История развития компьютера

 

 

 

 

 

 

 

 

История развития компьютера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Руководитель:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

1) Начало развития компьютера                                                                      с.3-4

2) Сороковые-пятидесятые годы                                                                        с. 5                                                                                             

3) Шестидесятые - семидесятые годы                                                               с. 6                                                                                   

4) Восьмидесятые годы                                                                                       с. 7

5) Японский проект  1982-1991г.                                                                        с. 8                               

6) Современные персональные компьютеры                                               с.9-11                                             

7) Заключение                                                                                                     с.11 

 

 

 

 

                                          Начало развития компьютера

 

 Двадцать первый век. Мало кто представляет себе жизнь без компьютера.

Теперь все операции мы проводим только на компьютере. Нам становится страшно подумать о том, что какой-то текст придется писать на бумаге ручкой, ведь мы это можем сделать на компьютере, проверить все ошибки и распечатать на принтере. В этом в своем проекте я бы хотел рассказать Вам о том, как и когда, появился первый компьютер. Поэтому в своей работе я поставил цель: узнать историю развития компьютера.

Для достижения поставленной цели я выдвинул следующие задачи:

1) Собрать информацию  о   развитии компьютера.

2) Выбрать наиболее важную и  нужную информацию.

3) Распределить выбранную информацию по годам.

Почти 500 лет назад цифровая вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за 5 столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления. Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи. Он был сделан в одном из его дневников (ученый начал вести дневник еще до открытия Америки в 1492 г.). В 1623 г. через 100 с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи немецкий ученый Вильгельм Шиккард предложил свое решение той же задачи на базе шестиразрядного десятичного вычислителя, состоявшего также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления. Оба изобретения были обнаружены только в наше время и оба остались только на бумаге. В 1642 г. первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "Паскалина" великого французского ученого Блеза Паскаля - 6-ти (или 8-ми) разрядное устройство, на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел. Через 30 лет после "Паскалины" в 1673 г. появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление, для чего, в дополнение к зубчатым колесам использовался ступенчатый валик. "Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно" - с гордостью писал Лейбниц своему другу.

О машине Лейбница было известно в  большинстве стран Европы. В цифровых электронных вычислительных машинах, появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим.

Оно стало основным устройством  современных компьютеров. Таким  образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники. Заслуги В. Лейбница, однако, не ограничиваются созданием "арифметического прибора". Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы счисления, ставшей в дальнейшем, основной при создании компьютеров. Он придавал ей некий мистический смысл и считал, что на ее базе можно создать универсальный язык для объяснения явлений мира и использования во всех науках, в том числе в философии. Сохранилось изображение медали, нарисованное В. Лейбницем в 1697 г., поясняющее соотношение между двоичной и десятичной системами исчисления.

Прошло еще более ста лет  и лишь в конце XVIII века во Франции  были осуществлены следующие шаги, имеющие принципиальное значение для  дальнейшего развития цифровой вычислительной техники - "программное" с помощью  перфокарт управление ткацким станком, созданным Жозефом Жакардом, и технология вычислений, при ручном счете, предложенная Гаспаром де Прони, разделившего численные вычисления на три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение собственно вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с составленной программой. Эти два новшества были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим, качественно новый шаг в развитии средств цифровой вычислительной техники - переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе. Им был разработан проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением (1830-1846 гг.). Машина включала пять устройств - арифметическое и запоминающее управления, ввода, вывода (как и первые ЭВМ, появившиеся 100 лет спустя). Арифметическое управление строилось на основе зубчатых колес, на них же предлагалось реализовать запоминающее управление на 100050-разрядных чисел! Для ввода данных и программы использовались перфокарты. Предполагаемая скорость вычислений - сложение и вычитание за 1 сек, умножение и деление - за 1 мин. Помимо арифметических операций имелась команда условного перехода.

Программы для решения задач  на машине Беббиджа, а также описание принципов ее работы, были составлены Адой Августой Лавлейс - дочерью Байрона.

Были созданы отдельные узлы машины. Всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось. Только зубчатых колес для нее понадобилось бы более 50 000. Заставить такую махину работать можно было только с помощью паровой машины, что и намечал Беббидж.

 

 

 

 

Сороковые – пятидесятые годы

 

Еще в далекие сороковые годы прошлого века внешний вид компьютера можно было сравнить только с каким-то очень большим устройством. Вы только представьте себе, что для одного компьютера требовалось очень много электронного оборудования и большая просторная комната. В то время, самые первые компьютеры работали только на очень дорогостоящих электронных лампах. Позволить себе пользоваться компьютером могли себе далеко не все. Их имели только большие компании и крупные учреждения. Человек использовал компьютеры на протяжении тысячелетий: счёты, в конце концов, были канонической формой компьютера. Первый механический калькулятор ('вычисляющий время') был построен в 17-ом столетии. Программирование с перфокартами использовалось в течение 200 лет. Стремительное развитие цифровой вычислительной техники (ВТ) и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40-х годах прошлого века, когда технической базой вычислительной техники стала электроника, затем микроэлектроника, а основой для развития архитектуры компьютеров (электронных вычислительных машин ЭВМ) - достижения в области искусственного интеллекта. Но именно в 40-ых годах начали появляться первые электронные компьютеры. Эти устройства были массивными, для них требовалось много места (порой, целое здание). Но их вычислительная способность была меньше чем у современного калькулятора, и для их перепрограммирования часто требовалось затратить много труда. Однако эти компьютеры были полезны в военном деле – пример тому, британские декодирующие компьютеры, которые взломали немецкий код, что сократило войну на несколько лет. В 40-е и 50-е года компьютеры представляли собой очень большие устройства. Для одного компьютера требовалась комната, внушительных размеров заставленная шкафами с электронным оборудованием. Компьютеры работали на электронных лампах, которые были больших размеров и к тому же немало стоили. В те времена компьютеры были доступны тоже только крупным компаниям и учреждениям. С изобретением в 1948 г. транзисторов - миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы, стало возможно уменьшение габаритов. А с тех пор, как в середине 50-х годов были найдены очень дешевые способы производства транзисторов, появились компьютеры, основанные на транзисторах. Они были в сотни раз меньше ламповых компьютеров такой же производительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы, - это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сердечниках.

 

                      Шестидесятые годы-семидесятые годы. 

 

А теперь отправимся к 60-ым годам. В то время провода и огромные вакуумные трубки, до сих пор используемые в телевизорах и микроволновых печах, заменили транзисторами – технология совершила резкий скачок, транзисторы значительно сократили размер компьютеров. А с изобретением полупроводниковой интегральной схемы размеры компьютеров удалось сократить до уровня, позволяющего содержать их обычным людям в домашних условиях. Появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8.Интегральные микросхемы, но производство транзисторов было очень трудоемким процессом. Они изготовлялись по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и спаивать вручную. В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Такие электронные схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем стало главным шагом на пути к миниатюризации компьютеров. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

Так началась «компьютерная  эра». Популярность ПК быстро возросла, а цены на них упали. Они стали доступными. Стали возникать многочисленные компьютерные компании, в надежде на то, что смогут занять место на рынке. Результатом этого стал хаос и замешательство покупателя. Вот так и возникли всем нам знакомые современные персональные компьютеры. Ещё вначале 60-х появлялись первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Между тем количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера - что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию - ведь микропроцессор является сердцем и душой современного персонального компьютера. Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение

 

Восьмидесятые годы

 

К сожалению, начиная  с середины 1970-х годов, стройная картина  смены поколений нарушается. Все  меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, - прежде всего, за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров. С 1975 элементной базой компьютера стали большие интегральные схемы БИС. Появились микропроцессоры в 1971 г. фирмы Intel, микро-ЭВМ и персональные ЭВМ. Стало возможным коммунальное использование мощности разных машин, соединение машин в единый вычислительный узел и работа с разделением времени. Развитие ЭВМ в 70-ых и 80-ых годах пошло по 2 направлениям:

  1-ое направление — создание супер ЭВМ - комплексов многопроцессорных машин. Быстродействие таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации. Сюда входят комплексы ILLIAS-4, CRAY, CYBER, «Эльбрус-1», «Эльбрус-2» и др. Многопроцессорные вычислительные комплексы (МВК) "Эльбрус-2" активно использовались в Советском Союзе в областях, требующих большого объема вычислений, прежде всего, в оборонной отрасли. Вычислительные комплексы "Эльбрус-2" эксплуатировались в Центре управления космическими полетами, в ядерных исследовательских центрах. Наконец, именно комплексы "Эльбрус-2" с 1991 года использовались в системе противоракетной обороны и на других военных объектах.

  2-ое направление — дальнейшее развитие на базе БИС и СБИС микро-ЭВМ и персональных ЭВМ (ПЭВМ). Первыми представителями этих машин являются Apple, IBM - PC ( XT , AT , PS /2), «Искра», «Электроника», «Мазовия», «Агат», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и др.

Начиная с этого поколения  ЭВМ стали называть компьютерами.

Благодаря появлению  и развитию персональных компьютеров (ПК), вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств - графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой "несерьезной" техники. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.

 

 

 

Японский проект  1982-1991г.     

                            

Программа разработки новых  ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью новшеств, в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется. Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры. На новые ЭВМ ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработке всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с 40-е по 80-е года поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков новых ЭВМ является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером. К сожалению, японский проект новых ЭВМ повторил трагическую судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены впустую, проект прекращен, а разработанные устройства по производительности оказались не выше массовых систем того времени. Однако проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт по методам представления знаний и параллельного логического вывода сильно помогли прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом.