? S ????? S???? ?? S???? ? S ?????
. Слово "комп'ютер" означає обчислювач, тобто пристрій для обчислень. Потреба в автоматизації обробки даних, у тому числі обчислень, виникла дуже давно. Багато тисяч років тому для рахунку використовувалися рахункові палички, камінці і т.д.
1 Абак
. Воістину революційною подією в історії рахунку була поява приладів, що об'єднуються загальною назвою - абак. Абак міг мати форму дерев'яної дошки, глиняної плитки або просто окресленого шматочка землі. Важливо, що на абаки відзначалися місця (колонки або рядка) для окремих розрядів чисел.
. Вперше про абаки згадує історик стародавнього світу Геродот. Абак був широко поширений в античному світі. Його варіантами користувалися в
Стародавньому Римі і Вавилоні, Китаї, Японії та багатьох інших країнах.
Математична задача вважалася вирішеною в тому випадку, якщо її рішення можна було відтворити на абаки.
. До Росії абак проник не пізніше XVI століття, але, швидше за все це сталося набагато раніше. Русские варіантами абака були "рахунок кістьми" і "дощаний рахунок".
2 Палички Непера
. Рис.1
. Палички Непера
. Наступний поштовх розвитку рахункового справи був даний шотландським математиком Д. Непер, хто запропонував спеціальні лічильні палички. З паличками Непера було легко працювати, але вони мали один суттєвий недолік: накопичені одиниці механічно не переносилися у вищий розряд. Все ж таки цей нехитрий прилад широко поширився в
Європі. У Непера виявилося багато послідовників, які вдосконалювали його винахід, створюючи при цьому чимало дотепних і зручних для роботи конструкцій. Залишилося зробити останній крок на шляху створення механічних лічильних пристроїв.
3 Шиккард
. Його зробив в 1623 році професор східних мов у Тюбінгенському університеті В. Шиккард, який в 1631 році став також професором математики та астрономії. Машина Шиккард складалася з підсумовує і розмножувального пристрою, а також з механізму для запису проміжних результатів. Правильність вибору чисел і всі проміжні результати можна було перевірити за допомогою спеціальних віконець, у яких з'являлися цифри.
. До останнього десятиліття вважалося, що перша рахункова машина була винайдена французом Блез Паскаль в 1642 році. Справа в тому, що механізм Шиккард свого часу був відомий лише вузькому колу людей.
При ретельному розгляді архіву, який належав знаменитому астроном Іоганн Кеплер, знайшли листи від Шиккард, в них описувалася схема лічильної машини. У XVII столітті ще не була налагоджена система наукових журналів, і основним каналом для розповсюдження наукової інформації служила особисте листування вчених.
4 Паскаль
. Тим не менш, це не применшує заслуг Блеза Паскаля, який у 1642р. винайшов пристрій, механічно виконує складання чисел. У своїй машині (вона могла тільки складати і віднімати) придумав чимало дотепних інженерних рішень. Передбачив він також більш здобний спосіб фіксації результатів. Машина Паскаля мала розміри 36 (13 (8 сантиметрів, цей невеликий латунний скриньку було зручно носити з собою. Всі побудовані Паскалем варіанти машин призначалися для роботи з 6-8 - розрядними числами. Інженерні ідеї Паскаля зробили величезний вплив на багато інших винаходи в області обчислювальної техніки.
5 Лейбніц
. Наступного етапного результату домігся видатний німецький математик і філософ Готфрід Вільгельм Лейбніц, який висловив в 1672 році ідею механічного множення без послідовного додавання. Вже через рік він представив машину в Паризьку академію. Арифмометр дозволяв механічно виконувати чотири арифметичних дії. Машина Лейбніца вимагала для установки спеціального столу, оскільки мала значні розміри: 100 (30 (20 сантиметрів. На жаль, до нас не дійшло жодного достовірного опису машини. < p> 6 Беббідж
. У 1812 році англійський математик Чарльз Беббідж почав працювати над так званою різницевої машиною, яка повинна була обчислювати будь-які функції, в тому числі і тригонометричні, а також складати таблиці. < p>. Свою першу різницеву машину Беббідж побудував в 1822 році і розраховував на ній таблицю квадратів, таблицю значень функції y = x2 + x 41 і ряд інших таблиць. Однак через брак коштів ця машина не була закінчена, і здана в музей Королівського коледжу в
Лондоні, де зберігається і до цього дня.
. Проте ця невдача не зупинила Беббіджа і в 1834 році він
. приступив до нового проекту - створенню Аналітичної машини, яка повинна була виконувати обчислення без участі людини. Для цього вона повинна була вміти виконувати програми, що вводяться за допомогою перфокарт
(карт з щільного паперу з інформацією, що наноситься за допомогою отворів, вони в той час вже широко вживалися в ткацьких верстатах), і мати
"склад" для запам'ятовування даних і проміжних результатів (у сучасній термінології - пам'ять). З 1842 по 1848 Беббідж наполегливо працював, витрачаючи власні кошти. В остаточному варіанті машина повинна була включати три блоки. Перший, який зберігає інформацію на регістрах з цифрових коліс, автор назвав "складом". У сучасних комп'ютерах йому відповідає запам'ятовуючий пристрій. Другий блок повинен здійснювати різні операції з числами, взятими з складу; < p> Беббідж назвав його "фабрикою". Відповідний блок комп'ютера називається процесором. Нарешті, третій блок призначався для автоматичного керування послідовністю операцій під час обчислень, своєчасною доставкою зі складу потрібних чисел, виведенням результатів на друк. Беббідж не дав цього блоку спеціальної назви, в комп'ютері йому відповідає пристрій керування. На жаль, він не зміг довести до кінця роботу зі створення
Аналітичної машини - вона виявилася занадто складною для техніки того часу. Неможливо досягти Місяця в дерев'яній ракеті з двигуном внутрішнього згоряння, так само неможливо було зробити аналітичну машину з механічних елементів. Але заслуга Беббіджа в тому, що він вперше запропонував і частково реалізував, ідею програмно-керованих обчислень. Саме Аналітична машина по своїй суті стала прототипом сучасного комп'ютера. Ця ідея і її інженерна деталізація випередили час на 100 років! Говард Ейкен, конструктор однієї з перших діючих електронно-обчислювальних машин ENIAC писав: "Живи Беббідж на 75 років пізніше, я б залишився безробітним".
7 Арифмометр
. Природно, що машини Паскаля, Лейбніца та інших винахідників будувалися в одному або декількох екземплярах. Тому вони не знаходили скільки-небудь помітного застосування в рахунковому справі.
. Положення змінив дуже підприємливий уродженець Ельзасу Карл Томас, засновник і директор двох паризьких страхових товариств. У 1818 році він сконструював лічильну машину, приділивши основну увагу технологічності механізму, і назвав її арифмометром. Вже через три роки в майстернях Томаса було виготовлено 16 арифмометрів, а потім їх випуск був доведений до сотні на рік. Більша частина (60% ) машин вивозилася за межі Франції.
. Таким чином, Томас поклав початок рахунковому машинобудуванню. Його арифмометри випускали протягом ста років, постійно вдосконалюючи і міняючи час від часу назви.
. Починаючи з XIX ст. арифмометри одержали дуже широке застосування. На них виконувались навіть дуже складні розрахунки, наприклад, розрахунки балістичних таблиць для артилерійських стрільб. Існувала навіть особлива професія - лічильник - людина, що працює з арифмометром, швидко і точно дотримується певну послідовність інструкцій
(таку послідовність дій згодом стали називати програмою). Але багато розрахунки проводилися дуже повільно - навіть десятки лічильників повинні були працювати за кілька тижнів і місяців.
Причина проста - при таких розрахунках вибір виконуваних дій і запис результатів вироблялися людиною, а швидкість його роботи дуже обмежена.
. Перші арифмометри були дорогі, ненадійні, складні в ремонті і громіздкі. Тому, скажімо, в Росії стали пристосовувати до більш складних обчислень рахунки. Наприклад, в 1828 році генерал-майор
Ф. М. Свободской виставив на огляд оригінальний прилад, що складається з безлічі рахунків, з'єднаних в загальній рамі. Свободской не обмежився механізацією чотирьох дій арифметики, прилад здійснював і більш хитромудрі операції. Так, вилучення кубічного кореня з 21 - значного числа займало три хвилини! Основною умовою, що дозволяв швидко обчислювати, було суворе дотримання невеликого числа однакових правил. Всі операції зводилися до дій додавання і віднімання. Таким чином, прилад втілював в собі ідею алгорітмічності. < p> 8 "Залізний Фелікс"
. Мабуть, один з останніх принципових винаходів у механічній лічильної техніці було зроблено жителем Петербурга Вільгодтом Однером.
Однером Побудований в 1890 році арифмометр фактично нічим не відрізняється від сучасних йому подібних машин. Майже відразу Однер з компаньйоном і налагодив випуск своїх арифмометрів - по 500 штук на рік. К
1914 році в одній тільки Росії налічувалося більше 22 тисяч арифмометрів Однера. У першій чверті ХХ ст. ці арифмометри були єдиними математичними машинами, широко застосовувалися в різних областях діяльності людини. У Росії ці голосно клацали під час роботи машинки отримали прізвисько "Залізний Фелікс".
Ними були оснащені практично всі контори.
? S? ®? S ®??????? S???? S ????????®?
1 Електромагнітні реле
. У перші десятиліття ХХ ст. конструктори звернули увагу на можливість застосування в лічильних пристроях нових елементів - електромагнітних реле.
. У 1941 році німецький інженер Конрад Цузе, побудував обчислювальний пристрій, що працює на таких реле.
2 Марк-1
. Майже одночасно, в 1943р., Американець за допомогою робіт Беббіджа на основі техніки ХХ ст. - Електромеханічних реле - зміг побудувати на одному з підприємств фірми IBM легендарний "Марк-1" (пізніше "Марк-
2"). Він втілював в собі граничні параметри, властиві цій елементної бази. "Марк-1" мав в довжину і 15 у висоту 2,5 метра, містив 800 тисяч деталей, мав у своєму розпорядженні 60 регістрами для констант, 72 запам'ятовуючими регістрами для додавання, центральним блоком множення і ділення, міг обчислювати елементарні трансцендентні функції. Машина працювала з 23-значними десятковими числами і виконувала операції додавання за 0,3 секунди, а множення - за 3 секунди.
. Роль Говарда Ейкена у створенні комп'ютерів - розробку гарвардського
"Марк-1" (IBM ASSC), і його наступника "Марк-2" - частенько применшують з двох причин. Перша - в тому, що обидві ці машини були скоріше електромеханічними, ніж електронних; другий - те, що Ейкен не дотримувався тієї концепції, що програми повинні зберігатися в пам'яті комп'ютера як і отримані дані, і це було його помилкою. < p>. Але, в той же час, Ейкен був провидець, людина що випередив свій час.
Багато хто пам'ятає його передбачення в кінці 1940-х, ще до того, як вакуумна лампа була повністю замінена транзистором, що настане час, коли машина потужніша, ніж гігантські машини тих днів, зможе розміститися в блоці, розміром з взуттєву коробку. За кілька тижнів до своєї смерті, Ейкен зробив і інше пророкування. Він вказав, що витрати на апаратні засоби не дають точне уявлення про ціну комп'ютера. У міру того, як апаратні засоби будуть дешевшати, програмні будуть ставати все більш дорогими. І на закінчення він сказав: "Прийде час, коли виробники стануть віддавати апаратні засоби даром, щоб продати потім програмне забезпечення". Час покаже, чи дійсно він передбачав майбутнє.
. Приблизно в той же час в Англії почала працювати перша обчислювальна машина на реле, яка використовувалася для розшифровки повідомлень, передавалися німецьким кодованим передавачем.
. До середини ХХ ст. потреба в автоматизації обчислень (у тому числі для військових потреб - балістики, криптографії і т.д.) стала настільки велика, що над створенням машин, подібних "Марк-1" і "Марк-2" працювало кілька груп дослідників у різних країнах.
? S? ®? S ????? S?? S ??????? S ??®
(???? S???? ???? ??????)
. Робота зі створення першої електронно-обчислювальної машини була розпочата, очевидно, в 1937 році в США професором Джоном Атанасовим, болгарином за походженням. Ця машина була спеціалізованою і призначалася для розв'язання задач математичної фізики. В ході розробок Атанасов створив і запатентував перші електронні пристрої, які згодом застосовувалися досить широко в перший комп'ютерах. Повністю проект Атанасова не був завершений, однак через три десятки років у результаті судового розгляду професора визнали родоначальником електронної обчислювальної техніки.
1 Електронні лампи
. У 1883 р. Томас Альва Едісон, намагаючись продовжити термін служби лампи з вугільною ниткою, ввів в її вакуумний балон платиновий електрод і позитивна напруга, то у вакуумі між електродом і ниткою протікає струм. Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайному явищу,
Едісон обмежується тим, що докладно описав його, про всяк випадок узяв патент і відправив лампу на Філадельфійську виставку. Про неї в грудні 1884 р. в журналі''Інженерінг''була замітка''Явище в лампочки Едісона''. Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті, це було його єдине фундаментальне відкриття - термоелектронна емісія). Він не зрозумів, що його лампа розжарювання з платиновим електродом по суті була першою у світі електронної лампою.
. Першим, кому прийшла в голову думка про практичне використання''ефекту Едісона''був англійський фізик Дж.А.Флемінг (1849 - 1945).
Працюючи з 1882 р. консультантом Едісонової компанії в Лондоні, він довідався про''явище''з перших вуст - від самого Едісона. Свій діод - двухелектродную лампу Флеймінг створив у 1904 р.
. У жовтні 1906 р. американський інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу - підсилювач, або аудіон, як він її тоді назвав, що мав третій електрод - сітку. Їм був уведений принцип, на основі якого будувалися всі подальші електронні лампи, - керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів.
. У 1910 р. німецький інженери Либен, Рейнс і Штраус сконструювали тріод, сітка в якому виконувалася у формі перфорованого листа алюмінію і містилася в центрі балона, а щоб збільшити емісійний струм, вони запропонували покрити нитку розжарення шаром окису барію або кальцію.
. Подальший розвиток електронних ламп, поліпшення їх характеристик і функціональних можливостей призвело до створення на їх основі цілком нових електронних приладів.
2 ЕНІАК
. Починаючи з 1943р. група фахівців під керівництвом Г. Ейкен (Howard
H. Aiken), Д. Моучлі і П. Еккерта (J. Mauchly and P. Eckert) у США почала конструювати подібну машину на основі електронних ламп, а не реле.
Ця машина була названа ENIAC (Electronic Numeral Integrator And
Computer) і працювала вона у тисячу разів швидше, ніж "Марк-1". Він містив 18 тисяч вакуумних ламп, займав площу 9 (15 метрів, важив
30 тонн і споживав потужність 150 кіловат. ENIAC мав і суттєвий недолік - управління ним здійснювалось за допомогою комутаційної панелі, у нього була відсутня пам'ять, і для того щоб задати програму доводилося протягом декількох годин або навіть днів приєднувати потрібним чином проводи. Крім того, справжнім бичем була жахлива ненадійність комп'ютера, тому що за день роботи встигала вийти з ладу близько десятка вакуумних ламп.
. Щоб спростити процес завдання програм, Моучлі і Еккерт стали конструювати нову машину, яка могла б зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945р. до роботи був залучений знаменитий математик
Джон фон Нейман (J. von Neumann), який підготував доповідь про цю машину. У цій доповіді фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування універсальних обчислювальних пристроїв, тобто комп'ютерів. Це перша діюча машина, побудована на вакуумних лампах, офіційно була введена в експлуатацію 15 лютого 1946 року.
Цю машину намагалися використовувати для вирішення деяких завдань, підготовлених фон Нейманом і пов'язаних з проектом атомної бомби.
Потім вона була перевезена на Абердінскій полігон, де працювала до 1955 року. < p>. ENIAC став першим представником першого покоління комп'ютерів. Будь-яка класифікація умовна, але більшість фахівців погодилося з тим, що розрізняти покоління слід виходячи з тієї елементної бази, на основі якої будуються машини. Таким чином, перше покоління видається ламповими машинами.
3 Нейман
. Необхідно відзначитивеличезну роль американського математика фон Неймана в становленні техніки першого покоління. Потрібно було осмислити сильні і слабкі сторони ENIAC і дати рекомендації для подальших розробок.
У звіті фон Неймана та його колег Г. Голдстайн і А. Беркса (червень 1946 року) були чітко сформульовані вимоги до структури комп'ютерів.
Відзначимо найважливіші з них:
. машини на електронних елементах повинні працювати не в десятковій, а в двійковій системі числення;
. програма, як і вихідні дані, повинна розміщуватися в пам'яті машини;
. програма, як і числа, повинна записуватися в двійковому код;
. труднощі фізичної реалізації пристрою, що запам'ятовує, швидкодія якого відповідає швидкості роботи логічних схем, вимагають ієрархічної організації пам'яті (тобто виділення оперативної, проміжної і довготривалої пам'яті);
. арифметичний пристрій (процесор) конструюється на основі схем, які виконують операцію складання; створення спеціальних пристроїв для виконання інших арифметичних та інших операцій недоцільно;
. в машині використовується паралельний принцип організації обчислювального процесу (операції над числами проводяться одночасно в усіх розрядах).
. На рис.2 показано, які повинні бути зв'язку між пристроями комп'ютера згідно з принципами фон Неймана (одинарні лінії показують керуючі зв'язку, пунктиром - інформаційні).
.
. < p>.
.
. Практично всі рекомендації фон Неймана згодом використовувалися в машинах перших трьох поколінь, їх сукупність одержала назву
"архітектура фон Неймана".
. Перший комп'ютер, в якому були втілені принципи фон Неймана, був побудований в 1949р. англійським дослідником Морісом Уїлксом. З того часу комп'ютери стали набагато більш потужними, але переважна більшість з них зроблено у відповідності з тими принципами, які виклав у своїй доповіді в 1945р. Джон фон Нейман.
. Нові машини першого покоління змінювали один одного досить швидко.
В1951 році запрацювала перша радянська електронна обчислювальна машина МЕСМ. У 1952 році на світ з'явилася американська машина EDWAC.
Варто також відзначити побудований раніше, в 1949 році, англійська комп'ютер EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) - першу машину з збереженої програмою. У 1952 році радянські конструктори ввели в експлуатацію БЕСМ - найбільшу швидкодіючу машину в Європі, а в наступному році в СРСР почала працювати "Стріла" - перша в Європі серійна машина високого класу. Серед творців вітчизняних машин у першу чергу слід назвати імена
С. А. Лебедєва, Б. Я. Базилевського, І. С. Брука, Б. І. Рамєєва,
В. А. Мельникова, М. О. Карцева, А. Н. Мямлін.
. Можливості машин першого покоління були досить скромні. Так, швидкодія їх за нинішніми поняттями було малим: від 100 ( "Урал-1") до 20 000 операцій в секунду (М-20 в 1959 році). Ці цифри визначалися в першу чергу інерційністю вакуумних ламп і недосконалістю запам'ятовуючих пристроїв. Об'єм оперативної пам'яті був украй малий - в середньому 2 048 чисел (слів), цього не вистачало навіть для розміщення складних програм, не кажучи вже про дані. Проміжна пам'ять організовувалася на громіздких і тихохідних магнітних барабанах порівняно невеликої ємності (5 120 слів у БЕСМ-1). Повільно працювали і друкувальні пристрої, а також блоки введення даних.
4 Створення МЕСМ
. Радянські вчені та інженери почали роботи в галузі комп'ютерної техніки із запізненням на кілька років. Тим не менш, цей часовий розрив був швидко ліквідований.
. У 1948 році на науковому семінарі в Академії наук СРСР присутніх ознайомили зі змістом американської публікації, в якій стисло і уривчасто описувалася конструкція першого діючої електронної обчислювальної машини ЕНІАК. Більш докладну інформацію отримати було неможливо, тому що в ці роки відносини між СРСР і США були дуже напруженими. Це позначалося і на стані наукових зв'язків. Однак учасники семінару розуміли: створювати вітчизняний комп'ютер треба, причому, в стислі терміни.
. За створення першої вітчизняної ЕОМ взявся академік АН УРСР
С. О. Лебедєв. Роботи розгорнули у напівзруйнованій монастирської обителі
Феофанії, за п'ятнадцять кілометрів від Києва. Протягом 1948 були закінчені всі підготовчі роботи і створений робочий проект машини.
накреслені на ватмані блок-схема стала потім класичної, і повторювалася в більшості радянських ЕОМ першого покоління. До неї увійшли арифметичний пристрій (процесор), запам'ятовуючий пристрій, пристрій управління і зовнішні пристрої. Машина повинна була збиратися з дрібних і середніх блоків. Складання блоків велася на бракованих дюралюмінієвих шасі, які вдалося дістати на одному з київських заводів. Нескладні розрахунки показали, що зібрана машина займе площу близько 50 квадратних метрів.
. Зупинимося на пристрої головних блоків МЕСМ. У машині було два види
"пам'яті" - оперативний запам'ятовуючий пристрій і довгострокова пам'ять. Оперативна пам'ять вийшла значних розмірів - чотири панелі висотою три метри і шириною один метр. Довготривала пам'ять була втілена у вигляді магнітного барабану - швидко обертового циліндра з магнітним покриттям. Досвіду виготовлення таких барабанів не було, тому довелося звернутися за допомогою до Інституту фізики
Академії неук УРСР. В результаті, група фахівців під керівництвом члена-кореспондента АН УРСР А. А. Харкевич, протягом року з невеликим побудувала барабан. МЕСМ отримала додаткову пам'ять об'ємом 5 000 чисел. Всього в МЕСМ було 6000 електронних ламп, від яких було потрібно одне - працювати в строго заданих ідентичних режимах. Лампи в той час були недосконалими і відрізнялися досить про малі значень своїх параметрів. Тому їх доводилося попередньо перевіряти і відбраковувати. Після включення машини все одно треба було чекати півтори-дві години. Незабаром розробники вирішили взагалі не вимикати машину, і вона стала працювати цілодобово. Але виникла нова проблема, пов'язана з перегрівом МЕСМ. Результатом був постійний вихід з ладу електронних схем. Введення даних в машину проводився за допомогою магнітної стрічки, а для виведення результатів використовувалося ціфропечатающее пристрій, поєднаної з пам'яттю.
. На що ж була здатна МЕСМ? Вона могла виконувати 50 математичних операцій в секунду, запам'ятовувати в оперативній пам'яті 31 число і 63 команди. Всього машина виконала 12 різних команд. З 6 000 електронних ламп 4 000 використовувалися в пристрої, що запам'ятовує. МЕСМ споживала потужність, що дорівнює 25 кіловати.
. Восени 1951 року на машині почали вирішувати перші реальні пробні завдання. Однією з них було завдання з області балістики, яка особливо запам'яталася розробникам, так як машина вперше виділила і локалізувала помилку проводили розрахунки математиків високої кваліфікації.
. 25 грудня 1951 відбулася знаменна подія, що відкрила історію радянської комп'ютерної техніки. Саме в цей день МЕСМ була прийнята в експлуатацію вельми представницькою комісією Академії наук
СРСР на чолі з академіком М. В. Келдишем.
. Майже відразу ж у Феофанію почалося паломництво московських і київських математиків з завданнями, які не можна було вирішити без допомоги ЕОМ.
Однією з найважливіших практичних завдань успішно вирішеною на МЕСМ, були розрахунки стійкості паралельної роботи агрегатів Куйбишевської ГЕС. У результаті були вироблені рекомендації, які дозволили істотно підвищити величину переданих до Москви потужностей.
. Оскільки до 1953 року МЕСМ залишалася єдиною в країні (до речі, і в Європі) працюючої електронної обчислювальної машиною, вона була гранично завантажена рішенням важливих та особливо важливих завдань. У той час графік розподілу машинного часу стверджував президент Академії наук СРСР. МЕСМ проіснувала до 1956 року, після чого її демонтували і передали в якості навчального посібника до Київського політехнічного інституту. Фактично МЕСМ можна назвати діючим макетом ЕОМ, оскільки всі її електронні схеми були розвішені по стінах і працював на ній програміст опинявся як би всередині машини. У той же час МЕСМ стала першою реально працює обчислювальною машиною.
. МЕСМ передала естафету побудованої в 1952 році в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки Академії наук СРСР машині БЕСМ.
Керівником цієї розробки знову був академік С. О. Лебедєв. За своїми параметрами БЕСМ на порядок переважала МЕСМ. Ще через рік під керівництвом доктора технічних наук Ю. Я. Базилевського була створена
ЕОМ "Стріла" - перший комп'ютер, запущений в серійне виробництво. В
50-х роках з'явилися й інші ЕОМ: "Урал", М-2, М-3, БЕСМ-2, "Мінськ-
1", - які втілювали в собі все більш прогресивні інженерні рішення.
. У 50-х роках машина М-20 (головний конструктор - академік С. О. Лебедєв) була однією з кращих у світі. На цій машині вирішувалося більшість теоретичних і прикладних задач, пов'язаних з розвитком самих передових галузей науки і техніки. Зокрема, на комплексах з М-20 оброблялися дані космічних досліджень. Початок діяти і досить широко застосовуватися в народному господарстві перше покоління вітчизняних комп'ютерів.
. У порівнянні з США, СРСР та Англією розвиток електронної обчислювальної техніки в Японії, ФРН та Італії затримався. Перша японська машина
"Фуджік" була введена в експлуатацію в 1956 році, серійне виробництво ЕОМ у ФРН розпочалося лише в 1958 році.
. ЕОМ першого покоління, ці жорсткі і тихохідні обчислювачі, були піонерами комп'ютерної техніки. Вони досить швидко зійшли зі сцени, так як не знайшли широкого комерційного застосування через ненадійність, високу вартість, труднощі програмування. Це були в основному машини для громіздких розрахунків.
????? S ????? S?? S ??????? S ??®
< br>1 Транзистори
. Елементною базою другого покоління стали напівпровідники. Без сумніву, транзистори можна вважати одним з найбільш вражаючих чудес XXв.
. Патент на відкриття транзистора був виданий в 1948 році американцям
Д. Бардіну і У. Браттейн, а через вісім років вони разом з теоретиком
В. Шоклі стали лауреатами Нобелівської премії. Швидкості перемикання вже перший транзисторних елементів виявилися в сотні разів вище, ніж лампових, надійність і економічність - теж. Вперше стала широко застосовуватися пам'ять на феритових сердечниках і тонких магнітних плівках, були випробувані індуктивні елементи - параметрони.
. Найбільш яскравими представниками другого покоління були машини стретч
(сша, 1961), "Атлас" (Англія, 1962), БЕСМ-6 (СРСР, 1966). Мабуть, побудова таких систем, що мали в своєму складі близько 105 переключательних елементів, було б просто неможливим на основі лампової техніки. Друге покоління народжувалося в надрах перше, переймаючи багато його риси.
2 "Атлас"
. Перша бортова ЕОМ для установки на міжконтинентальної ракети -
"Атлас" - була введена в експлуатацію в США в 1955 році. У машині використовувалося 20 тисяч транзисторів та діодів, вона споживала 4 кіловати. У 1961 році наземні комп'ютери фірми "Берроуз" керували космічними польотами ракет "Атлас", а машини фірми IBM контролювали політ астронавта Гордона Купера. Під контролем ЕОМ проходили польоти безпілотних кораблів типу "Рейнджер" до Місяця в 1964 році, а також корабля "Маринер" до Марса. Аналогічні функції виконували і радянські комп'ютери.
3 Перші серійні машини
. Перші серійні універсальні ЕОМ на транзисторах були випущені в 1958 році одночасно в США, ФРН і Японії.
. У Радянському Союзі перший безламповий машини "Сетунь", "Раздан" і
"Раздан-2" були створені у 1959-1961 роках. У 60-х роках радянські конструктори розробили близько 30 моделей транзисторних комп'ютерів, більшість яких стали випускатися серійно. Найбільш потужний з них
- "Мінськ-32" виконував 65 тис. операцій в секунду. З'явилися цілі сімейства машин: "Урал", "Мінськ", БЕСМ.
4 БЕСМ-6
. Рекордсменом серед ЕОМ другого покоління стала БЕСМ-6, що мала швидкодія близько 30 моделей транзисторних комп'ютерів, більшість яких стали випускатися серійно. Найбільш потужний з них - "Мінськ-32" виконував 65 тис. операцій в секунду. З'явилися цілі сімейства машин:
"Урал", "Мінськ", БЕСМ. Рекордсменом серед ЕОМ другого покоління стала
БЕСМ-6, що мала швидкодія близько мільйона операцій в секунду, - один з найбільш продуктивних у світі. Архітектура і багато технічні рішення в цьому комп'ютері були настільки прогресивними і випереджають свій час, що він успішно використовувався майже до нашого часу.
5 СВІТ і СВІТ-2
. Спеціально для автоматизації інженерних розрахунків в Інституті кібернетики Академії наук УРСР під керівництвом академіка В. М. Глушкова були розроблені комп'ютери СВІТ (1966) і МИР-2 (1969). Важливою особливістю другої машини стало використання телевізійного екрану для візуального контролю інформації та світлового пера, за допомогою якого можна було коректувати дані прямо на екрані.
. До середини 60-х років бум у галузі транзисторного виробництва досяг максимуму - відбулося насичення ринку. Справа в тому, що складання електронного устаткування являла собою дуже трудомісткий і повільний процес, який погано піддавався механізації та автоматизації.
. Таким чином, дозріли умови для переходу до нової технології, яка дозволила б пристосуватися до зростаючої складності схем шляхом виключення традиційних з'єднань між їхніми елементами. Ідея інтегральних схем носилася в повітрі.
®? S?? S ????? S?? S
1 Інтегральні схеми
. Пріоритет у винахід інтегральних схем, які стали елементної базою
ЕОМ третього покоління, належить американським ученим Д. Кілбі і
Р. Нойс, які зробили це відкриття незалежно один від одного. Масовий випуск інтегральних схем почався в 1962 році.
. Вже в 1964 році було оголошено про плани випуску дешевого (!) Настільного калькулятора, в якому замість 21 тисячі дискретних елементів (як у звичайних калькуляторах) передбачалося використовувати 29 інтегральних схем. Згадуваний вище ЕНІАК в 1971 році міг би бути зібраний на пластині в півтора квадратні сантиметри. Почалося перевтілення електроніки в мікроелектроніку.
. Незважаючи на успіхи інтегральної техніки і поява міні-ЕОМ, у 60-х роках продовжували домінувати великі машини. Таким чином, третє покоління комп'ютерів, Зароджуючись всередині другого, поступово виростало з нього.
. Перша масова серія машин на інтегральних елементах стала випускатися в 1964 році фірмою IBM. Ця серія, відома під назвою
IBM-360, мала значний вплив на розвиток обчислювальної техніки другої половини 60-х років. Вона об'єднала ціле сімейство ЕОМ з широким діапазоном продуктивності, причому сумісних одна з одною. Останнє означало, що машини стало можливо зв'язувати в комплекси, а також без всяких переробок переносити програми, написані для однієї ЕОМ, на будь-яку іншу з цієї серії. Таким чином, вперше було виявлено комерційно вигідне вимога стандартизації апаратного і програмного забезпечення ЕОМ.
. У СРСР першої серійної ЕОМ на інтегральних схемах була машина "Наири-
3", що з'явилася в 1970 році. З другої половини 60-х років Радянський
Союз спільно з країнами РЕВ приступив до розробки сімейства універсальних машин, аналогічної системі ibm-360. У 1972 році почалося серійне виробництво стартовою, найменш потужною моделі
Єдиної системи - ЕОМ ЄС-1010, а ще через рік - п'яти інших моделей.
Їх швидкодія знаходилася в межах від десяти тисяч (ЄС-1010) до двох мільйонів (ЄС-1060) операцій в секунду.
. У рамках третього покоління в США була побудована унікальна машина
ІЛЛІАК-4, у складі якої в первинному варіанті планувалося використовувати 256 пристроїв обробки даних, виконаних на монолітних інтегральних схемах. Пізніше проект був змінений, з огляду на досить високу вартість (більше 16 мільйонів доларів). Число процесорів довелося скоротити до 64, а також перейти до інтегральних схем з малим ступенем інтеграції. Скорочений варіант проекту був завершений у
1972 році, номінальна швидкодія ІЛЛІАК-4 склало 200 мільйонів операцій у секунду. Майже рік цей комп'ютер був рекордсменом у швидкості обчислень.
. Саме в період розвитку третього покоління виникла надзвичайно потужна індустрія обчислювальної техніки, яка почала випускати у великих кількостях ЕОМ для масового комерційного застосування.
Комп'ютери все частіше стали включатися в інформаційні системи або системи управління виробництвами. Вони виступили як очевидного важеля сучасної пропромислово революції.
? S? ® S??? S ????? S?? S
1 НВІС (надвеликі інтегральні схеми)
. Початок 70-х років знаменує перехід до комп'ютерів четвертого покоління
- на надвеликих інтегральних схемах (НВІС). Іншою ознакою ЕОМ нового покоління є різкі зміни в архітектурі.
2 Мікропроцесори
. Техніка четвертого покоління породила якісно новий вид ЕОМ - мікропроцесор. Зазвичай під час роботи машини процесор використовується з найменшим коефіцієнтом зайнятості, тому що при вирішенні конкретної задачі не пускає в хід усі свої логічні можливості. Тому в
1971 прийшли до ідеї обмежити можливості процесора, заклавши у нього невеликий набір операцій, прошивки яких повинні бути заздалегідь введені в постійну пам'ять. Оцінки показали, що застосування постійного запам'ятовуючого пристрою в 16 кілобіт дозволить виключити
100-200 інтегральних схем логіки. Так виникла ідея мікропроцесора, який можна реалізувати навіть на одному кристалі, а програму в його пам'ять записати назавжди. У рядовому мікропроцесорі рівень інтеграції відповідає щільності, що дорівнює приблизно 500 транзисторам на один квадратний міліметр, при цьому досягається дуже гарна надійність.
3 Суперкомп'ютери
. До середини 70-х років ситуація на комп'ютерному ринку різко й раптово стало змінюватися. Чітко виділилися дві концепції розвитку ЕОМ. Втіленням перших концепції стали суперкомп'ютери, а другий - персональні ЕОМ.
. З великих комп'ютерів четвертого покоління на надвеликих інтегральних схемах особливо виділяються американські машини "Крей-1" і
"Крей-2", а також радянські моделі "Ельбрус-1" і "Ельбрус-2". Перші їхні зразки з'явилися приблизно в один і той же час - в 1976 році. Всі вони відносяться до категорії суперкомп'ютерів, тому що мають гранично досяжні для свого часу характеристики і дуже високу вартість.
. У машинах четвертого покоління зроблений відхід від архітектури фон
Неймана, яка була провідною ознакою переважної більшості всіх попередніх комп'ютерів. Один з генеральних принципів у суперкомп'ютері - функціональний паралелізм. Замість одного процесора його архітектура включає десятки, сотні і навіть тисячі паралельно працюючих процесорів. Останні моделі супер забезпечені, крім того, процесорами введення/виводу.
. Багатопроцесорні ЕОМ, у зв'язку з величезним швидкодією і особливостями архітектури, використовуються для вирішення низки унікальних задач гідродинаміки, аеродинаміки, довгострокового прогнозу погоди і т.п. Поряд з суперкомп'ютерами до складу четвертого покоління входять багато типів міні-ЕОМ, також спираються на елементну базу з надвеликих інтегральних схем.
. Персональний комп'ютер у багатьох відношеннях є антиподом суперкомп'ютера.
. Це наочно відображено в таблиці:
| Показники | Суперкомп'ютер | Персональний комп'ютер |
| Ціна | max | min |
| Розповсюдження | min | max |
| Кваліфікація | | |
| користувача | max | min |
. min - мінімум; max - максимум
. Одним словом, ці два види комп'ютерів займають раз
