История вычислительной техники

и Майя

простейшие счетные приспособления. Особое место среди них занял АБАК, получивший в древнем мире широкое распространение.

Абак и счёты

— соробан.

Cоробан

Cуаньпань

Ацтекские счёты возникли приблизительно в X веке и изготавливались из зёрен кукурузы, нанизанных на струны, установленные в деревянной раме.

Абак и счёты

до сих пор, хотя в последнее время их использование ограничено широким распространением калькуляторов.

Счёты

который позволил тиражировать знания на долговременном бумажном носителе информации.

Винчи сделал эскиз суммирующего устройства.

В то время построить по этому эскизу реальное счетное устройство не удалось.

вычислений и составил первые таблицы логарифмов.

В 1614 году был опубликован его знаменитый труд
«Описание удивительных таблиц логарифмов».

Палочки Непера

В 1617 году Непер придумал еще один, нелогарифмический способ перемножения чисел, который применил в своем новом устройстве, получившем название «палочки Непера».
«Вычислительный инструмент» состоял из брусков с нанесенными на них цифрами от 0 до 9 и кратными им числами. Для умножения какого-либо числа бруски располагали рядом так, чтобы цифры на торцах составляли это число. Ответ можно было увидеть на боковых сторонах брусков. Помимо умножения, палочки Непера позволяли выполнять деление и извлекать квадратный корень.

изобретена логарифмическая линейка, основанная на таблицах Непера.

Круглая логарифмическая линейка

А в 1622 году, используя принцип действия этого устройства, Вильям Оугтред (William Oughtred) разработал логарифмическую линейку.

создано в 1623 году Вильгельмом Шиккардом.

Шиккард назвал свое устройство «Суммирующими часами», так как оно было сделано на базе механических часов.

Устройство было создано в одном экземпляре.

выдающимся французским ученым Блезом Паскалем. Механический «компьютер» Паскаля мог складывать и вычитать. «Паскалина» – так называли машину – состояла из набора вертикально установленных колес с нанесенными на них цифрами от 0 до 9.

экземпляров, 8 из которых дошли до наших дней.

механическое счетное устройство, которое не только складывало и вычитало, но и умножало и делило.

Арифмометр Лейбница

станок, в котором для задания узора на ткани использовались перфокарты.

Ткацкий станок

из двух частей: вычисляющей и печатающей. Машина предназначалась в помощь британскому морскому ведомству для составления различных мореходных таблиц.

Аналитическая машина Бэббиджа

Байрона – графиню Аду Августу Лавлейс.
Многими понятиями, введенными Адой Лавлейс в описаниях тех первых в мире программ, широко пользуются современные программисты. В честь первого в мире программиста назван один из языков компьютерного программирования – АДА.

с ручным приводом для выполнения арифметических действий.

Арифмометр Однера

устройства составляли электромеханические реле.
Табуляторы различного рода эффективно использовались во всем мире для разных расчетов вплоть до середины ХХ века.

Табулятор Германа Холлерита

Tabulating Machine Company, которая впоследствии преобразовалась в фирму IBM (International Business Machines corporation)

числах") и независимо от него американский математик и логик Эмиль Леон Пост выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины.

Теоретические основы вычислительной техники

"Машина Тьюринга" — гипотетический универсальный преобразователь дискретной информации, теоретическая вычислительная система.

Алан Матисон Тьюринг
(23 июня 1912 — 7 июня 1954)

в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления.
"Соединил" математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шеннон в своей знаменитой диссертации (1936 г.)

Джордж Буль
(1815-1864).

после появления электронных ламп, в 1918 году советский ученый М.А.Бонч-Бруевич  изобрел ламповый триггер – электронное устройство, способное запоминать электрические сигналы.

по контракту с «IBM» молодым гарвардским математиком Говардом Эйкеном и ещё четырьмя инженерами этой компании в 1937-1944 гг.
Эта машина считается первой в мире программно-управляемой универсальной вычислительной машиной. Вместе с тем, устройство для выполнения арифметических действий в машине «Марк-1» было чисто механическим.

поколение:
интегральные схемы
(1965-1980 гг.)

Четвертое поколение:
большие и сверхбольшие
интегральные схемы
(с 1980 г.)

I

II

III

IV

и появление самого термина "поколение" относится к 1964 г., когда фирма IBM выпустила серию компьютеров IBM/360 на гибридных микросхемах, назвав эту серию компьютерами третьего поколения.

Соответственно предыдущие компьютеры – на транзисторах и электронных лампах – компьютерами второго и первого поколений. В дальнейшем эта классификация, вошедшая в употребление, была расширена и появились компьютеры четвёртого и пятого поколений.

обычные электронные (электронно-вакуумные) лампы.

Для построения машины нужны были тысячи логических элементов, поэтому размер ламповых машин по занимаемой площади составлял десятки квадратных метров, а потребляемая мощность достигала иногда сотен киловатт.

вычислительных машин.
EDVAC был разработан в Лаборатории баллистических исследований Армии США. Проект был основан на отчёте фон Неймана 1945 года –
First Draft of a Report on the EDVAC.

начальном этапе ее развития внес один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман.

Принципы фон Неймана

В историю науки навсегда вошли “принципы фон Неймана”. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была построена в Великобритании в 1949 г.

Automatic Calculator) – автоматический вычислитель с электронной памятью на линиях задержки, построенный в Великобритании в 1949 г. Морисом Уилксом

EDSAC

Это первый в мире действующий и практически используемый компьютер с хранимой в памяти программой.
Архитектура компьютера наследовала архитектуру американского EDVAC.

выпущены первые в мире серийные ЭВМ (40 штук) — UNIVAC I.

Компьютер состоял из примерно 5000 электронных ламп, имел внутреннюю память на ртутных трубках ёмкостью 1000 чисел и производил вычисления со скоростью 400 —2000 операций в секунду.

электронно-счетная машина”) -была создана в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники.

Урал-2
Урал-4
Минск-12
Минск-14

очередь
Урал-16
Минск-32
М-222
БЭСМ-6

времени была БЭСМ-6 (“большая электронно-счетная машина, 6-я модель”), созданная в середине 60-х годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР.

БЭСМ-6

привело к тому, что сначала полупроводниковые приборы стали производиться в бескорпусном исполнении, а затем, в 1958 г. была предпринята попытка разместить в одном полупроводниковом кристалле все компоненты одного функционального узла.

Так появились интегральные схемы (ИС), которые ЕЩЁ БОЛЬШЕ снизили размеры полупроводниковых схем и потребляемую мощность.

В 1958 году Джек Килби из Texas Instruments опубликовал отчет о работе первой интегральной схемы.
За эту работу он получил в 2000 году Нобелевскую премию.

с которой принято вести отсчет третьего поколения.
Ее выпуск был начат в США в 1964 г; а уже к 1970 г. серия включала 11 моделей.
Данная серия оказала большое влияние на дальнейшее развитие ЭВМ общего назначения во всех странах в качестве эталона и стандарта для многих проектных решений в области вычислительной техники.

IBM 360-40

о создании аналога серии IBM/360 в качестве основы вычислительной техники стран СЭВ.
Для этого были сконцентрированы усилия больших научно-исследовательских и проектно-конструкторских коллективов, привлечено более 20 тыс. ученых и высококвалифицированных специалистов, создан крупный научно-исследовательский центр вычислительной техники (НИЦЭВТ), что позволило в начале 70-х годов наладить серийное производство первых моделей ЕС ЭВМ.

Модели ЕС ЭВМ (особенно первые) являлись далеко не лучшими копиями соответствующих оригиналов серии IBM/360.

Вид большой ЭВМ серии ЕС ЭВМ

созданы микроэлектронные устройства, содержащие несколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой (площадью порядка 1 см2 ) кремниевой подложке.

Микроэлектронные устройства

одной крошечной микросхеме функции процессора – центрального узла ЭВМ. Последствия этого оказались огромны не только для вычислительной техники, но и для научно-технического прогресса в целом.

Микропроцессор

Подлинную революцию в вычислительной технике произвело создание микропроцессора.

продажу первый однокристальный микроконтроллер.
На кристалле содержалась вся периферия, 32 байта RAM и 1K ROM.

Первая СБИС

можно отделить от ЭВМ третьего поколения, состоит в том, что они проектировались уже в расчете на эффективное использование современных языков программирования и упрощения процесса программирования для проблемного программиста.

Отличительная черта ЭВМ IV поколения

появилась возможность их приобретения.
Английские инженеры Стив Джобс и Стив Возняк воспользовались этим обстоятельством.
Они создали первый в мире персональный компьютер.

Восьмиразрядные микропроцессоры i8080 и Z80 в сочетании с операционной системой СР/М позволили создать ряд таких компьютеров, но тем не менее началом эры их массового появления стал 1976 г., когда появился знаменитый “Apple” (“Яблоко”),

PC

В конце 70-х годов распространение персональных компьютеров привело к некоторому снижению спроса на большие компьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ).
В 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

базе процессора Intel® 8088 был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.

IBM PC в 1981 году

самыми популярными и продаваемыми машинами для домашнего использования вплоть до 1995 года.
IBM PC доминировали в сфере конторских компьютеров, и здесь их продажи были несравнимо выше.

Macintosh 128k (первый компьютер Macintosh, представлен в 1984-м году)

в сети.

позволяющей объединять компьютеры, принтеры и другие устройства в единую сеть.

Два года подряд — в 86-ом и в 87-ом — ученые из исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе удостаивались Нобелевской премии.

Важные события

В 1985 году IBM объявляет о создании архитектуры Token-Ring,

объемом информации более 25 миллионов бит на одном квадратном дюйме.

А в 1987 году IBM выпустила миллионный персональный компьютер.

В 1988 году IBM представила архитектуру AS/400, которая за короткий срок завоевала всемирную популярность как деловая компьютерная система.

Важные события(продолжение)

электронный бизнес.

Первый сетевой компьютер

банкротство корпорации Commodore, выпускающей компьютеры Amiga, и
2) появление Microsoft Windows 95, приблизившей PC-совместимые компьютеры к тем возможностям, которые существовали на Commodore Amiga и Apple Macintosh.

Cегодня возможности мультимедиа доступны на любой аппаратной платформе.

в Японии по развитию компьютерной индустрии и искусственного интеллекта, предпринятая в 1980-е годы.

Целью программы было создание «эпохального компьютера» с производительностью суперкомпьютера и мощными функциями искусственного интеллекта.
Начало разработок — 1982,
конец разработок — 1992,
стоимость разработок — 57 млрд ¥
(порядка 500 млн $).
С любых точек зрения проект можно считать абсолютным провалом. Программа завершилась, не достигнув цели. Рабочие станции так и не вышли на рынок, потому что однопроцессорные системы других фирм превосходили их по параметрам, программные системы так и не заработали, появление Интернета сделало все идеи проекта безнадёжно устаревшими.

Компьютер пятого поколения PIM/m-1,
один из немногих, увидевших свет

они обладали рядом недостатков, которые смогли побороть в UMPC, главный из которых – высокая стоимость.

Однако, как показал почти год доступности в продаже таких устройств, они оказались не достаточно мобильны – и габариты великоваты и время автономной работы низко.

было представлено несколько новых UMPC уже более разнообразных по форм-фактору и немного более оптимистичными показателями по продолжительности работы от одного заряда аккумулятора (3-4 часа).

Эволюция продолжается

не осталась незатронутой.

Были озвучены планы о новой мобильной платформе на базе нового процессора для будущих поколений ноутбуков, также не обошли тему и более мелких машинок, приближающихся по размерам к карманным.

Мобильные компьютеры

– предназначен в основном для развлечений. Устройство должно иметь 4-5 дюймовый дисплей, весить менее 300 гр. Предусмотрена встроенная камера, кнопки быстрого доступа для управления воспроизведением музыки, а также для игр. Поддерживается мобильное TV, интерфейс Bluetooth, в том числе для прослушивания музыки.

Интерфейс MID

компьютеры не только перестанут зависать, но и обретут способность к самоисцелению.

Нанотехнологические разработки Intel и IBM показывают, что возможности создания логических элементов микросхем путем манипулирования отдельными атомами продлят прогресс кремниевых чипов еще по меньшей мере на десятилетие, а то и больше.

ГГц, быстр, то опробуйте компьютер будущего, работающий при 40000 ГГц. Одновременно с существованием множества препятствий, которые необходимо преодолеть,

каждый день открываются новые методики и совершаются новые открытия. Многие люди думают, что квантовые компьютеры могут стать действительностью в течение всего нескольких 5-10 лет.

шириной и располагать северным и южным полюсами. Он может реагировать на наружные изменения, что делает его главным кандидатом на роль запоминающего устройства.

хранения информации.

Память Spintronic работает всего с несколькими атомами, находящимися на поверхности, созданной газовой средой (арсенид галлия или индия), которая является на сегодняшний день перспективным новым материалом.

Память Spintronic

на силиконовой жидкости, но будущий компьютер будет использовать для этих целей нано трубки. Толщина графитовых листов – всего один атом, а нано трубки – это скатанный в трубочку графитовый лист с диаметром всего в один миллимикрон.

гг.)
Второе поколение: транзисторы
(1955-1965 гг.)
Третье поколение: интегральные схемы
(1965-1980 гг.)
Четвертое поколение: большие и сверхбольшие интегральные схемы (с 1980 г.)

Поколения ЭВМ:

Можно выделить 3 этапа развитие вычислительной техники: