Первыми счетными устройствами были механические устройства. В 1642 году французский механик Блез Паскаль разработал компактное суммирующее устройство – механический калькулятор.
В 1673 г. Немецкий математик и философ Лейбниц усовершенствовал его путем добавления операций умножения и деления. На протяжении 18 века разрабатывались все более совершенные, но по-прежнему механические вычислительные устройства на основе зубчатых, реечных, рычажных и других механизмов.
Идея программирования вычислительных операций пришла из часовой промышленности. Такое программирование было жестким: одна и та же операция выполнялась в одно и то же время (пример – работа станка по копиру).
Идея гибкого программирования вычислительных операций была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем в 1836-1848 гг. Особенностью его аналитической машины был принцип разделения информации на команды и данные. Однако проект не был реализован.
Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью поэта Байрона Адой Лавлейс (1815-1852), очень схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Эту замечательную женщину назвали первым программистом мира.
При переходе от режима регистрации положений механического устройства к режиму регистрации состояний элементов электронного устройства десятичная система сталанеудобной, т. к. состояний элементов только два: включено и выключено.
Возможность представления любых чисел в двоичной форме была впервые высказана Лейбницем в 1666 году.
Идея кодирования логических высказываний в математические выражения:
- истина (True) или ложь (False);
- в двоичном коде 0 или 1,
была реализована английским математиком Джорджем Булем (1815-1864) в первой половине XIX века.
Однако разработанная им алгебра логики "алгебра Буля" нашла применение лишь 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.).
В логической алгебре при создании ЭВМ используются в основном 4 операции:
- И (пересечение или конъюнкция - A^B);
- ИЛИ (объединение или дизъюнкция - AvB);
- НЕ (инверсия - |A);
- ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (A*|B+|A*B).
В 1936 г. Английский математик А. Тьюринг и, независимо от него Э. Пост, выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины. Они доказали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности её алгоритмизации.
В 1946 г. Джоном фон Нейманом, Голдстайном и Берксом (Принстонский институт перспективных исследований) был составлен отчет, который содержал детальное описание принципов построения цифровых ЭВМ, которые используются до сих пор.
1. В архитектуру ЭВМ Джона фон Неймана входят:
a. центральный процессор, состоящий из устройства управления (УУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ);
b. память: оперативная (ОЗУ) и внешняя;
c. устройства ввода;
d. устройства вывода.
2. Принципы работы ЭВМ, предложенные фон Нейманом:
a. однородность памяти;
b. программное управление;
c. адресность.
3. Можно выделить основные поколения ЭВМ и их характеристики:
| Годы применения | 1955 – 60 гг. | 1960 – 65 гг. | 1965 – 70 гг. | 1970 – 90 гг. | С 1990 г . по настоящее время |
| Основной элемент | Электронная лампа | Транзистор | ИС (1400 элементов) | Большая ИС (десятки тыс. элементов) | Большая ИС (миллионы элементов) |
| Пример ЭВМ | IBM 701 (1952 г.) | IBM 360-40 (1964 г.) | IBM 370- 145 (1970 г.) | IBM 370-168 (1972 г.) | IBM Server z990 2003 |
| Быстродей- ствие, опер./с | 8 000 | 246 000 | 1 230 000 | 7 700 000 | 9*109 |
| Ёмкость ОЗУ, байт | 20 480 | 256 000 | 512 000 | 8 200 000 | 256*109 |
| Примечание | Шеннон, фон Нейман, Норберт Винер | Языки ФОРТРАН, КОБОЛ, АЛГОЛ | Миником- пьютер, ОС MS DOS, ОС Unix, сеть | PC, графиче- ские ОС, интернет | Искусствен- ный интеллект, распозна- вание речи, лазер |
Бурное развитие вычислительных систем началось в 60-х годах 20 века с отказом отэлектронных ламп и развитием полупроводниковой,а затем илазерной техники.
ЭффективностьЭВМ (компьютеров) значительно выросла в 70-х годах 20 века с разработкой процессоров на базеинтегральных микросхем.
Качественный скачок в развитии компьютеров произошел в 80-х годах XX века с изобретением персонального компьютера и развитием всемирной информационной сети - интернета.