдеться про величезну бібліотеці, універсальної інформаційній базі
Джон Вінсент Атанасофф (1903-1995)	Професор фізики, автор першого проекту цифрової обчислювальної машини на основі двійкової, а не десяткової системи числення. Простота двійковій системи числення в поєднанні з простотою фізичного представлення двох символів (0, 1) замість десяти (0, 1, ..., 9) в електричних схемах комп'ютера переважує незручності, пов'язані з необхідністю переведення із двійкової системи в десяткову і назад. Крім того, застосування двійкової системи числення сприяло зменшенню розмірів обчислювальної машини і знизила б її собівартість. У 1939 р Атанасофф побудував модель пристрою і став шукати фінансову допомогу для продовження роботи. Машина Атанасоффа була практично готова в грудні 1941 р, але перебувала в розібраному вигляді. У зв'язку з початком Другої світової війни всі роботи по реалізації цього проекту припинилися. Лише в 1973 р пріоритет Атанасоффа як автора першого проекту такої архітектури обчислювальної машини був підтверджений рішенням федерального суду США
Говард Айкен	У 1937 р Г. Айкен запропонував проект великий лічильної машини і шукав людей, згодних профінансувати цю ідею. Спонсором виступив Томас Уотсон, президент корпорації IBM: його внесок у проект склав близько 500 тис. Доларів США. Проектування нової машини «Марк-1», заснованої на електромеханічних реле, почалося в 1939 р в лабораторіях Нью-Йоркського філії IBM і тривало до 1944 р Готовий комп'ютер містив близько 750 тис. Деталей і важив 35 т. Машина оперувала двійковими числами до 23 розрядів і перемножуємо два числа максимальної розрядності приблизно за 4 с. Оскільки створення «Марк-1» тривало досить довго, пальма першості дісталася не йому, а релейного бінарного комп'ютера Z3 Конрада Цузе, побудованому в 1941 р Варто відзначити, що машина Z3 була значно менше машини Айкена і до того ж дешевше у виробництві
Конрад Цузе (1910-1995)	У 1934 р, будучи студентом технічного вузу (в Берліні), не маючи ні найменшого уявлення про роботи Ч. Беббіджа, К. Цузе почав розробляти універсальну обчислювальну машину, багато в чому подібну аналітичну машині Беббіджа. У 1938 р він завершив побудувати машину, яка обіймала площа 4 кв. м., названу Z1 (по-німецьки його прізвище пишеться як Zuse). Це була повністю електромеханічна програмована цифрова машина. Вона мала клавіатуру для введення умов завдань. Результати обчислень висвічувались на панелі з безліччю маленьких лампочок. Її відновлена версія зберігається в музеї Verker und Technik в Берліні. Саме Z1 в Німеччині називають першим у світі комп'ютером. Пізніше Цузе став кодувати інструкції для машини, пробиваючи отвори в використаної 35-міліметрової фотоплівці. Машина, яка працювала перфорованої стрічкою, отримала назву Z2. У 1941 р Цузе побудував програмно-керовану машину, засновану на двійковій системі числення - Z3. Ця машина за багатьма своїми характеристиками перевершувала інші машини, побудовані незалежно і паралельно в інших країнах. У 1942 р Цузе спільно з австрійським інженером-електриком Гельмутом Шрайером запропонували створити комп'ютер принципово нового типу - на вакуумних електронних лампах. Ця машина повинна була працювати в тисячу разів швидше, ніж будь-яка з машин, що були в той час в Німеччині. Говорячи про потенційні сферах застосування швидкодіючого комп'ютера, Цузе і Шрайер відзначали можливість його використання для розшифровки закодованих повідомлень (такі розробки вже велися в різних країнах)
Алан Тьюринг (1912-1954)	Англійський математик, дав математичне визначення алгоритму через побудову, назване машиною Тьюринга. У період Другої світової війни німці використовували апарат «Enigma» для шифрування повідомлень. Без ключа та схеми комутації (німці їх змінювали тричі на день) розшифрувати повідомлення було неможливо. З метою розкриття секрету британська розвідка зібрала групу блискучих і кілька ексцентричних вчених. Серед них був математик Алан Тьюринг. В кінці 1943 року група зуміла побудувати потужну машину (замість електромеханічних реле в ній застосовувалися близько 2000 електронних вакуумних ламп). Машину назвали «Колос». Перехоплені повідомлення кодувалися, наносилися на перфоленту і вводилися в пам'ять машини. Стрічка вводилася за допомогою фотоелектричного пристрою, що зчитує зі швидкістю 5000 символів в секунду. Машина мала п'ять таких зчитувальних пристроїв. В процесі пошуку відповідності (розшифровки) машина порівнювала зашифроване повідомлення з уже відомими кодами «Enigma» (за алгоритмом роботи машини Тьюринга). Робота групи досі залишається засекреченою. Про роль Тьюринга в роботі групи можна судити з такого висловом члена цієї групи математика І. Дж. Гуда: «Я не хочу сказати, що ми виграли війну завдяки Тьюрингу, але беру на себе сміливість сказати, що без нього ми могли б її і програти ». Машина «Колос» була лампова (великий крок вперед у розвитку обчислювальної техніки) і спеціалізовані (розшифровка секретних кодів)
Джон Моучлі (1907-1980) Преспер Екерт (Нар. В 1919)	Першою ЕОМ вважається машина ЕНІАК (ENIAC, Electronic Numerial Integrator and Computer - електронний цифровий інтегратор і обчислювач). Її автори, американські вчені Дж. Моучлі і Преспер Екерт, працювали над нею з 1943 по 1945 рр. Вона призначалася для розрахунку траєкторій польотів снарядів, і представляла собою складне для середини XX в. інженерна споруда довжиною понад 30 м, об'ємом 85 куб. м, масою 30 т. В Еніак були використані 18 тис. електронних ламп 1500 реле, машина споживала близько 150 кВт. Далі виникла ідея створення машини з програмним забезпеченням, що зберігається в пам'яті машини, що змінило б принципи організації обчислень і підготувало ґрунт для появи сучасних мов програмування (ЕДВАК - Електронний Автоматичний Обчислювач з дискретними змінними, EDVAC - Electronic Discret Variable Automatic Computer). Ця машина була створена в 1950 р більш ємною внутрішньої пам'яті містилися і дані, і програма. Програми записувалися електронним способом в спеціальних пристроях - лініях затримки. Найголовніше було те, що в ЕДВАК дані кодувалися не в десятковій системі, а в двійковій (скоротилася кількість використовуваних електронних ламп). Дж. Моучлі і П. Екерт після створення своєї власної компанії поставили собі за мету створити універсальний комп'ютер для широкого комерційного застосування - ЮНІВАК (UNIVAC, Universal Automatic Computer - універсальний автоматичний комп'ютер). Приблизно за рік до того, як перший
ЕНІАК	ЮНІВАК вступив в експлуатацію в Бюро перепису населення в США, партнери опинилися у важкому фінансовому становищі і змушені були продати свою компанію фірмі «Ремінгтон Ренд». Однак ЮНІВАК не став першим комерційним комп'ютером. Їм стала машина ЛЕО (LEO, Lyons 'Bectronic Office), яка застосовувалася в Англії для розрахунку зарплати працівникам чайних магазинів (фірма «Лайонс»), У 1973 р федеральний суд США визнав їх авторські права на винахід електронного цифрового комп'ютера недійсними, а ідеї - запозичені у Дж. Атанасоффа
Джон фон Нейман (1903-1957)	Працюючи в групі Дж.Мочлі і П. Екерта, фон Нейман підготував звіт - «Попередня доповідь про машину ЕДВАК», в якому узагальнив плани роботи над машиною. Це була перша робота по цифровим електронним комп'ютерів, з якою познайомилися певні кола наукової громадськості (з міркувань секретності роботи в цій області не публікувалися). З цього моменту комп'ютер був визнаний об'єктом, який представляв науковий інтерес. У своїй доповіді фон Нейман виділив і детально описав п'ять ключових компонентів того, що нині називають «архітектурою фон Неймана» сучасного комп'ютера. У нашій країні незалежно від фон Неймана були сформульовані більш детальні і повні принципи побудови електронних цифрових обчислювальних машин (Сергій Олексійович Лебедєв)
Сергій Олексійович Лебедєв (1902-1974)	У 1946 р С. А. Лебедєв стає директором інституту електротехніки та організовує в його складі свою лабораторію моделювання та регулювання. У 1948 р С. А. Лебедєв орієнтував свою лабораторію на створення МЕСМ (Мала електронна лічильна машина). МЕСМ була спочатку задумана як модель (перша буква в абревіатурі МЕСМ) Великий електронної лічильної машини (БЕСМ). Однак в процесі її створення стала очевидною доцільність перетворення її в малу ЕОМ. Через засекреченість робіт, що проводяться в області обчислювальної техніки, відповідних публікацій в пресі не було. Основи побудови ЕОМ, розроблені С. А. Лебедєвим незалежно від Дж. Фон Неймана, полягають в наступному: 1) до складу ЕОМ повинні входити пристрої арифметики, пам'яті, введення-виведення інформації, управління; 2) програма обчислень кодується і зберігається в пам'яті подібно числам; 3) для кодування чисел і команд слід використовувати двійкову систему числення; 4) обчислення повинні здійснюватися автоматично на основі інформації, що зберігається в пам'яті програми і операцій над командами; 5) крім арифметичних операцій вводяться також логічні - порівняння, умовного і безумовного переходів, кон'юнкція, диз'юнкція, заперечення; 6) пам'ять будується за ієрархічним принципом; 7) для обчислень використовуються чисельні методи розв'язання задач. 25 грудня 1951 р МЕСМ була прийнята в експлуатацію. Це була перша в СРСР швидкодіюча електронна цифрова машина. У 1948 р створюється Інститут точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМ і ВТ) АН СРСР, з яким уряд доручив розробку нових засобів обчислювальної техніки і С. А. Лебедєв запрошується завідувати лабораторією № 1 (1951 р). Коли БЕСМ була готова (1953 р), вона нітрохи не поступалася новітнім американським зразкам. З 1953 р до кінця свого життя С. А. Лебедєв був директором ІТМ і ВТ АН СРСР, обраний дійсним членом АН СРСР і очолив роботи зі створення декількох поколінь ЕОМ. На початку 60-х рр. створюється перша ЕОМ з серії великих електронних лічильних машин (БЕСМ) - БХМ-1. При створенні БЕСМ-1 були застосовані оригінальні наукові й конструкторські рішення. Завдяки цьому вона була тоді найпродуктивнішою машиною в Європі (8-10 тисяч операцій в секунду) і однією з кращих в світі. Під керівництвом С. А. Лебедєва були створені і впроваджені у виробництво ще дві лампові ЕОМ - БЕСМ-2 і М-20. У 60-х рр. були створені напівпровідникові варіанти М-20: М-220 і М-222, а також БЕСМ-ЗМ і БЕСМ-4. При проектуванні БЕСМ-6 вперше був застосований метод попереднього імітаційного моделювання (здача в експлуатацію була здійснена в 1967 р). С. А. Лебедєв одним з перших зрозумів величезне значення спільної роботи математиків і інженерів у створенні обчислювальних систем. З ініціативи С. А. Лебедєва все схеми БЕСМ-6 були записані формулами булевої алгебри. Це відкрило широкі можливості для автоматизації проектування і підготовки монтажної і виробничої документації
IBM	Неможливо пропустити ключовий етап у розвитку обчислювальних засобів і методів, пов'язаних з діяльністю фірми IBM. Історично перші ЕОМ класичної структури і складу - Computer Installation System / 360 (фірмове найменування - «Обчислювальна установка системи 360», в подальшому відома як просто IBM / 360) були випущені в 1964 р, і з наступними модифікаціями (IBM / 370, IBM / 375) поставлялися аж до середини 80-х рр., коли під впливом мікроЕОМ (ПК) не почали поступово сходити зі сцени. ЕОМ даної серії послужили основою для розробки в СРСР і країнах-членах РЕВ так званої Єдиної системи ЕОМ (ЄС ЕОМ), які протягом кількох десятиліть були основою вітчизняної комп'ютеризації.
ЄС 1045	Машини включали такі компоненти: • центральний процесор (32-розрядний) з двоадресний системою команд; • головну (оперативну) пам'ять (від 128 Кбайт до 2 Мбайт); • накопичувачі на магнітних дисках (НМД, МД) зі змінними пакетами дисків (наприклад, IBM-2314 - 7,25 Мбайт, ШМ-2311 -29 Мбайт, IBM 3330 - 100 Мбайт), аналогічні (іноді сумісні) пристрої відомі і для інших з вищезазначених серій; • накопичувачі на магнітних стрічках (НМЛ, МЛ) котушкового типу, ширина стрічки 0,5 дюйма, довжина від 2400 футів (720 м) і менш (зазвичай 360 і 180 м), щільність запису від 256 байт на дюйм (звичайна) і велика в 2-8 разів (підвищена). Відповідно робоча ємність накопичувача визначалася розміром котушки і щільністю запису і досягала 160 Мбайт на бобіну МЛ; • пристрої друку - порядковий друкують устрою барабанного типу, з фіксованим (зазвичай 64 або 128 знаків) набором символів, що включають прописну латиницю і кирилицю (або прописну і малу латиницю) і стандартне безліч службових символів; висновок інформації здійснювався на паперову стрічку шириною 42 або 21 см зі швидкістю до 20 рядків / с; • термінальні пристрої (відеотерміналів, а спочатку -електричні друкарські машинки), призначені для інтерактивної взаємодії з користувачем (IBM 3270, DEC VT-100 та ін.), Що підключаються до системи для виконання функцій управління обчислювальним процесом (консоль оператора - 1 -2 шт . на ЕОМ) і інтерактивної налагодження програм і обробки даних (термінал користувача - від 4 до 64 шт. на ЕОМ). Перераховані стандартні набори пристроїв ЕОМ 60-80-х рр. і їх характеристики наведені тут як історична довідка для читача, який може їх самостійно оцінити, порівнявши з сучасними і відомими йому даними. Фірмою IBM була запропонована в якості оболонки ЕОМ IBM / 360 перша функціонально повноцінна ОС - OS / 360. Розробка і впровадження ОС дозволили розмежувати функції операторів, адміністраторів, програмістів, користувачів, а також істотно (а десятки і сотні разів) підвищити продуктивність ЕОМ і ступінь завантаження технічних засобів. Версії OS / 360/370/375 - MFT (мультипрограмування з фіксованою кількістю завдань), MW (зі змінним кількістю завдань), SVS (система з віртуальною пам'яттю), SVM (СВМ) - послідовно змінювали один одного і багато в чому визначили сучасні уявлення про роль ОС
Білл Гейтс і Пол Аллен	У 1974 р Фірма Intel розробила перший універсальний 8-розрядний мікропроцесор 8080 з 4500 транзисторами. Едвард Робертс, молодий офіцер ВПС США, інженер-електронник, побудував на базі процесора 8080 мікрокомп'ютер Альтаїр, який мав величезний комерційний успіх, що продавався по пошті і широко використовувався для домашнього застосування. У 1975 р молодий програміст Пол Аллен і студент Гарвардського університету Білл Гейтс реалізували для Альтаира мову Бейсік. Згодом вони заснували фірму Майкрософт (Microsoft).
Стівен Пол Джобс і Стівен Возняк	У 1976 р студенти Стів Возняк і Стів Джобс, влаштувавши майстерню в гаражі, реалізували комп'ютер Apple-1, поклавши початок корпорації Apple. 1983 г. - корпорація Apple Computers побудувала персональний комп'ютер Lisa - перший офісний комп'ютер, керований маніпулятором «миша». У 2001 Стівен Возняк заснував компанію «Wheels Of Zeus» для створення бездротової GPS технології. 2001 - Стів Джобс представив перший плеєр iPod. 2006 - Apple представила перший ноутбук на базі процесорів Intel. Рік випуску 2008 - Apple представила найтонший ноутбук у світі, що отримав назву MacBook Air.

3. Класи обчислювальних машин

Електронна обчислювальна машина (ЕОМ), комп'ютер - комплекс технічних засобів, призначених для автоматичної обробки інформації в процесі вирішення обчислювальних та інформаційних задач.

ЕОМ можна класифікувати за рядом ознак, зокрема:

• фізичному уявленню оброблюваної інформації;

• поколінням (етапах створення і елементній базі).

• сферами застосування та методам використання (а також розмірами і обчислювальної потужності).

Фізичне представлення оброблюваної інформації

Тут виділяють аналогові (безперервної дії); цифрові (дискретного дії); гібридні (на окремих етапах обробки використовуються різні способи фізичного представлення даних).

АВМ - аналогові обчислювальні машини, або обчислювальні машини безперервного дії, працюють з інформацією, представленою в безперервній (аналогової) формі, т. Е. У вигляді безперервного ряду значень будь-якої фізичної величини (найчастіше за все електричної напруги):

ЦВМ - цифрові обчислювальні машини, або обчислювальні машини дискретної дії, працюють з інформацією, представленою в дискретної, а точніше, цифровій формі. В силу універсальності цифрової форми представлення інформації ЕОМ є більш універсальним засобом обробки даних.

ГВМ - гібридні обчислювальні машини, або обчислювальні машини комбінованої дії, працюють з інформацією, представленою і в цифровій, і в аналоговій формі. Вони поєднують в собі переваги АВМ і ЦВМ. ГВМ доцільно використовувати для вирішення завдань управління складними швидкодіючими технічними комплексами.

покоління ЕОМ

Ідея ділити машини на покоління викликана до життя тим, що за час короткої історії свого розвитку комп'ютерна техніка виконала велику еволюцію як в сенсі елементної бази (лампи, транзистори, мікросхеми та ін.), Так і в сенсі зміни її структури, появи нових можливостей, розширення областей застосування і характеру використання (табл. 2.).

Таблиця 2

Етапи розвитку комп'ютерних інформаційних технологій

параметр	Період, роки
параметр	50-е	60-е	70-е	80-е	справжнє час
Мета використання комп'ютера	Науково-технічні розрахунки	Технічні та економі етичні розрахунки	Управління та економічні розрахунки	Управління, надання інформації	Телеком комунікація, інформа ционное обслужив ание
Режим роботи комп'ютера	Однопрограмних	пакетна обробка	поділ часу	Персональна робота	мережева обробка
інтеграція даних	низька	Середня	висока	Дуже висока	Сверхв исокая
Розташування користувача	машинний зал	окреме приміщення	термінальний зал	Робочий стіл	произ вільне мобільне
Тип користувача	Інженери-програмісти	Професія сиональной програм Місти	програмісти	Користувачі із загальною комп'ютерною підготовкою	Мало навчені пользов Ательє
Тип діалогу	Робота за пультом комп'ютера	Обмін перфоно-носія і машино-грамами	Інтерактивний (через клавіатуру та екран)	Інтерактивний з жорстким меню	Інтер активний екранний типу «питання - відповідь»

До першого покоління зазвичай відносять машини, створені на рубежі 50-х рр.і що базуються на електронних лампах. Ці комп'ютери були величезними, незручними і дуже дорогими машинами, які могли придбати тільки крупні корпорації і уряди. Лампи споживали значну кількість електроенергії і виділяли багато тепла (рис. 1.).

Набір команд був обмежений, схеми арифметико-логічного пристрою і пристрою управління достатньо прості, програмне забезпечення практично було відсутнє. Показники обсягу оперативної пам'яті і швидкодії були низькими. Для введення-виведення використовувалися перфострічки, перфокарти, магнітні стрічки і друкуючі пристрої. Швидкодію близько 10-20 тис. Операцій в секунду.

Програми для цих машин писалися на мові конкретної машини. Математик, що склав програму, сідав за пульт управління машини, вводив і налагоджував програми і виробляв по ним рахунок. Процес налагодження був вельми тривалим за часом.

Незважаючи на обмеженість можливостей ці машини дозволили виконати найскладніші розрахунки, необхідні для прогнозування погоди, вирішення завдань атомної енергетики та ін.

Досвід використання машин першого покоління показав, що існує величезний розрив між часом, що витрачається на розробку програм, і часом рахунку. Ці проблеми почали долати шляхом інтенсивної розробки засобів автоматизації програмування, створення систем обслуговуючих програм, що спрощують роботу на машині і збільшують ефективність її використання. Це, в свою чергу, зажадало значних змін в структурі комп'ютерів, направлених на те, щоб наблизити її до вимог, що виникли з досвіду експлуатації комп'ютерів.

У жовтні 1945 року в США був створений перший комп'ютер ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator - електронний цифровий інтегратор і обчислювач).

Вітчизняні машини першого покоління: МЕСМ (мала електронна рахункова машина), БЕСМ, Стріла, Урал, М-20.

Друге покоління комп'ютерної техніки - машини, сконструйовані в 1955-65 рр. Характеризуються використанням в них як електронних ламп, так і дискретних транзисторних логічних елементів (рис. 2). Їх оперативна пам'ять була побудована на магнітних сердечниках. У цей час став розширюватися діапазон устаткування, яке застосовує введення-виведення, з'явилися високопродуктивні пристрої для роботи з магнітними стрічками (НМЛ), магнітні барабани (НМБ) і перші магнітні диски (табл. 2.).

Ці машини характеризуються швидкодією до сотень тисяч операцій в секунду, ємністю пам'яті - до декількох десятків тисяч слів.

З'являються мови високого рівня, кошти яких допускають опис всієї необхідної послідовності обчислювальних дій в наочному, легко сприйманому вигляді.

Програма, написана на алгоритмічній мові, незрозуміла комп'ютера, який сприймає тільки мову своїх власних команд. Тому спеціальні програми, які називаються трансляторами, переводять програму з мови високого рівня на машинну мову.

З'явився широкий набір бібліотечних програм для вирішення різноманітних завдань, а також моніторні системи, керівники режимом трансляції і виконання програм, з яких надалі виросли сучасні операційні системи.

Операційна система - найважливіша частина програмного забезпечення комп'ютера, призначена для автоматизації планування та організації процесу обробки програм, введення-ви вода і управління даними, розподілу ресурсів, підготовки і налагодження програм, інших допоміжних операцій обслуговування.

Машинам другого покоління була властива програмна несумісність, яка ускладнювала організацію великих інформаційних систем. Тому в середині 60-х рр. намітився перехід до створення комп'ютерів, програмно сумісних і побудованих на мікроелектронної технологічній базі.

Найвищим досягненням вітчизняної обчислювальної техніки створеної колективом С.А. Лебедєва стала розробка в 1966 році напівпровідникової ЕОМ БЕСМ-6 з продуктивністю 1 млн. Операцій в секунду.

Машини третього покоління - це сімейства машин з єдиною архітектурою, т. Е. Програмно сумісних. В якості елементної бази в них використовуються інтегральні схеми, які також називаються мікросхемами.

Машини третього покоління з'явилися в 60-і рр. Оскільки процес створення комп'ютерної техніки йшов безперервно, і в ньому брало участь безліч людей з різних країн, що мають справу з рішенням різних проблем, важко і марно намагатися встановити, коли «покоління» починалося і закінчувалося. Можливо, найбільш важливим критерієм відмінності машин другого і третього поколінь є критерій, заснований на понятті архітектури.

Машини третього покоління мають розвинені операційні системи. Вони володіють можливостями мультипрограмування, т. Е. Паралельного виконання декількох програм. Багато завдань управління пам'яттю, пристроями і ресурсами стала брати на себе операційна система або ж безпосередньо сама машина.

Приклади машин третього покоління - сімейства IBM-360, IBM-370, PDP-11, VAX, EC ЕОМ (Єдина система ЕОМ), СМ ЕОМ (Сімейство малих ЕОМ) і ін.

Швидкодія машин всередині сімейства змінюється від декількох десятків тисяч до мільйонів операцій в секунду. Ємність оперативної пам'яті досягає декількох сотень тисяч слів.

Четверте покоління - це основний контингент сучасної комп'ютерної техніки, розробленої після 70-х рр.

Найбільш важливий в концептуальному відношенні критерій, за яким ці комп'ютери можна відокремити від машин третього покоління, полягає в тому, що машини четвертого покоління проектувалися в розрахунку на ефективне використання сучасних високорівневих мов і спрощення процесу програмування для кінцевого користувача.

У аппаратурном відношенні для них характерно широке використання інтегральних схем в якості елементної бази, а також наявність швидкодіючих запам'ятовуючих пристроїв з довільною вибіркою ємністю в десятки мегабайт (рис. 3, б).

З точки зору структури машини цього покоління є багатопроцесорними і багатомашинні комплекси, що використовують загальну пам'ять і загальне поле зовнішніх пристроїв. Швидкодія складає до декількох десятків мільйонів операцій в секунду, ємність оперативної пам'яті порядку 1-512 Мбайт.

Для них характерні:

• застосування персональних комп'ютерів (ПК);

• телекомунікаційна обробка даних;

• комп'ютерні мережі;

• широке застосування систем управління базами даних;

• елементи інтелектуальної поведінки систем обробки даних і пристроїв.

До ЕОМ четвертого покоління відносяться ПЕОМ "Електроніка МС 0511" комплекту навчальної обчислювальної техніки КУВТ УКНЦ, а також сучасні IBM - сумісні комп'ютери, на яких ми працюємо.

Відповідно до елементної базою і рівнем розвитку програмних засобів виділяють чотири реальних покоління ЕОМ, коротка характеристика яких наведена в таблиці 3.

Таблиця 3

покоління ЕОМ

параметри порівняння	покоління ЕОМ
параметри порівняння	перший	друге	третя	четверте
Період часу	1946 - 1959	1960 - 1969	1970 - 1979	з 1980 р
Елементна база (для УУ, АЛУ)	Електронні (або електричні) лампи	Напівпровідники (транзистори)	інтегральні схеми	Великі інтегральні схеми (ВІС)
Основний тип ЕОМ	великі		Малі (міні)	мікро
Основні пристрої введення	Пульт, перфокарточная, перфоленточний введення	Додався алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура	Алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура	Кольоровий графічний дисплей, сканер, клавіатура
Основні пристрої виведення	Алфавітно-цифровий друкуючий пристрій (АЦДП), перфоленточний висновок		Графічний пристрій, принтер
зовнішня пам'ять	Магнітні стрічки, барабани, перфострічки, перфокарти	Додався магнітний диск	Перфострічки, магнітний диск	Магнітні і оптичні диски
Ключові рішення в ПО	Універсальні мови програмування, транслятори	Пакетні операційні системи, оптимізують транслятори	Інтерактивні операційні системи, структуровані мови програмування	Дружність ПО, мережеві операційні системи
Режим роботи ЕОМ	Однопрограмних	пакетний	поділу часу	Персональна робота і мережева обробка даних
Мета використання ЕОМ	Науково-технічні розрахунки	Технічні та економічні розрахунки	Управління та економічні розрахунки	Телекомунікації, інформаційне обслуговування

Таблиця 4

Основні характеристики вітчизняних ЕОМ другого покоління

параметр	Перша черга
параметр	Раздан-2	БЕСМ-4	М-220	Урал-11	Мінськ-22	Урал-16
адресність	2	3	3	1	2	1
Форма подання даних	З плаваючою комою	З плаваючою комою	З плаваючою комою	З фікс рова коми, символьна	З фікс рова коми, символьна	З плаваючою і фікс рова коми, символьна
Довжина машинного слова (дв. Разр.)	36	45	45	24	37	48
Швидкодія (оп. / С)	5 тис.	20 тис.	20 тис.	14-15 тис.	5 тис.	100 тис
ОЗУ, тип, ємність (слів)	Феррі товий сердечник 2048	Феррі товий сердечник 8192	Феррі товий сердечник 4096-16 384	Феррі товий сердечник 4096-16 384	Феррі товий сердечник 8192	Феррі товий сердечник 8192-65 536
ВЗП, тип, ємність (слів)	НМЛ 120 тис.	НМЛ 8 млн	НМЛ 16 млн	НМЛ 8 млн	НМЛ до 5 млн	НМЛ 12 млн НМБ130тис.

У комп'ютерах п'ятого покоління імовірно повинен відбутися якісний перехід від обробки даних до обробки знань.

Архітектура комп'ютерів п'ятого покоління буде містити два основні блоки. Один з них - це традиційний комп'ютер, проте позбавлений зв'язку з користувачем. Цей зв'язок здійснює інтелектуальний інтерфейс. Буде також вирішуватися проблема децентралізації обчислень за допомогою комп'ютерних мереж.

Коротко основну концепцію ЕОМ п'ятого покоління можна сформулювати наступним чином:

1. Комп'ютери на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторної структурою, одночасно виконують десятки послідовних інструкцій програми.

2. Комп'ютери з багатьма сотнями паралельно працюючих процесорів, що дозволяють будувати системи обробки даних і знань, ефективні мережеві комп'ютерні системи.

висновок

До XVII ст. діяльність суспільства в цілому і кожної людини окремо була спрямована на оволодіння речовиною, т. е. є пізнання властивостей речовини і виготовлення спочатку примітивних, а потім все більш складних знарядь праці, аж до механізмів і машин, що дозволяють виготовляти споживчі цінності.

В кінці XX в. людство вступило в нову стадію розвитку - стадію побудови інформаційного суспільства.

В кінці 60-х рр. Д. Белл констатував перетворення індустріального суспільства в інформаційне.

Найважливіше завдання суспільства - відновити канали комунікації в нових економічних і технологічних умовах для забезпечення чіткої взаємодії всіх напрямків економічного, наукового і соціального розвитку як окремих країн, так і в глобальному масштабі.

Шотландець Джон Непер в 1614-м р опублікував «Опис дивовижних таблиць логарифмів».

У 1642 р, коли Паскалю було 19 років, була виготовлена перша діюча модель підсумовує машини.

У 1673 р Лейбніц винайшов механічний пристрій для розрахунків (механічного калькулятора).

1804 р інженер Жозеф-Марі Жаккар побудував повністю автоматизований верстат (верстат Жаккар), здатний відтворювати складні візерунки. Робота верстата програмувались за допомогою колоди перфокарт, кожна з яких керувала одним ходом човника.

У 1822 р Ч. Беббіджа була побудована різницева машина (пробна модель), здатна розраховувати і друкувати великі математичні таблиці. В подальшому він прийшов до ідеї створення більш потужної - аналітичної машини. Вона не просто повинна була вирішувати математичні завдання певного типу, а виконувати різноманітні обчислювальні операції відповідно до інструкцій, що задаються оператором.

Графиня Огаста Ада Лавлейс спільно з Ч. Беббідж працювала над створенням програм для його лічильних машин. Її роботи в цій області були опубліковані в 1843 р

Дж. Буль по праву вважається батьком математичної логіки. Його ім'ям названо розділ математичної логіки - булева алгебра. Дж. Буль винайшов своєрідну алгебру - систему позначень і правил, яка застосовується до всіляких об'єктів, від чисел і букв до пропозицій (1854 г).

Моделі арифмометрів, перша з яких була сконструйована не пізніше 1876 р Арифмометр Чебишева для того часу був однією з найоригінальніших обчислювальних машин. У своїх конструкціях Чебишев запропонував принцип безперервної передачі десятків і автоматичний перехід каретки з розряду на розряд при множенні.

Олексій Миколайович Крилов 1904 році запропонував конструкцію машини для інтегрування звичайних диференціальних рівнянь. У 1912 р така машина була побудована.

Та інші.

ЕОМ можна класифікувати за рядом ознак, зокрема:

• фізичному уявленню оброблюваної інформації;

• поколінням (етапах створення і елементній базі).

• сферами застосування та методам використання (а також розмірами і обчислювальної потужності).