Історія обчислювальної техніки

Інформатизація суспільства.

Потреба в автоматизації обробки даних, у тому числі обчислень, виникла дуже давно. З розвитком цивілізації з'являлися нові напрямки діяльності людини, пов'язані з обробкою великих обсягів інформації.

Перші комп'ютери використовувалися в основному у військово-промисловому комплексі, але з часом область їх застосування поступово розширювалася і тепер в кожному третьому будинку є комп'ютер. Сучасна людина вже не може існувати без обчислювальної техніки: комп'ютери управляють виробництвом і розподілом електроенергії, проводять розрахунки в банках, забезпечують безпечний рух залізничного та повітряного транспорту, складають прогнози погоди.

Історія розвитку обчислювальної техніки.

Ще 1500 років тому для полегшення обчислень стали використовувати рахунки. У 1642 р. Блез Паскаль винайшов пристрій, механічно виконує складання чисел, а в 1694 Готфрід Лейбніц сконструював арифмометр, що дозволяє механічно виробляти чотири арифметичні дії.

Перша рахункова машина, що використовує електричне реле, була сконструйована в 1888 р. американцем німецького походження Германом Холлеріта і вже в 1890 р. застосовувалася при перепису населення. В якості носія інформації застосовувалися перфокарти. Вони були настільки вдалими, що без змін проіснувала до наших днів.

Першої електронної обчислювальної машиною прийнято вважати машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - електронний числовий інтегратор і обчислювач), розроблену під керівництвом Джона Моучлі і Джона Екер в Пенсильванському університеті в США. ENIAC містив 17000 електронних ламп, 7200 кристалічних діодів, 4100 магнітних елементів і займав площу в 300 кв. метром. Він в 1000 разів більший за швидкодією релейні обчислювальні машини і був побудований в 1945 р.

Першої вітчизняної ЕОМ була МЕСМ (мала електронна рахункова машина), випущена в 1951 під керівництвом Сергія Олександровича Лебедєва. Її номінальне швидкодія-50 операцій у секунду.

Комп'ютери 40-х і 50-х років були доступні тільки великим компаніям та установам, так як вони коштували дуже дорого і займали кілька великих залів. Перший крок до зменшення розмірів і ціни комп'ютерів став можливий з винаходом у 1948 р. транзисторів. Через 10 років, в 1958 р. Джек Кілбі придумав, як на одній пластині напівпровідника отримати декілька транзисторів. У 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов більш досконалий метод, що дозволив створити на одній платівці і транзистори, і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані електронні схеми почали називатися інтегральними схемами, або чіпами. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а в 1970 р. фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті.

В 1971 р. був зроблений ще один важливий крок на шляху до персонального комп'ютера-фірма Intel випустила інтегральну схему, аналогічну за своїми функціями процесору великий ЕОМ. Так з'явився перший мікропроцесор Intel-4004. Вже через рік був випущений процесор Intel-8008, який працював в два рази швидше за свого попередника.

Спочатку ці мікропроцесори використовувалися тільки електронники-аматорами і в різних спеціалізованих пристроях. Перший комерційно поширюваний персональний комп'ютер Altair був зроблений на базі процесора Intel-8080, випущеного в 1974 р. Розробник Altair-крихітна компанія MIPS з Альбукерк (шт. Нью-Мексико)-продавала машину у вигляді комплекту деталей за 397 дол, а повністю зібраної-за 498 дол У комп'ютера була пам'ять обсягом 256 байт, клавіатура і дисплей були відсутні. Можна було тільки клацати перемикачами і дивитися, як блимають лампочки. Незабаром у Altair з'явилися і дисплей, і клавіатура, і додаткова оперативна пам'ять, і пристрій довготривалого збереження інформації (спочатку на паперовій стрічці, а потім на гнучких дисках).

А в 1976 р. був випущений перший комп'ютер фірми Apple, який представляв собою дерев'яний ящик з електронними компонентами. Якщо порівняти його з випускається зараз iMac, то стає зрозуміло, що з часом змінювалася не тільки продуктивність, але і поліпшувався дизайн ПК.

Незабаром до виробництва ПК приєдналася і фірма IBM. У 1981 р. вона випустила першу комп'ютер IBM PC. Завдяки принципу відкритої архітектури цей комп'ютер можна було самостійно модернізувати і додавати інші пристрої, розроблені незалежними виробниками. За якихось півроку IBM продала 50 тис. машин, а через два роки обігнала Apple за обсягом продажів.

Продуктивність сучасних ПК більше, ніж у суперкомп'ютерів, зроблених десять років тому. Тому через кілька років звичайні персональні виставки будуть працювати зі швидкістю, яку мають сучасні суперЕОМ. До речі, у січні 1999 р. найшвидшим був комп'ютер SGI ASCI Blue Mountain. За результатами тестів Linpack parallel його швидкодію дорівнювало 1,6 TFLOPS (трильйонів операцій з плаваючою крапкою в секунду).

Ідеї Беббіджа.

З всіх винахідників минулих століть, які зробили внесок у розвиток обчислювальної техніки, найближче до створення комп'ютера в сучасному представленні підійшов англієць Чарльз Беббідж.

Бажання механізувати обчислення виникло у Беббіджа у зв'язку з невдоволенням, яке він відчував, стикаючись з помилками в математичних таблицях, що використовуються в самих різних областях.

В 1822 Беббідж побудував пробну модель обчислювального пристрою, назвавши її "Різницевої машиною": робота моделі грунтувалася на принципі, відомому в математиці як "метод кінцевих різниць". Даний метод дозволяє обчислювати значення многочленів, вживаючи тільки операцію складання і не виконувати множення і ділення, які значно важче піддаються автоматизації. При цьому передбачалося застосування десяткової системи числення (а не двійковій, як у сучасних комп'ютерах).

Однак "Різницева машина" мала досить обмежені можливості. Репутація Беббіджа як першовідкривача в області автоматичних обчислень завойована в основному завдяки іншому, більш досконалому пристрою-Аналітичної машині (до ідеї створення якої він прийшов у 1834 р.), дивно що має багато спільного з сучасними комп'ютерами.

Передбачалося, що це буде обчислювальна машина для вирішення широкого кола завдань, здатна виконувати основні операції: додавання, віднімання, множення, ділення. Передбачалося наявність в машині "складу" і "млина" (в сучасних комп'ютерах їм відповідають пам'ять і процесор). Причому планувалося, що працювати вона буде з програмою, яка задається за допомогою перфокарт, а результати можна буде видавати на друк (і навіть представляти їх в графічному вигляді) або на перфокарти. Але Беббідж не зміг довести до кінця роботу по створенню Аналітичної машини-вона виявилася дуже складною для техніки того часу.

Машини Фон-Неймановского типу.

В основу побудови переважної більшості ЕОМ покладені наступні загальні принципи, сформульовані в 1945 році американським вченим угорського походження Джоном фон Нейманом.

Перш за все, комп'ютер повинен мати наступні пристрої:

* Арифметичне-логічний пристрій, що виконують арифметичні та логічні операції;

* Пристрій управління, яке організовує процес виконання програм;

* Оперативна пам'ять, або пам'ять для зберігання програм і даних;

* Зовнішні пристрої для введення-виведення інформації.

В основі роботи комп'ютера лежать наступні принципи:

* Принцип двійкового кодування. Згідно з цим принципом, вся інформація, надходить в ЕОМ, кодується за допомогою двійкових сигналів.

* Принцип програмного управління. З нього випливає, що програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності.

* Принцип однорідності пам'яті. Програми та дані зберігаються в одній і тій же пам'яті. Тому ЕОМ не розрізняє, що зберігається в даній комірці пам'яті - число, текст або команда. Над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними.

* Принцип адресності. Структурно основна пам'ять складається з пронумерованих осередків; процесору в довільний момент часу доступна будь-яка осередок.

Машини, побудовані на цих принципах, називаються Фон-Неймановскімі.

Список літератури

1. В. Е. Фігурне «IBM PC для користувачів» - М.: ИНФРА-М, 1996.

2. М. Д. Аксенова «Енциклопедія для дітей. Математика »- М.: Аванта +, 1998.

3. А. П. Савин «Енциклопедичний словник юного математика» - М.: Педагогіка, 1985.

4. Музей Intel: http://www.intel.ru/museum.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://doklad.ru/