Лекція Тема: Історія розвитку обчислювальної техніки

Лекція

Тема: Історія розвитку обчислювальної техніки

Перші обчислювальні машини

Леонардо да Вінчі

Вважається, що перший у світі ескізний малюнок тринадцятирозрядного десяткового підсумовуючого пристрою на базі коліщаток з десятьма зубцями був виконаний Леонардо да Вінчі в одному з його щоденників (вчений почав вести цей щоденник ще до відкриття Америки у 1492 р.).

Джон Непер

Першим пристроєм для виконання множення був набір дерев'яних брусків, відомих як палички Непера. Вони були винайдені шотландцем Джоном Непером (1550-1617рр.). На такому наборі з дерев'яних брусків була розміщена таблиця множення. Крім того, Джон Непер у 1614 році винайшов логарифми, що зробило революційний вплив на рахунок. Через шість років у 1620 році була створена логарифмічна лінійка, яка давала змогу швидко, але наближено множити і ділити числа.

Вільгельм Шиккард

1623 року (більш ніж через 100 років після смерті Леонардо да Вінчі) німецький вчений Вільгельм Шиккард запропонував свою модель шестирозрядного десяткового обчислювача, який мав складатися також із зубчатих коліщаток та міг би виконувати додавання, віднімання, а також множення та ділення. Винаходи да Вінчі та Шиккарда були віднайдені лише в наш час і залишилися тільки на папері.

Блез Паскаль

1642 року 19-річний французький математик Блез Паскаль сконструював першу в світі працюючу механічну обчислювальну машину, відому як підсумовуюча машина Паскаля («Паскаліна»). Ця машина являла собою комбінацію взаємопов'язаних коліщаток та приводів. На коліщатках були зображені цифри від 0 до 9. Машина Паскаля могла лише додавати та віднімати.

Готфрід Вільгельм фон Лейбніц

1673 року німецький математик Готфрід Вільгельм фон Лейбніц сконструював свою обчислювальну машину. На відміну від Паскаля, Лейбніц використав у своїй машині циліндри, а не коліщатка та приводи. На циліндри було нанесено цифри. Кожен циліндр мав дев'ять рядків виступів та зубців. При цьому перший ряд мав один виступ, другий ряд — два виступи і так до дев'ятого ряду, який мав відповідно дев'ять виступів. Циліндри з виступами були пересувними, оператор надавав їм певного положення.

Машина Лейбніца, на відміну від підсумовуючої машини Паскаля, була значно складнішою за конструкцією. Вона була здатна виконувати не тіль­ки додавання та віднімання, але й множення, ділення та обчислювання квадратного кореня.

Обчислювальні машини XIX сторіччя

Чарльз Бебідж

Головна ідея Аналітичної машини - виконання обчислювальних операцій за інструкціями, що наперед задаються, тобто ця машина мала працювати за… Основні положення, які лежали в основі обчислювальної машини, сконструйованої… 1. В машині повинно бути сховище для зберігання цифрової інформації;

В машині повинен бути пристрій для введення вхідних даних та виведення результатів, тобто пристій введення-виведення.

Проте, проект Беббіджа не був реалізований. Його ідеї виявилися передчасними для його століття. І лише через 100 років після смерті Аналітичну машину побудували ентузіасти з Лондонського музею науки, стараннями Дорона Суода свого директора лондонського Музею науки. Вона складалася з 4 тисяч металевих, бронзових та сталевих деталей та важила 3 тони.

 

Гаспар де Проні

У своїй машині Бебідж використав також технологію обчислень, запропоновану наприкінці XVIII сторіччя французьким вченим Гаспаром де Проні. Він розділив обчислення на три етапи: розробка чисельного методу, створення програми послідовності арифметичних дій, проведення обчислень шляхом арифметичних операцій над числами згідно зі створеною програмою.

Августа Лавлейс

Серед учених, які зробили значний внесок у розвиток обчислювальної техніки, була математик леді Августа Лавлейс — дочка видатного англійського поета лорда Байрона. Саме вона переконала Бебіджа у необхідності використання у його винаході двійкової системи обчислення замість десяткової. Вона також розробила принципи програмування, що передбачали повторення послідовності команд та виконання цих команд за певних умов. Ці принципи використовуються і в сучасній обчислювальній техніці. З її ім’ям пов’язана поява професії програміст.

Герцогиня Ада Лавлейс стала першою програмісткою світу. Одна із мов програмування названа на її честь – АДА.

 

Герман Холеріт

Чарльз Бебідж вперше висловив ідею використання перфокарт в обчислювальній техніці, але реалізовано цю ідею було тільки 1887 року Германом Холерітом. Його машина була призначена для обробки результатів перепису населення США і мала назву – табулятор, в якому інформація, нанесена на перфокарти, розшифровувалася електричними сигналами.

Також Холеріт уперше застосував для організації процесу обчислення електричну силу. Картки використовувались для кодування даних перепису, при цьому на кожну людину була заведена окрема картка. Кодування велося за допомо­гою певного розташування отворів, що пробивалися в картці по рядках та колонках.

У 1924 р. Герман Холлерит заснував фірму ІВМ (International Business Mashines Corporation), - відомого в наш час виробника сучасних комп'ютерів.

Перші електронно-обчислювальні машини

Перші електронні комп'ютери з'явилися в першій половині XX ст. На відміну від попередніх, вони могли виконувати задану послідовність операцій за програмою, що була задана раніше, або послідовно розв'язувати задачі різних типів. Перші комп'ютери були здатні зберігати інформацію в спеціальній пам'яті. Розробка сучасних обчислювальних машин, або комп'ютерів (англ. computer - обчислювач), почалася в різних країнах у 30-40х рр. XX ст.

Конрад Цузе

1934 року німецький студент Конрад Цузе, який працював над дипломним проектом, вирішив створити у себе вдома цифрову обчислювальну машину з програмним управлінням та з використанням (вперше в світі) двійкової системи числення. 1937 року машина Z1 (Цузе 1) запрацювала. Вона була 22-розрядною, з пам'яттю на 64 числа і працювала на суто механічній (важільній) базі. Необхідність у швидких та точних обчисленнях особливо зросла під час Другої світової війни (1939—1945 рр.) перш за все для розв'язання задач балістики, тобто науки про траєкторію польоту артилерійських та інших снарядів до цілі.

Джон Атанасов

1937 року Джон Атанасов (американський вчений, болгарин за походженням) вперше запропонував ідею використання електронних ламп як носіїв інформації. Восени 1939 года Джон Атанасов і його асистент Кліффорд Беррі приступили до розробки машини — спеціалізованої ЕОМ, призначеної для розв’язання алгебраїчних рівнянь з 30 невідомими. Розроблена ними ЕОМ мала назву ABC (Atanasoff Berry Computer) і містила 300 електронних ламп.

Алан Тьюрінг

В 1942—1943 роках в Англії була створена за участю Алана Тьюрінга обчислювальна машина «Колоссос» «Colossus». В ній було 2000 електронних ламп. Машина призначалася для розшифрування радіограм німецького вермахту. «Колоссос» вперше в світі зберігав та обробляв дані за допомогою електроніки, а не механічно.

Машини Цузе та Тьюрінга були засекреченими, про їх створення стало відомо через багато років після закінчення війни. Про них в той час знали небагато. Вони не викликали будь-якого резонансу у свiтi.

 

 

Говард Айкен - Марк 1

1944 року під керівництвом професора Гарвардського університету Говарда Айкена було створено обчислювальну машину з автоматичним керуванням послідовністю дій, відому під назвою Марк-1. Ця обчислювальна машина була здатна сприймати вхідні дані з перфокарт або перфострічок. Машина Марк-1 була електромеханічною, для зберігання даних використовувались механічні прилади (коліщатка та перемикачі). Машина Айкена могла виконувати близько однієї операції за секунду та мала величезні розміри: понад 15 м завдовжки та близько 2,5 м заввишки і складалася більш ніж із 750 тисяч деталей.

Джон Мочлі та Дж. Преспер Еккерт - ЕНІАК

1946 року групою інженерів під керівництвом Джона Моучлі та Дж. Преспера Еккерта на замовлення військового відомства США було створено машину ЕНІАК (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator), яка була здатна виконувати близько 3 тисяч операцій за секунду. За розмірами ЕНІАК був більшим за Марк-1: понад 30 метрів завдовжки, його об'єм становив 85 м3. Важив ЕНІАК 30 тонн. Замість тисяч механічних деталей Марка-1, в ЕНІАКу було використано 18 тисяч електронних ламп. Першу електронну обчислювальну машину ЕНІАК було створено в США у 1943-1946 pp. в Пенсільванському університеті. Обчислення на цій проводились електронними блоками, а ось програма роботи машини задавалася вручну за допомогою механічних пристроїв.

Джон фон Нейман

До групи творців цієї ЕОМ входив один із видатних учених XX ст. Джон фон Нейман, який і запропонував основні принципи побудови й функціонування універсальних програмованих обчислювальних машин. Згідно з його ідеями, ЕОМ складається з процесора, арифметичного пристрою, пристроїв введення-виведення і пам'яті для зберігання даних та програм. Фон Нейман також запропонував ідею зберігання програми в пам'яті машини. Такі ЕОМ були значним кроком уперед на шляху створення більш досконалих машин. Вони були здатні обробляти команди в різному порядку.

Джон фон Нейман сформулював основні принципи роботи ЕОМ, які до цього часу не змінилися:

1) принцип двійкового кодування інформації;

2) принцип адресності;

Принцип програмного управління.

ЕДСАК

Перша ЕОМ, яка зберігала програми у пам'яті, дістала назву ЕДСАК(Electronic Delay Storage Automatic Calculator — електронний калькулятор з пам'яттю на лініях затримки). Вона була створена в Кембріджському університеті (Англія) 1949 року. З того часу всі ЕОМ є комп'ютерами з програмами, які зберігаються у пам'яті.

Сергій Лєбєдєв – МЕОМ

Пiд керiвництвом С. О. Лебедєва було розроблено та створено 15 типiв комп'ютерiв: від перших лампових, що виконували лише сотні та тисячі операцій у…  

Джон Мочлі та Дж. Преспер Еккерт - UNIVAC

У 1951 році компанія Джона Моучлі та Дж. Преспера Еккерта створила машину UNIVAC (Universal Automatic Computer — універсальна автоматична обчислювальна машина). Перший екземпляр ЮНІВАКа було передано в Бюро перепису населення США. Потім було створено багато різних моделей ЮНІВАКа, які почали застосовуватися у різних сферах діяльності. Таким чином, ЮНІВАК став першим серійним комп'ютером. Крім того, це був перший комп'ютер, в якому замість перфострічок та карток було використано магнітну стрічку.

 

 

Покоління комп'ютерів

Такі комп'ютери, як ЕНІАК, ЕДСАК, ШЕОМ та ЮНІВАК, являли собою лише перші моделі ЕОМ. Упродовж десятиріччя після створення ЮНІВАКа було виготовлено… Гігантські машини на електронних лампах 50-х років склали перше покоління…  

Історія створення ПК.

Перший мікропроцесор У 1969р. Едвард Гофф, інженер фірми Intel, працюючи над створенням… Засновниками Intel були Гордон Мур і Роберт Нойс.

Altair

У 1975 році фотографія комплекту Altair компанії MITS (Micro Instrumentation Telemetry Systems) була поміщена на обкладинку січневого номера журналу Popular Electronic. Цей комплект, який можна вважати першим ПК, складався з процесора 8080, блоку живлення, лицьової панелі з безліччю індикаторів і пристрою місткістю, що запам'ятовує, 256 байт. Вартість комплекту складала 395 доларів, і покупець повинен був сам зібрати комп'ютер.

 

Програмне забезпечення (версію мови BASIC) для Altair 8080 було розроблене майбутнім засновником корпорації Microsoft Білом Гейтсом та його приятелем Полом Аленом.

 

Apple

У 1976 р. два американські ентузіасти — Стефан Возняк (його родичі — переселенці з Тернопільщини) та Стів Джобс — продали старий автомобіль за 1300 доларів, купили мікросхеми і змайстрували в гаражі під яблунею ПК, який назвали Apple (apple — яблуко). Вони мали комерційний успіх, що дало змогу заснувати фірму Apple, яка була провідною у випуску ПК до 1982 р. Було випущено всього декілька екземплярів цього комп'ютера, які згодом продавалися колекціонерам за 20 тис. доларів. Але комп'ютер Apple П, що з'явився в 1977 році, став прообразом більшості подальших моделей, включаючи і IBM PC.

Наприкінці 1981 р. фірма IBM випустила перший ПК відразу другого покоління на базі 16-розрядного мікропроцесора. Найпоширенішими стали машини двох класів фірми IBM: «IBM PC-XT» та «РС-АТ». Подібні машини почали випускати багато фірм у світі. Такі комп'ютери мають «відкриту» архітектуру, тобто їх можна скласти з окремих частин як конструктор. Це дає змогу користувачам поступово доукомплектовувати їх необхідними вузлами.

Конкуруючи з фірмою IBM, фірма Apple сконструювала у 1984 р. машину Macintosh («Макінтош»), яка вирізнялася з-поміж інших зручними графічними засобами взаємодії користувача зі системою. Такі засоби взаємодії називаються графічним інтерфейсом. Але машини фірми Apple мають «закриту» архітектуру, що ускладнило їм завоювання ринку.

У 1985 р. з'явилися перші портативні комп'ютери з площинними екранами на рідких кристалах, які можна розмістити у течці-дипломаті (а згодом — комп'ютери-блокноти). У нашій країні у багатьох сферах професійного використання та навчання першість мають машини класу «IBM PC». Такі машини, що випускають (збирають) різні фірми у Києві, Львові, Житомирі та в інших містах, називаються ІВМ-сумісними. Сумісність означає, що програма, створена на одному комп'ютері, буде працювати на іншому.

22 березня 1993 році Intel представила перший процесор під торговою маркою Pentium, яка на довгі роки стала синонімом слова процесор. Даний процесор носив кодове ім’я P5. Продуктивність його зросла в п'ять разів в порівнянні з сімейством Intel 486. Pentium містив 3,1 млн. транзисторів і виконував до 90 млн. операцій в секунду, що приблизно в 1 500 разів перевищувало швидкодію процесора 4004. Процесор сімейства Р6, званий Pentium Pro, з'явився на світ в 1995 році. Згодом компанія Intel переглянула архітектуру Р6 (Pentium Pro) і в травні 1997 року представила процесор Pentium II. У квітні 1998 року сімейство Pentium II поповнилося дешевим процесором Celeron, використовуваним в домашніх ПК. У 1999 році Intel випустила процесор Pentium III, а компанія AMD, яка в цей час завоювала ринок ПК середнього класу, представила процесор Athlon, який склав гідну конкуренцію процесорам Intel на ринку професійних комп'ютерів. Наступний, 2000-й рік ознаменувався появою на ринку нових розробок цих компаній. Так, наприклад, AMD вперше представила процесори Athlon Thunderbird і Duron, а компанія Intel в 2000 році представила Pentium IV, новітній процесор з сімейства IA-32.

 

Компанія також анонсувала процесор Itanium (кодове ім'я Merced), який став першим представником 64-розрядних процесорів Intel (LA-64). Завдяки цьому процесору в недалекому майбутньому з'являться абсолютно нові операційні системи і програми, які, проте, будуть сумісні з 32-розрядним програмним забезпеченням.

Такими були найважливіші події, в історії розвитку ПК, які зробили вирішальний вплив на розвиток комп'ютерної індустрії.