В каком веке был изобретен компьютер. От примитивных механизмов к первой ЭВМ. Кто ее создал? Британские «Бомбы» и «Колоссы»

Современный человек уже и жизни не может представить без компьютера. А ведь где-то в 50-х годах 20-го века люди считали, что компьютер необходим лишь для того, чтобы просчитывать траектории полетов к звездам. А еще раньше даже слова-то такого "компьютер" не знали. Окунемся в историю создания компьютеров.

В каком году изобрели компьютер

Само слово "компьютер" имеет значение "вычислитель". Уже давным-давно люди нуждались в изобретении устройства, которое могло бы автоматически обрабатывать данные, вычислять. Очень сложно сказать, кто и когда изобрел компьютер, так как сначала надо определиться, что считать этим самым устройством вычислений и обработки данных.

В первой половине 19-го века Чарльз Бэббидж, английский математик, сделал попытку создать универсальную вычислительную машину. Эта аналитическая машина должна была сама выполнять вычисления без помощи человека. Но математик не смог завершить свою работу, для техники того времени это оказалось слишком сложно. Но благодаря ему последователи получили все основные идеи.

В 1941 году немецкий инженер Конард Цузе и в 1943 году американец Говард Эйкен воспользовались идеями Бэббиджа и все-таки построили такую аналитическую машину!

Кто изобрел компьютер в современном понимании

Чарльза Бэббиджа можно назвать тем, кто первым изобрел компьютер, или создателем первого прообраза компьютера. Но все же первой реально работающей машиной, которая решала практические задачи, стала ENIAC. Это компьютер, разработанный специально для нужд армии, для счета баллистических таблиц авиации и артиллерии.

В 1946 году миру стало известно, что в США запустили первый в мире компьютер ENIAC. Аббревиатура расшифровывается как Electronic Numerical Integrator And Computer (Электронный Цифровой Интегратор и Компьютер). На его строительство ушло около половины миллиона долларов. Над ним трудились примерно три года. Размеры машины просто поражают! Он весил 28 тонн и потреблял 140 кВт энергии. Вы только представьте себе, что охлаждался первый компьютер авиационными двигателями Chrysler.

Сейчас все гораздо проще, почти в каждом доме есть компьютер, а у кого-то и не один. Некоторым он необходим для работы, а для других - это общение и проведение досуга.

Вы когда-нибудь задумывались, кто изобрел машину, которая позволяет читать эти самые слова во время прослушивания музыки, поддержания социального профиля и отстрела террористов в играх, и все это нажатием одной кнопки?

Этим выдающимся человеком был Чарльз Бэббидж (26 декабря 1791 - 18 октября 1871). Он изобрел первый программируемый компьютер в 1833 году. Благодаря его бесценному изобретению Бэббидж считается отцом компьютера.

Знаете ли Вы?
До 19-го века, термин "компьютер" применялся к людям, назначенным для выполнения "математических вычислений"!

Изображение показывает творение Бэббиджа.

Отец Чарльза Бэббиджа, Бенджамин Бэббидж, был богатым бизнесменом. Таким образом, молодой Чарльз ходил во многие престижные школы, пока он не попал Холмвудскую Академию в Энфилде. Вот там то и началась его любовь к математике.

Позже, он отправился в Peterhouse, Кембридж для дальнейших исследований. В Peterhouse он изучал аналитическую философию и продолжил изучение математики. Даже не окончив колледж, он был удостоен почетной ученой степени в области математики без экзаменов.

Помимо того, что он был талантливым математиком, Бэббидж был также философом и заядлым любителем криптографии.

Бэббидж заметил, что расчеты, сделанные человеком, особенно в отношении логарифмов, часто неправильные. Это навело его на мысль о машине, способной делать расчеты, по сути без права погрешности. Ада Лавлейс, который помог Бэббиджу запрограммировать его машину, считается первым в мире программистом.

Интересно, что история программирования сама по себе не начинается с «аналитической машины Бэббиджа». Первым программируемым устройством в мире на самом деле был ткацкий станок! Изобретенный Джозефом Мари Жаккард, Жаккардовый Ткацкий станок был первой в истории программируемой машиной. Программирование, Жаккардового ткацкого станка и компьютера Беббиджа, было сделано посредством перфокарт. Бэббидж изобрел механического предшественника принтера как устройство вывода для его машины.

Следующий скачок вперед в истории компьютеров сделали одновременно Конрад Цузе и Джон Атанасов, но с разнообразными конструкциями. Атанасов построил первый в мире цифровой компьютер используя вакуумные трубки. Компьютер Atanasoff-Berry, заклал основу для того, чтобы стать одним из самых полезных и распространенных устройств в мире. Однако, этот компьютер не был программируемым. С другой стороны, Конрад Цузе построил программируемый компьютер, известный, как и Z3, который был электромеханическим, т.е. аналоговым.

Несмотря на соответствующие недостатки обоих конструкций, Атанасов и Цузе оба считаются одними из самых важных имен в области компьютерных технологий. Джордж Штибиц также считается одним из изобретателей цифрового компьютера.

Многочисленные входных, выходных и периферийные устройства, подключенные к современным компьютерам, не были частью этих ранних конструкций. Они были придуманы следующими учеными:

Монитор (Электронно-Лучевая трубка): Аллен Дюмон (1931)
Мышь: Дуглас Энгельбарт (1963)
QWERTY-клавиатура: Кристофер Шоулз (1867 - на пишущих машинках)
Сканер: Джованни Казелли / Эдуар Белен (1858 / 1913)

В 1991 году, была построена полностью функционирующая модель машины Чарльза Бэббиджа, показывая истинную яркость прогностического изобретателя. Модель также поощряет исследования в области возможного применения механических вычислений, которые могут быть очень полезны в ситуациях, где цифровые компьютеры не могут выдержать физические условия. В 2011 году британские ученые инициировали проект строительства аналитической машины Бэббиджа на самые оригинальные дизайны, который должен быть завершен к 2021 году. Это действительно было бы достойной данью уважения человеку, который направил мир на постоянное совершенствование невообразимого технологического прогресса.

Компьютерная эра началась сравнительно недавно. Еще 100 лет назад люди не знали, что такое персональный компьютер, хотя его дальний предшественник, т.е. счеты, появился еще в древнем Вавилоне 3000 лет до н.э.

Сейчас уже тяжело представить жизнь без компьютера. Техника исправно служит на благо человечества. Компьютеры управляют сложными технологическими процессами, запускают космические корабли, ведут контроль над атомными электростанциями, следят за погодой.

По поводу того, когда появился первый компьютер, мнения расходятся. Дебаты на эту тему не прекращаются. Ведь первым созданным компьютером смело можно назвать изобретение «Паскалево колесо», созданное для арифметических вычислений еще в 1645 году.

Устройство суммировало многозначные числа без вмешательства человека в механизм. Причиной создания этого устройства послужило наблюдение юного Паскаля за отцом – сборщиком налогов, который совершал утомительные расчеты.

За создание разностной машины Бэббиджа наградили первой золотой медалью Астрономического общества. Однако малая разностная машина была экспериментальной, так как имела небольшую память и не использовалась для больших вычислений.

В конце 19 века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них использовались перфокарты для хранения числовой информации. Каждая такая машина выполняла только одну программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них. Счетно-перфорационные машины осуществляли сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать типовые задачи статистики и бухгалтерского учета.

Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в компанию «IBM» - ныне известного в мире производителя компьютеров.

Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. К 30-м годам 20 века получила развитие релейная автоматика, которая кодировала информацию в двоичном виде. В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.

В первой половине 20 века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы. Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Первая ЭВМ - универсальная машина на электронных лампах построена в США в 1945 году. Эта машина называлась «ENIAC» (аббревиатура расшифровывалась и переводилась так: электронный цифровой интегратор и вычислитель). Конструкторами «ENIAC» были Джон Моучли и Джон Эккерт. Скорость счета этой машины превосходила скорость релейных машин того времени в тысячу раз.

Первый электронный компьютер «ENIAC» программировался с помощью штекерно-коммутационного способа, т.е. программа строилась путем соединения проводниками отдельных блоков машины. Эта сложная и утомительная процедура подготовки машины к работе делала ее неудобной в эксплуатации.

Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были разработаны крупнейшим американским математиком Джоном фон Нейманом. В 1946 году в журнале «Nature» вышла статья Дж. фон Неймана, Г. Голдстайна и А. Беркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства». В этой статье были изложены принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них - принцип хранимой в памяти программы, согласно которому данные и программа помещаются в общую память машины.

Описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ. Идеи, изложенные в статье, получили название «архитектура ЭВМ Дж. фон Неймана».

В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана - английская машина «EDSAC». Годом позже появилась американская ЭВМ «EDVAC». Названные машины существовали в единственных экземплярах. Серийный выпуск ЭВМ начался в развитых странах мира в 50-ых годах.

В нашей стране первую ЭВМ создали в 1952 году. Называлась она «МЭСМ» - малая электронная счетная машина. Конструктором «МЭСМ» был Сергей Алексеевич Лебедев.

Первый отечественный ЭВМ в том виде, в котором он изображается в учебниках по информатике, был разработан на стыке десятилетий, в 1959-60 годах. Машина предназначалась для обороны и космоса. Тогда это были две актуальные сферы, в которые государство готово было вкладывать миллионы рублей и тысячи бессонных ночей изобретательных умов. Уже через 9 лет был презентован советский двухпроцессорный компьютер, ставший на службу страны как часть противоракетной воздушной обороны СССР.

Первый персональный и суперкомпьютер

Очередное событие в электронике произошло в 1971 году, когда американская фирма «Intel» объявила о создании микропроцессора. Микропроцессор - это сверхбольшая интегральная схема, способная выполнять функции основного блока компьютера - процессора. Это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в память. Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.

Отличие микро-ЭВМ от предшественников - малые габариты (размеры бытового телевизора) и сравнительная дешевизна. Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.

Самой популярной разновидностью ЭВМ сегодня являются персональные компьютеры. Появление феномена персональных компьютеров связано с именами двух американских специалистов: и . В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК «Apple-1», а в 1977 году - «Apple-2».

Программное обеспечение позволяло человеку легко общаться с машиной, быстро усваивать приемы работы с ней, получать пользу от компьютера, не прибегая к программированию. «Общение» человека и ПК принимало форму игры с красочными картинками на экране, звуковым сопровождением. Неудивительно, что машины с такими свойствами быстро приобрели популярность.

Со временем ПК становится привычной бытовой техникой, как радиоприемник или телевизор. Их выпускают огромными тиражами, продают в магазинах. С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма «IBM». Ее конструкторам удалось создать такую архитектуру, которая стала международным стандартом. Машины этой серии получили название «IBM PC» (Personal Computer).

В конце 80-ых - начале 90-ых годов популярность приобрели машины фирмы «Apple Corporation» марки «Macintosh». Именно ПК сделали компьютерную грамотность массовым явлением. С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых уже невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека.

Есть и другая линия в развитии ЭВМ. Это – супер-ЭВМ. Машины этого класса имеют быстродействие в сотни миллионов и миллиардов операций в секунду. Первой супер-ЭВМ четвертого поколения была американская машина «ILLIAC-4», за ней появились «CRAY», «CYBER» и др. Из российских машин к этой серии относится многопроцессорный вычислительный комплекс «ЭЛЬБРУС».

Первый в мире компьютерный вирус вышел в 1982 году и предназначался для поражения систем «Apple».
В том же 1982 году был зарегистрирован символ «Смайлик», применили его для выражения улыбки.
Невозможно создать папку на компьютере с именем «con», так как такое обозначение придумано для устройств ввода и вывода.
Компьютер, созданный в 1981 году, весил 12 килограмм. При этом размер экрана монитора был 5 дюймов.
По статистике, самая распространенная причина поломки компьютеров – пролитая на клавиатуру жидкость. Второе место занимают проблемы с перебоями электричества.
Первый электронный компьютер «ENIAC» весил 27 тонн и занимал 167 м2.
Дуглас Энгельбарт изобрел первую компьютерную мышь в 1964 году, она была сделана из дерева.
Первый жесткий диск объемом 1 Гб появился в 1980 году, весил 250 килограмм и стоил $40000.
В 1982 году журнал «Time» назвал «человеком года» компьютер.

Сегодня практически в каждом доме есть компьютер, а то и не один. Он стал неотъемлемой частью нашей жизни, особенно с появлением интернета. Компьютер — помощник в работе, кладезь информации, способ общения, развлечение… Дай нам разума, о Вселенная, чтоб он никогда не стал нашим повелителем!

Мы теперь и не представляем себе жизнь без компьютера. Нам сегодняшним сложно понять, почему старшее поколение никак не может освоить простые действия и относится к компьютеру с какой-то, чуть ли не предвзятой, осторожностью. Младшее поколение даже не представляет, что еще совсем недавно компьютеров вовсе не было!

А кто помнит первые ПК? Это была такая диковинка! Компьютер, как таковой, был громоздкий. Монитор, сделанный по принципу телевизора, занимал очень много места, не был цветным. Программы тоже оставляли желать лучшего (вспоминается класс программирования в школе). По сути это был калькулятор-переросток. О ноутбуках или планшетах не то, что речи не шло, это было что-то из разряда сказочного блюдечка с наливным яблочком.

Да, с сегодняшним компьютером не сравнить. Сегодняшний компьютер едва ли не выполняет функцию «голова», вместо нашей собственной, с прохудившейся памятью.

Но откуда же вообще взялся компьютер? Кто придумал компьютер?

Немного истории

Пожалуй, начну с того, что означает само слово «компьютер», и что оно же подразумевает.

Итак, слово «компьютер», как известно из школьного курса, в прямом переводе означает вычислитель. Кстати сказать, само слово даже не из английского языка, а производное от латыни. И впервые появилось оно в одном из английских словарей в конце девятнадцатого века. Изначально слово компьютер обозначало профессию, то есть, человека, занимающегося расчетами при помощи механических приспособлений. В первой половине двадцатого века в этот же словарь были внесены дополнения, исходя из которых, слово компьютер стало нарицательным, обозначающим сами вычислительные механизмы, а не человека ими пользующегося.

Одним из первых устройств (V-IV вв. до н.э.), с которых, можно считать, началась история развития компьютеров, была специальная доска, названная впоследствии «абак». Вычисления на ней проводились перемещением костей или камней в углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости и тому подобное. В Греции абак существовал уже в V в. до н.э., у японцев он назывался «серобаян», у китайцев — «суанпань». В Древней Руси для счета применялось устройство, похожее на абак, — «дощаный счет». В XVII веке этот прибор принял вид привычных российских счетов.

Абак (V-IV вв. до н.э.)

Французский математик и философ Блез Паскаль в 1642 г. создал первую машину, получившую в честь своего создателя название — Паскалина. Механическое устройство в виде ящика со многими шестернями кроме сложения выполняла и вычитание. Данные вводились в машину с помощью поворота наборных колесиков, которые отвечали числам от 0 до 9. Ответ появлялся в верхней части металлического корпуса.

Паскалина

В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счетное устройство (ступенчатый вычислитель Лейбница — калькулятор Лейбница), которое впервые не только складывало и вычитало, а еще умножало, делило и вычисляло квадратный корень. Впоследствии колесо Лейбница стало прототипом для массовых счетных приборов — арифмометров.

Модель ступенчатого вычислителя Лейбница

Английский математик Чарльз Бэббидж разработал устройство, которое не только выполняло арифметические действия, но и сразу же печатало результаты. В 1832 г. была построена десятикратно уменьшенная модель из двух тысяч латунных деталей, которая весила три тонны, но была способна выполнять арифметические операции с точностью до шестого знака после запятой и вычислять производные второго порядка. Эта вычислительная машина стала прообразом настоящих компьютеров, называлась она дифференциальной машиной.

Дифференциальная машина

Суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков создает российский математик и механик Пафнутий Львович Чебышев. В этом аппарате достигнута автоматизация выполнения всех арифметических действий. В 1881 году была создана приставка к суммирующему аппарату для умножения и деления. Принцип непрерывной передачи десятков широко использовался в различных счетчиках и вычислительных машинах.

Суммирующий аппарат Чебышева

Автоматизированная обработка данных появилась в конце прошлого века в США. Герман Холлерит создал устройство — Табулятор Холлерита — в котором , нанесенная на перфокарты, расшифровывалось электрическим током.

Табулятор Холлерита

В 1936 году молодой ученый из Кембриджа Алан Тьюринг придумал мысленный счетный аппарат-компьютер, который существовал только на бумаге. Его «умная машина» действовала по определенному заданному алгоритму. В зависимости от алгоритма, воображаемая машина могла применяться для самых разнообразных целей. Однако в то время это были чисто теоретические рассуждения и схемы, которые послужили прототипом программируемого компьютера, как вычислительного устройства, которое обрабатывает данные в соответствии с определенной последовательностью команд.

Информационные революции в истории

В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций — преобразований социальных общественных отношений вследствие изменений в области обработки, сохранения и передачи информации.

Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку цивилизации. Появилась возможность передачи знаний от поколений к поколениям.

Вторая (середина XVI в.) революция вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.

Третья (конец XIX в.) революция с открытиями в области электричества, благодаря чему появились телеграф, телефон, радио, устройства, которые позволяют оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.

Четвертая (с семидесятых годов XX в.) революция связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, системы передачи данных (информационные коммуникации).

Этот период характеризуют три фундаментальные инновации:

переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным;
миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин;
создание программно-управляемых устройств и процессов.

История развития компьютерной техники

Потребность в хранении, преобразовании и передачи информации у человека появилась значительно раньше, чем был создан телеграфный аппарат, первая телефонная станция и электронная вычислительная машина (ЭВМ). Фактически весь опыт, все знания, накопленные человечеством, так или иначе, способствовали появлению вычислительной техники. История создания ЭВМ — общее название электронных машин для выполнения вычислений — начинается далеко в прошлом и связана с развитием практически всех сторон жизни и деятельности человека. Сколько существует человеческая цивилизация, столько времени используется определенная автоматизация вычислений.

История развития компьютерной техники насчитывает около пяти десятилетий. За это время сменилось несколько поколений ЭВМ. Каждое следующее поколение отличалось новыми элементами (электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы), технология изготовления которых была принципиально иной. В настоящее время существует общепринятая классификация поколений ЭВМ:

Первое поколение (1946 — начало 50-х гг.). Элементная база — электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.
Второе поколение (конец 50-х — начало 60-х гг.). Элементная база — полупроводниковые . Улучшились по сравнению с ЭВМ предыдущего поколения практически все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.
3-е поколение (конец 60-х — конец 70-х). Элементная база — интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Доступ с удаленных терминалов.
Четвёртое поколение (с середины 70-х — конец 80-х). Элементная база — микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшились технические характеристики. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития: мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью, создание дешевых микроЭВМ.
Пятое поколение (с середины 80-х гг.). Началась разработка интеллектуальных компьютеров, которая пока не увенчалась успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий.

Вместе со сменой поколений ЭВМ менялся и характер их использования. Если сначала они создавались и использовались в основном для решения вычислительных задач, то в дальнейшем сфера их применения расширилась. Сюда можно отнести обработку информации, автоматизацию управления производственно-технологическими и научными процессами и многое другое.

Принципы работы компьютеров Конрада Цузе

Идея о возможности построения автоматизированного счетного аппарата пришла в голову немецкому инженеру Конраду Цузе (Konrad Zuse) и в 1934 г. Цузе сформулировал основные принципы, на которых должны работать будущие компьютеры:

двоичная система счисления;
использование устройств, работающих по принципу «да / нет» (логические 1 / 0);
полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;
программное управление процессом вычислений;
поддержка арифметики с плавающей запятой;
использование памяти большой емкости.

Цузе первым в мире определил, что обработка данных начинается с бита (бит он называл «статусом да / нет», а формулы двоичной алгебры — условными суждениями), первым ввел термин «машинное слово» (Word), первым объединил в вычислители арифметические и логические операции, отметив, что «элементарная операция компьютера — проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)».

Первое поколение — ЭВМ с электронными лампами

Colossus I — первая вычислительная машина на лампах, созданная англичанами в 1943 г., для раскодирования немецких военных шифров; она состояла из 1800 электронных ламп — устройств для хранения информации — и была одним из первых программируемых электронных цифровых компьютеров.

ENIAC — был создан для расчета артиллерийских таблиц баллистики; этот компьютер весил 30 тонн, занимал 1000 квадратных футов и потреблял 130-140 кВт электроэнергии. Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов, и содержались они в шкафах общим объемом около 100 м 3 . ENIAC имел производительность 5000 операций в секунду. Общая стоимость машины составляла $ 750 000. Потребность в потребления электричества — 174 кВт, общее занимаемое пространство — 300 м 2 .

ENIAC — устройство для расчета артиллерийских таблиц баллистики

Еще один представитель 1-го поколения ЭВМ, на который следует обратить внимание, это EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC интересен тем, что в нем была сделана попытка записывать программы электронным способом в так называемых «ультразвуковых линиях задержки» с помощью ртутных трубок. В 126 таких линиях было возможно сохранять 1024 строк четырехзначных двоичных чисел. Это была «быстрая» память. В качестве «медленной »памяти предполагалось фиксировать числа и команды на магнитном проводе, однако этот метод оказался ненадежным, и пришлось вернуться к телетайпным лентам. EDVAC работал быстрее своего предшественника, сложение занимало 1 мкс, деление — 3 мкс. Он содержал всего 3,5 тыс. электронных ламп и располагался на 13 м 2 площади.

UNIVAC (Universal Automatic Computer) представлял собой электронное устройство с программами, хранящимися в памяти, которые вводились туда уже не с перфокарт, а с помощью магнитной ленты; это обеспечивало высокую скорость чтения и записи информации, а, следовательно, и более высокое быстродействие машины в целом. Одна лента могла содержать миллион символов, записанных в двоичной форме. Ленты могли хранить и программы, и промежуточные данные.

Представители I-го поколения ЭВМ: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Universal Automatic Computer

Второе поколение — ЭВМ на транзисторах.

Транзисторы пришли на смену электронным лампам в начале 60-х годов. Транзисторы (которые действуют как электрические переключатели), потребляя меньше электроэнергии и выделяя меньше тепла, занимают и меньше места. Объединение нескольких транзисторных схем на одной плате дает интегральную схему (chip — «щепка», «стружка» буквально, пластинка). Транзисторы это счетчики двоичных чисел. Эти детали фиксируют два состояния — наличие тока и отсутствие тока, и тем самым обрабатывают информацию, представленную им именно в таком двоичном виде.

В 1953 г.. Уильям Шокли изобрел транзистор с p — n переходом (junction transistor). Транзистор заменяет электронную лампу и при этом работает с большей скоростью, выделяет очень мало тепла и почти не потребляет электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации: как устройства памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны, а уже в 60-е годы получило распространение хранение информации на дисках.

Один из первых компьютеров на транзисторах — Atlas Guidance Computer — был запущен в 1957 г. и использовался при управлении запуском ракеты Atlas.

Созданный в 1957 г.. RAMAC был недорогим компьютером с модульной внешней памятью на дисках, комбинированным оперативным запоминающим устройством на магнитных сердечниках и барабанах. И хотя этот компьютер еще не был полностью транзисторным, он отличался высокой работоспособностью и простотой обслуживания и пользовался большим спросом на рынке средств автоматизации делопроизводства в офисах. Поэтому для корпоративных заказчиков срочно выпустили уже «большой» RAMAC (IBM-305), для размещения 5 Мбайт данных системе RAMAC нужно было 50 дисков диаметром 24 дюйма. Созданная на основе этой модели информационная система безотказно обрабатывала массивы запросов на 10 языках.

В 1959 году IBM создала свой первый полностью транзисторный большой универсальный компьютер модели 7090, способный выполнять 229 тыс. операций в секунду — настоящий транзисторный мэйнфрейм. В 1964 году на основе двух 7090-х мейнфреймов американская авиакомпания SABRE впервые применила автоматизированную систему продажи и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.

В 1960 году DEC представила первый в мире миникомпьютер — модель PDP-1 (Programmed Data Processor, программируемый процессор данных), компьютер с монитором и клавиатурой, который стал одним из самых заметных явлений на рынке. Этот компьютер был способен выполнять 100 000 операций в секунду. Сама машина занимала на полу всего 1,5 м 2 . PDP-1 стал, по сути, первой в мире игровой платформой благодаря студенту MIT Стиву Расселу, который написал для него компьютерную игрушку Star War!

Представители II-го поколения ЭВМ: 1) RAMAC ; 2) PDP -1

В 1968 году Digital впервые наладила серийное производство мини-компьютеров — это был PDP-8: цена их была около $ 10000, а размером модель была холодильник. Именно эту модель PDP-8 смогли покупать лаборатории, университеты и небольшие предприятия.

Отечественные компьютеры того времени можно охарактеризовать так: по архитектурным, схемным и функциональных решений они соответствовали своему времени, но их возможности были ограничены из-за несовершенства производственной и элементной базы. Наибольшей популярностью пользовались машины серии БЭСМ. Серийное производство, достаточно незначительное, началось выпуском ЭВМ «Урал-2» (1958), БЭСМ-2, « Минск-1» и « Урал-3» (все — 1959 г.). В 1960 г. пошли в серию « М-20» и «Урал-4». Максимальной производительностью в конце 1960 располагал «М-20» (4500 ламп, 35 тыс. полупроводниковых диодов, память на 4096 ячеек) — 20 тыс. операций в секунду. Первые компьютеры на полупроводниковых элементах («Раздан-2», «Минск — 2», «М-220» и «Днепр») находились еще в стадии разработки.

Третье поколение — малогабаритные ЭВМ на интегральных схемах

В 50-х и 60-х годах сборка электронного оборудования представляла трудоемкий процесс, который замедлялся возрастающей сложностью электронных схем. Так, например, компьютер типа CD1604 (1960 , Control Data Corp.) , содержал около 100 тыс. диодов и 25 тыс. транзисторов.

В 1959 американцы Джек Сент Клэр Килби (фирма Texas Instruments) и Роберт Н. Нойс (фирма Fairchild Semiconductor) независимо друг от друга изобрели интегральную схему (ИС) — совокупность тысяч транзисторов, размещенных на одном кристалле кремния внутри микросхемы.

Производство компьютеров на ИС (микросхемами их стали называть позже) было гораздо дешевле, чем на транзисторах. Благодаря этому многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения различных задач. В эти годы производство компьютеров приобрело промышленные масштабы.

В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах.

Представитель III-го поколения ЭВМ — ЕС-1022

Четвертое поколение — персональные компьютеры на процессорах

Предшественниками IBM PC были Apple II, Radio Shack TRS-80, Atari 400 и 800, Commodore 64 и Commodore PET.

Рождения персональных компьютеров (ПК, PC) с полным основанием связывают с процессорами Intel. Корпорация была основана в середине июня 1968 г. с тех пор Intel превратилась в крупнейшего в мире производителя микропроцессоров с числом сотрудников более 64 тысяч. Целью Intel было создание полупроводниковой памяти и, чтобы выжить, фирма стала брать и сторонние заказы на разработку полупроводниковых устройств.

В 1971 г.. Intel получила заказ на разработку набора из 12 микросхем для программируемых микрокалькуляторов, но инженерам Intel создание 12 специализированных чипов показалось громоздким и неэффективным. Задача сокращения номенклатуры микросхем была решена путем создания «спарки» с полупроводниковой памяти и исполнительного устройства, способного работать по командам, хранящимся в ней. Это был прорыв в философии создания вычислительных средств: универсальное логическое устройство в виде 4-разрядного центрального процессорного устройства i4004, который позже был назван первый микропроцессором. Он представлял собой набор из 4 чипов, в числе которых был один чип, управляемый командами, которые хранились в полупроводниковой внутренней памяти.

Как коммерческая разработка, микрокомпьютер (так тогда называлась микросхема) появился на рынке 11 ноября 1971 под названием 4004: 4 битный, содержащий 2300 транзисторов, тактовая частота 60 кГц, стоимость — $ 200. В 1972 г. компания Intel выпустила восьмибитный микропроцессор 8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel-8080, которая к концу 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии. Уже в 1973 году во Франции появляется первый компьютер на базе процессора 8080 — Micral. По разным причинам этот процессор не имел успеха в Америке (в Советском Союзе он был скопирован и выпускался долгое время под названием 580ВМ80). Тогда же группа инженеров ушла из Intel и образовала фирму Zilog. Наиболее громким ее продуктом является Z80, который имеет расширенный набор команд 8080 и, что обеспечило его коммерческий успех для бытовых приборов, обходился одним напряжением питания 5В. На его основе был создан, в частности, компьютер ZX-Spectrum (иногда его называют по имени создателя — Sinclair), ставший практически прообразом Home PC середины 80-х. В 1981 г. Intel выпускает 16-разрядный процессор 8086 и 8088 — аналог 8086, за исключением внешней 8-битной шины данных (вся периферия тогда была еще 8-битной).

Конкурент Intel, компьютер Apple II отличался тем, что не был вполне законченным аппаратом и оставалась некоторая свобода для доработки непосредственно пользователем — можно было устанавливать дополнительные интерфейсные платы, платы памяти и др. Именно эта особенность, которую впоследствии стали называть «открытой архитектурой», стала его основным преимуществом. Успеху Apple II способствовали еще две новинки, разработаные в 1978 году. Недорогой накопитель на гибких дисках, и первая программа для коммерческих расчетов — электронная таблица VisiCalc.

Большой популярностью в 70-х годах пользовался компьютер Altair-8800, построенный на основе процессора Intel -8080. Хотя возможности Altair были довольно ограничены — оперативная память составляла всего 4 Kb, клавиатура и экран отсутствовали, его появление было встречено с большим энтузиазмом. Он был выпущен на рынок в 1975 году, и в первые месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины.

Представители IV -го поколения ЭВМ: а) Micral; б) Apple II

Этот компьютер, разработанный фирмой MITS, продавался по почте в виде набора деталей для самостоятельной сборки. Весь комплект для сборки стоил $ 397, тогда как только один процессор от Intel продавался за $360.

Распространение ПК к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ — фирма IBM в 1979 выпустила IBM PC на базе процессора 8088. Существующее в начале 80-х годов программное обеспечение было ориентировано на обработку текстов и простых электронных таблиц, а сама мысль о том, что «микрокомпьютер» может стать привычным и необходимым устройством на работе и дома, казалась невероятной.

12 августа 1981 года IBM представила Personal Computer (PC), ставший, в сочетании с программным обеспечением от Microsoft, стандартом для всего парка ПК современного мира. Цена модели IBM PC с монохромным дисплеем составила около $3.000, с цветным — $6.000. Конфигурация IBM PC: процессор Intel 8088 с частотой 4,77 МГц и 29 тысячами транзисторов, 64 Кб оперативной памяти, 1 флоппи-дисковод емкостью 160 Кб, — обычный встроенный динамик. В это время запуск приложений и работа с ними были настоящей мукой: из-за отсутствия жесткого диска приходилось все время менять дискеты, не было ни «мыши», ни графического оконного пользовательского интерфейса, ни точного соответствия между изображением на экране и конечным результатом (WYSIWYG). Цветная графика была крайне примитивна, о трехмерной анимации или фотообработке не было и речи, однако история развития персональных компьютеров началась именно с этой модели.

В 1984 году IBM представила еще две новинки. Во-первых, была выпущена модель для домашних пользователей, названная PCjr на базе процессора 8088, котрая была оснащена едва ли не первой беспроводной клавиатурой, но успеха на рынке эта модель не добилась.

Вторая новинка — IBM PC AT. Важнейшая особенность: переход на микропроцессоры более высоких уровней (80286 с цифровым сопроцессором 80287) с сохранением совместимости с предыдущими моделями. Этот компьютер оказался законодателем стандартов на много лет вперед в целом ряде отношений: здесь впервые появилась 16-разрядная шина расширений (остающаяся стандартной и по сей день) и графические адаптеры EGA с разрешением 640х350 при глубине представления цвета 16 бит.

В 1984 г. состоялся выпуск первых компьютеров Macintosh с графическим интерфейсом, манипулятором «мышь» и многими другими атрибутами пользовательского интерфейса, без которых не мыслятся современные настольные компьютеры. Пользователей новый интерфейс не оставил равнодушными, но революционный компьютер не был совместим ни с прежними программами, ни с аппаратными компонентами. А в тогдашних корпорациях уже стали нормальными рабочими инструментами WordPerfect и Lotus 1-2-3. Пользователи уже привыкли и приспособились к символьному интерфейса DOS. С их точки зрения, Macintosh выглядел даже как-то несерьезно.

Пятое поколение компьютеров (с 1985 и по наше время)

Отличительные признаки V -го поколения:

Новые технологии производства.
Отказ от традиционных языков программирования таких, как Кобол и Фортран в пользу языков с повышенными возможностями манипулирования символами и с элементами логического программирования (Пролог и Лисп).
Акцент на новые архитектуры (например, на архитектуру потока данных).
Новые способы ввода-вывода, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтеза речи, обработка сообщений на естественном языке)
Искусственный интеллект (то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями)

Именно на рубеже 80-90-х сформировался альянс Windows-Intel. Когда в начале 1989 г. Intel выпустила микропроцессор 486, производители компьютеров не стали дожидаться примера со стороны IBM или Compaq. Началась гонка, в которую вступили десятки фирм. Но все новые компьютеры были чрезвычайно похожи друг на друга — их объединяла совместимость с Windows и процессоры от Intel.

В 1989 г. был выпущен процессор i486. Он имел встроенный математический сопроцессор, конвейер и встроенный кэш первого уровня.

Направления развития компьютеров

Нейрокомпьютеры можно отнести к шестому поколению ЭВМ. Несмотря на то, что реальное применение нейросетей началось относительно недавно, нейрокомпьютингу как научному направлению пошел седьмой десяток лет, а первый нейрокомпьютер был построен в 1958 году. Разработчиком машины был Фрэнк Розенблатт, который подарил своему детищу имя Mark I.

Теория нейронных сетей впервые была обозначена в работе МакКаллока и Питтса в 1943 г.: любую арифметическую или логическую функцию можно реализовать с помощью простой нейронной сети. Интерес к нейрокомпьютингу снова вспыхнул в начале 80-х годов и был подогрет новыми работами с многослойным перцептроном и параллельными вычислениями.

Нейрокомпьютеры — это ПК, состоящих из множества работающих параллельно простых вычислительных элементов, которые называют нейронами. Нейроны образуют так называемые нейросети. Высокое быстродействие нейрокомпьютеров достигается именно за счет огромного количества нейронов. Нейрокомпьютеры построены по биологическим принципу: нервная система человека состоит из отдельных клеток — нейронов, количество которых в мозгу достигает 10 12 , при том, что время срабатывания нейрона — 3 мс. Каждый нейрон выполняет достаточно простые функции, но так как он связан в среднем с 1 — 10 тыс. других нейронов, такой коллектив успешно обеспечивает работу человеческого мозга.

Представитель VI-го поколения ЭВМ — Mark I

В оптоэлектронных компьютерах носителем информации является световой поток. Электрические сигналы преобразуются в оптические и обратно. Оптическое излучение в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами:

Световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;
Световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;
Взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы в организации связи и создания параллельных архитектур.

В настоящее время ведутся разработки по созданию компьютеров полностью состящих из оптических устройств обработки информации. Сегодня это направление является наиболее интересным.

Оптический компьютер имеет невиданную производительность и совсем другую, чем электронный компьютер, архитектуру: за 1 такт продолжительностью менее 1 наносекунды (это соответствует тактовой частоте более 1000 МГц) в оптическом компьютере возможна обработка массива данных около 1 мегабайта и больше. К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров.

Оптический компьютер размером с ноутбук может дать пользователю возможность разместить в нем едва ли не всю информацию о мире, при этом компьютер сможет решать задачи любой сложности.

Биологические компьютеры — это обычные ПК, только основанные на ДНК-вычислений. Реально показательных работ в этой области так мало, что говорить о существенных результатах не приходится.

Молекулярные компьютеры — это ПК, принцип действия которых основан на использовании изменении свойств молекул в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза молекула принимает различные состояния, так что ученым остается только присвоить определенные логические значения каждом состояния, то есть «0» или «1». Используя определенные молекулы, ученые определили, что их фотоцикл состоит всего из двух состояний, «переключать» которые можно изменяя кислотно-щелочной баланс среды. Последнее очень легко сделать с помощью электрического сигнала. Современные технологии уже позволяют создавать целые цепочки молекул, организованные подобным образом. Таким образом, очень даже возможно, что и молекулярные компьютеры ждут нас «не за горами».

История развития компьютеров еще не закончена, помимо совершенствования старых, идет и разработка совершенно новых технологий. Пример тому квантовые компьютеры — устройства, работающие на основе квантовой механики. Полномасштабный квантовый компьютер — гипотетическое устройство, возможность построения которого связана с серьезным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; эта работа лежит на передовом крае современной физики. Экспериментальные квантовые компьютеры уже существуют; элементы квантовых компьютеров могут применяться для повышения эффективности вычислений на уже существующей приборной базе.