Історія створення ПК

Вступ

У пізнанні діяльності комп'ютера є кілька рівнів. Перший з них, необхідну кожному фахівцю, - рівень архітектури. Архітектура - це найбільш загальні принципи побудови ЕОМ, що реалізують програмне керування роботою і взаємодією основних функціональних вузлів. На цьому рівні не потрібно знання схемних рішень сучасної радіотехніки та мікроелектроніки. Остання взагалі виходить за боковий вівтар інформатики, воно потрібно лише розробникам фізичних елементів комп'ютерів.

Рівень архітектури досить глибокий, він включає питання управління роботою ЕОМ (програмування) на мові машинних команд (асемблера). Такий спосіб управління набагато складніше, ніж написання програм на мовах високого рівня, і проте без подання про нього неможливо зрозуміти реальну роботу комп'ютера.

Наступний рівень - логічні принципи та схеми реалізації основних операціональних вузлів комп'ютера (тригерів, суматора і т. д.). Розуміння цих принципів вельми бажано й істотно розширить кругозір фахівця в галузі інформатики (і її викладання).

Початковий етап розвитку обчислювальної техніки

Усе почалося з ідеї навчити машину вважати або хоча б складати багаторозрядних цілі числа. Ще близько 1500 р. великий діяч епохи Просвітництва Леонардо да Вінчі розробив ескіз 13-розрядного підсумовує пристрої, що стало першим що дійшла до нас спробою вирішити зазначене завдання. Першу ж діючу підсумовує машину побудував в 1642 р. Блез Паскаль - знаменитий французький фізик, математик, інженер. Його 8-розрядна машина збереглася до наших днів.

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

Ще в 70-х роках XX століття на полицях магазинів стояли механічні арифмометри та їх "Найближчі родичі", забезпечені електричним приводом -- електромеханічні клавішні обчислювальні машини. Як це часто буває, вони досить довго дивним чином були сусідами з технікою досконалого рівня - Автоматичними цифровими обчислювальними машинами (АЦВМ), які в просторіччі частіше називають ЕОМ (хоча, строго кажучи, ці поняття не зовсім збігаються). Історія АЦВМ сходить ще до першої половини XIX століття і пов'язана з ім'ям чудового англійського математика та інженера Чарльза Беббіджа. Їм у 1822 була спроектована і майже 30 років будувалася і удосконалювалася машина, названа спочатку "різницевої", а потім, після численних удосконалень проекту, "аналітичної". В "аналітичну" машину були закладені принципи, що стали фундаментальними для обчислювальної техніки.

Автоматичне виконання операцій.

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

Робота по вводиться "на ходу" програмі.

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

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

Ці революційні ідеї натрапили на неможливість їх реалізації на основі механічної техніки, адже до появи перших електромотора залишалося майже півстоліття, а першої електронної радіолампи - майже століття! Вони настільки випередили Свого часу, що були значною мірою забуті і перевідкриття в наступному столітті.

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

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

Розвиток елементної бази комп'ютерів

Як було зазначено вище, історія сучасних комп'ютерів нараховує п'ять поколінь. Умовно виділяють відповідно, і п'ять періодів розвитку комп'ютерної техніки. Цікаво подивитися, які ж ключові події відбувалися в ці періоди і які відкриття призводили до зміни комп'ютерних поколінь.

Початок 50-х - Кінець 50-х.

Поява і розквіт комп'ютерів першого покоління (елементарна база: електронні лампи), програмування в кодах. Саме в цей період був винайдений транзистор.

Вважається, що прабатьками першого сучасного комп'ютера були Джон Апанасофф (автор проекту) та Кліффорд Геррі (конструктор першого комп'ютера). Комп'ютер був названий АВС. Розробка проекту почалася в 1939 році, а закінчилася створенням дослідного зразка в 1942 році. Однак багато експертів датою народження комп'ютерів першого покоління вважають 1944 рік, коли був побудований комп'ютер "Марк-1", що здобув світову популярність. Це була машина значних розмірів - близько 17 метрів у довжину, що містить 75000 електронних рамп і 3000 механічних реле. Комп'ютер виробляв обчислення з точністю до 23 значущих цифр і при це виконував операцію складання за 3 секунди, а поділу - за 12 секунд. Таким чином (маючи на увазі, що ми звикли вважати обчислювальну потужність в кількості обчислень в секунду), у цього комп'ютера даний показник був менше одиниці!

Незабаром з'явився ще один комп'ютер, який завоював світову популярність, - ENIAC (автори проекту - Джон Мочлі і Преспер Еккерт). До початку 50-х лампові комп'ютери набули широкого поширення. Вони споживали велику кількість енергії, були вкрай недосконалі, проте факт їх появи важко переоцінити з точки зору розвитку всіх наступних поколінь ЕОМ.

Практичне застосування винайденого в 1947 році транзистора з кінця 50-х зробила вирішальний вплив на розвиток обчислювальної техніки. Це відкриття визначило сутність другого покоління комп'ютерів - комп'ютерів на базі напівпровідникових елементів. Дослідженням напівпровідників займалися багато вчених, проте найбільш відомі експерименти Вільяма Бедфорда Шоклі 1947 року, саме ця дата фігурує в більшості джерел як дата винаходу транзистора. У 1956 за праці в галузі напівпровідникової техніки Бедфорду Шоклі була присуджена Нобелівська премія. Проте використання лампових комп'ютерів тривало аж до початку 70-х років.

З початку 50-х лампові машини стали досить швидко вдосконалюватися. Цей напрямок активно розвивалося в СРСР. У 1950 році була запущена в експлуатацію ЕЦОМ МЕСМ (Мала електронна рахункова машина), яка виробляла вже понад 100 операцій за секунду. А ще через два роки з'явилася ЕОМ БЕСМ (10 000 операцій в секунду). Важлива подія відбулася в 1955 році: під керівництвом головного конструктора Г. Амдала в компанії IBM була розроблена перша комерційна ЕОМ з апаратної плаваючою арифметикою.

З кінця 50-х років починають впроваджуючи напівпровідникові технології. Наприклад, в 1958 році в СРСР була розроблена ЕОМ М-20 на лампових і напівпровідникових елементах.

Кінець 50-х -- середина 60-х.

Триває випуск лампових машин. Починається впровадження напівпровідникових елементів, з'являються комп'ютери другого покоління: комп'ютери зменшилися в розмірах, з'явилися так звані міні-комп'ютери, почали застосовуватися алгоритмічні мови.

У 1960 році в СРСР була розроблена перша вітчизняна напівпровідникова керуюча машина "Дніпро". Напівпровідникові технології дозволили не тільки підвищити надійність, а й істотно зменшити габарити машин. На початку 60-х компанія DEC розробила свій перший міні-комп'ютер PDP-1, а через два роки почалися продажі комп'ютерів PDP-5. Паралельно нарощувалася обчислювальна потужність комп'ютерів: і 1962 році IBM розробила для ядерної лабораторії в Лос-Аламосі модель 7030, і 1964 Сеймур Крей створив ЕОМ CDC 6000, яка і протягом декількох років була найбільш продуктивним комп'ютером в світі. А роком пізніше в СРСР з'явився перший суперкомп'ютер БЕСМ 6, який мав продуктивність 1 млн. операцій в секунду. (Приблизно в той же період IBM розробила свої системи IBM System 360.) У цей час у нас спостерігалося бурхливий розвиток техніки: був розпочато випуск знаменитих машин "Мінськ-32", "Наири" і сімейства "Уралов".

Середина 60-х - середина 70-х.

Поява так званої малої ступеня інтеграції (small scale integration) - інтегральних мікросхем і, відповідно, виникнення комп'ютерів третього покоління. Подальше зменшення габаритів, доступ з віддалених терміналів. У цей період з'являється перший мікропроцесор.

У 1965 році був випущений масовий міні-комп'ютер PDP-8. До кінця 60-х були розроблені моделі PDP-10 і першого 16-розрядного міні-комп'ютера PDP-11/20. IBM починає випуск першого комп'ютера з сімейства System 370. У 1970-му Intel випустила першу доступну на ринку мікросхему динамічної пам'яті. Особливо важливі результати приніс 1969-й: у цьому році співробітник Intel Тед Хофф винайшов мікропроцесор. У 1970 інший співробітник Intel Фредеріко Фагін почав роботи з проектування мікропроцесора. А через рік з'явився перший у світі чотирирозрядний мікропроцесор Intel 4004, що містить 2300 транзисторів на кристалі, його тактова частота складала 108 кГц, швидкодія 60 000 операцій в секунду, адресуемая пам'ять 640 байт, ціна 200 $. Основними розробниками проекту були Боб Нойс, Гордон Мур та Енді Гроув, документація була написана Адамом Осборном. Ще через рік Intel розробила восьмизарядний процесор 8008 для корпорації Computer Terminal Corp (тактова частота 108 кГц, 3500 транзисторів, адресний простір 16 Кбайт). Починаючи з даного процесора, Intel утримує лідерство в області розвитку мікропроцесорної техніки і постійно пропонує на ринок все більш продуктивні процесори. Говорячи про вітчизняну комп'ютерної промисловості, слід сказати, що з початку 70-х в СРСР почалося виробництво машин Єдиної Серії, які відіграли значну роль у розвитку вітчизняної обчислювальної техніки, - ЄС-1020 (1971), ЄС-1030 (1972), ЄС-1050 (1973).

Середина 70-х - середина 80-х.

З'являються комп'ютери четвертого покоління на базі мікропроцесорів. Отримують поширення персональні комп'ютери, має місце їх масове виробництво і споживання. Поряд зі створенням дешевих мікро-ЕОМ удосконалюються багатопроцесорні потужні обчислювальні системи.

У 1974 році на базі процесора Intel 8080 був спроектований комп'ютер "Альтаїр 8800", який деякі експерти називають першим персональним комп'ютером в історії розвитку техніки. Через рік після виходу процесора Intel 8080 Motorola випустила свій 8-розрядний процесор 6800, який отримав широке поширення.

Наступний важлива подія, що сприяло широкому поширенню майбутніх "Домашніх" комп'ютерів, - поява 1977 року комп'ютера Apple II компанії Apple Computer Corporation на процесорі 6502. Це був перший прообраз сучасного мультимедійного комп'ютера, який надав можливості кольорової графіки та звуку.

У 1978 році Intel анонсувала процесор 8086, який відкрив рахунок сімейства процесорів 80 * 86. Чіп мав 16-розрядні регістри, 20-розрядний адреса, можливість адресувати до 1 Мбайт ОЗУ і володів тактовою частотою 4-10 МГц.

У наступні два роки відбулися події, що визначили розвиток найбільш масового персонального комп'ютера IBM PC. У 1979 році Intel анонсувала мікропроцесор i8088. Цей чіп міг фізично адресувати область пам'яті в 1 Мбайт. Спочатку мікропроцесор i8088 працював з частотою 4,77 МГц і мав швидкодію близько 0,33 млн. інструкцій у секунду. Саме цей процесор в 1981 році фірма IBM вибрала для свого історичного комп'ютера IBM 5150 Personal Computer, який більшістю експертів визнається першим персональним комп'ютером в світі.

У 1982 році була заснована компанія Sun Microsystems, яка згодом внесла величезний внесок у створення "мережевого комп'ютера". У СРСР на початку 80-х був налагоджений випуск машин ЄС-1045, з'явилися машини РМ-14 10, СМ-14 20. У цей період ішли розробки вітчизняного персонального комп'ютера ПЕОМ "Агат", який серійно почав випускатися з 1985 року.

З середини 80-х починається епоха п'ятого покоління комп'ютерів. Елементна база: надвеликі інтегральні схеми НВІС, різке зростання обчислювальної потужності комп'ютерів, широкомасштабне впровадження комп'ютерних мереж.

Перехід до комп'ютерів п'ятого покоління, перш за все, з'явився в колосальної мініатюризації елементної бази і нарощуванні обчислювальної потужності і пам'яті комп'ютерів. При збереженні поняття "мікропроцесор" кількісні зміни призвели до якісно нових можливостей. Щоб зрозуміти ефект переходу до комп'ютерів п'ятого покоління, доречно навести вислів Дейвіда Арнольда, який в 1988 році прокоментував відомий вислів про те, що якби продуктивність автомобільної промисловості зростала з такою ж швидкістю, як комп'ютерна, то "Роллс-Ройс" зміг би проїхати 3 млн. миль на одному галоні бензину. Зокрема, він сказав: "Тепер (у 1988 році) і половини унції бензину (15 г) вистачило б на все життя машини, а ціна роллс-ройс не становила б і одного долара ".

Список літератури

Леонтьєв В., Новітня енциклопедія персонального комп'ютера - М: ОЛМО - ПРЕСС, 1999 - 640 с .

Рязанцев О., Кращі видання на російському ринку// Компьютер-ПРЕСС - 1999 .- № 1 і № 4.

Журнал, Комп'ютер-прес. 2000р. № 1 10-14с.

Шафрін Ю.А. Інформаційні технології Ч1-М.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat2000.bizforum.ru/