Сегодняшнюю жизнь представить без компьютера уже невозможно, настолько плотно он вошел в сферы деятельности. Компьютером пользуются и ученики в первом классе, и разработчики новых технологий, он помогает оптимизировать рабочий процесс и хранит в себе огромное количество информации, хотя внешне представляет собой компактное устройство. Компьютерные технологии помогли облегчить процесс обработки данных и защитить персональную информацию от открытого доступа.
Правда, при столь весомых плюсах компьютеров, есть и то, что крайне беспокоит людей, главным образом это касается родителей. Появление компьютерных игр, особенно с усовершенствованной графикой, вызывает зависимость у детей, чаще всего школьного возраста. В этом случае родители вынуждены в прямом смысле «вести войну» с компьютером или даже вовсе отказываться от него, возвращая ребенка в реальный мир.
Но скоростью обработки информации, качественной графикой и компактными габаритами компьютеры отличались не всегда. Так давайте вспомним, как выглядел первый компьютер, когда изобрели ПК, и что представляла собой первая компьютерная игра.
Первый компьютер в мире
Самый первый программируемый компьютер был представлен миру 14 февраля 1946 года в Соединенных Штатах Америки – ENIAC. Он весил 30 тонн и содержал в себе 18 000 электронных ламп. Правда скорость машины составляла всего 5 000 операций в секунду. Суммарно эта модель компьютера проработала 9 лет.
Конечно, до 1946 года велись работы по созданию компьютеров, и даже были представлены подходящие варианты, но они не были доведены до практического использования.
Например, в 1912 году российский ученый А. Крылов разработал машину для решения дифференциальных уравнений.
Затем, в 1927 году в США изобрели первый аналоговый компьютер, а в 1938 году немецкий инженер Конрад Цузе создал программируемую механическую цифровую модель компьютера Z1, но она была пробной и претерпела ряд модернизаций. Уже в 1941 году появляется 3 вариант машины – Z3, который больше других напоминал современный компьютер, но все же требовал доработок.
В 1942 году в США также продолжалось создание электронного цифрового компьютера ABC, но модель не была закончена, поскольку разработчика Джона Атанасова призвали в армию. Недостроенную модель изучил Джон Мокли и приступил к созданию собственного компьютера – ENIAC и в 1946 году ученый завершил многолетнюю работу. ENIAC Мокли представлял собой компьютер, выполняющий задания, поставленные перед ЭВМ и обладающий двоичной системой исчисления, на которой построены и современные компьютеры.
Первый компьютер разрабатывался для решения задач в условиях войны и использовался армией Соединенных Штатов. Главной целью было автоматизирование расчетов при бомбометании артиллерией и авиацией. И если раньше для вычислений создавались многочисленные отделы, использующие логарифмические линейки, то с созданием ЭВМ исчезла необходимость расчетов таким медленным и сложным способом.
История создания персонального компьютера (ПК)
Конечно, создание ЭВМ стало первым толчком и к созданию персональных компьютеров, но все же у каждого из них было индивидуальное направление в развитии.
Как уже было отмечено, ЭВМ создавались в первую очередь для нужд армии, к тому же цены на них были завышенными ($4000-5000), а размеры компьютеров слишком габаритными. Поэтому идея создания персонального компьютера появилась довольно скоро. Уже в 1968 году советский инженер А. А. Горохов задумался о создании «Программируемого прибора интеллектора», который содержал в себе материнскую плату, видеокарту, устройство ввода и память. Однако Горохов не получил финансирования, и проект остался только на чертежах.
Определить точную дату появления ПК на практике оказалось сложно, поскольку создать его стремились не только ученые, но и любители, после того как в 70-х годах XX века в открытом доступе появились микросхемы и микропроцессоры. Но достоверно известно, что в 1975 году миру был представлен первый серийный ПК – Альтаир 8800. Правда внешне он представлял собой конструктор из отдельных блоков и схем, но все же по характеристикам специалисты относят его к персональному компьютеру.
В 1976 году был выпущен ПК, направленный на массовую продажу и использование – Apple I. С новым персональным компьютером в комплекте не шел только монитор, в остальном все составляющие современной модели уже присутствовали в компьютере от Apple. Уже в 1977 году этот недостаток был устранен, и компания стала выпускать модели с собственными мониторами.
В 1981 году другая компания по созданию компьютеров IBM представила новую модель ПК – IBM 5150, также в этом году появился первый персональный компьютер в Советском Союзе – НЦ-8010. Но ни одна из этих моделей не включала в себя компьютерную мышь. Она появилась только в составе нового ПК, разработчиком которого выступила компания Apple в 1983 году – Apple Lisa.
Правда эта модель была настолько дорогая, что не получила распространения. Учитывая предыдущий провал, в 1984 году Apple выпускает усовершенствованную модель Macintosh, ставшую настолько удачной, что ее устройство взяли за основу современного персонального компьютера.
Первая в мире игра на компьютере
Первая компьютерная игра появилась в 1962 году, разработчиками выступили программисты из Массачусетского технологического института, а идея принадлежала Стиву Расселу и Мартину Грецу, которые при знакомстве сошлись на почве увлечения научной фантастикой. Игра создавалась в свободное от работы время, сначала программистами была написана сама программа, а после в течение месяца ее воплощали в жизнь.
В итоге была создана первая компьютерная игра, получившая название Spacewar. Она представляла собой битву 2 космических кораблей, которые стреляли друг в друга ракетами. Игру создали на базе процессора PDP-1, который выполнял 100 000 операций в секунду и обладал оперативной памятью в 9 Кбайт.
Первая компьютерная игра "Spaceawars" Игра проходила следующим образом: на дисплей выводилась карта, представляющая собой звездное небо, на котором размещались боевые корабли. Противники управляли ими с помощью клавиатуры и джойстиков. Количество ракет для выстрелов были четко ограничено, и маневрировать от противника можно было только 2 способами – крутиться вокруг звезд, уходя от выстрела или совершать гиперпрыжок – во время него корабль на секунду исчезал с поля боя и внезапно появлялся в другой точке карты.
Стив Рассел и Мартин Грец играют в "Spaceawars" Хотя Spaceawars стала в том числе и первой коммерческой игрой, дохода создателям она не принесла, правда подарила славу и почет в узких кругах программистов. А вот последующие аналогичные компьютерные игры уже стали пользоваться популярностью и приносить большую прибыль создателям. К слову, одна из версий Spacewar и сегодня размещена в коллекции Computer Museum History Center в Калифорнии.
Сегодня исследования показывают, что компьютерные игры, при правильном подборе и грамотном использовании, даже оказывают положительный эффект на развитие детей. Разработчики уделяют внимание играм, направленным на развитие логического мышления и координации, а победа в таких играх развивает уверенность в себе у ребенка в будущем.
Но как уже было отмечено, не все компьютерные игры ведут к развитию сильных качеств в ребенке, а чрезмерное увлечение определенно негативно сказывается и на здоровье и на психике. Полностью отказываться от игр, конечно, неправильно, но стоит запастись альтернативными способами привлечения внимания детей, чтобы заинтересовать их и внешним миром.
Первый компьютер, первый персональный компьютер и даже первая компьютерная игра были зафиксированы на фото и сохранились до наших дней, их легко найти в Интернете в открытом доступе. Также снято большое количество интересных и информативных фильмов на эту тему, например, фильм от «Discovery», который размещен на канале YouTube.
Мало кто знает, что математические основы информатики и вычислительной техники появились еще в Российской империи. Кто придумал первый русский ЭВМ, что такое БЭСМ, кому выгодна машина вместо пролетариата и почему в стране нет ни одного значимого производителя компьютеров - T&P публикуют главу из книги Лорена Грэхэма «Сможет ли Россия конкурировать?» , выпущенной в издательстве «Манн, Иванов и Фербер».
Русские были пионерами и в области разработки вычислительных устройств, электронных вычислительных машин (ЭВМ), математических основ информатики. В последние годы существования Российской империи русские инженеры и ученые сделали важные шаги на пути развития вычислительных устройств. В советский период целая групп математиков, среди них Владимир Котельников, Андрей Колмогоров, Израиль Гельфанд и другие, внесли существенный вклад в развитие теории информации. Советские ученые и инженеры создали первую цифровую электронную вычислительную машину в континентальной Европе. Когда американские и советские инженеры начали сотрудничать в области освоения космоса, в некоторых случаях советские инженеры «считали» задачи гораздо быстрее своих американских коллег. Однако в последующие годы интерес к ЭВМ все больше переходил в коммерческую плоскость, и Советский Союз не выдержал конкуренции. Советские ученые, работавшие в области вычислительных технологий, были вынуждены оставить свои разработки и принять стандарты IBM. Сегодня на международном рынке не представлено ни одного значительного компьютерного производителя из России.
«Немногие на Западе знают, что двумя годами ранее русский логик Виктор Шестаков выдвинул похожую теорию релейно-контактных схем, основанную на булевой алгебре, но опубликовал он свою работу только в 1941 году»
Русские довольно рано начали проявлять научную активность в области разработки вычислительных машин, теории информации и компьютеров. Еще до революции 1917 года русские инженеры и ученые существенно продвинулись в этой области. Русский морской инженер и математик Алексей Крылов (1863–1945) интересовался применением математических методов в судостроении. В 1904 году он создал автоматическое устройство для решения дифференциальных уравнений. Другой молодой инженер, Михаил Бонч-Бруевич (1888–1940), также работавший в Санкт-Петербурге, занимался вакуумными лампами и их применением в радиотехнике. Около 1916 года он изобрел одно из первых двухпозиционных реле (так называемое катодное реле) на основе электрической цепи с двумя катодными трубками.
Одним из пионеров теории информации на Западе был Клод Шеннон. В 1937 году в Массачусетском технологическом институте он защитил магистерскую диссертацию, в которой продемонстрировал, что комплексы реле в совокупности с двоичной системой счисления могут применяться для решения проблем булевой алгебры. Результаты научных работ Шеннона составляют основу теории цифровых сетей для ЭВМ. Но немногие на Западе знают, что двумя годами ранее, в 1935-м, русский логик Виктор Шестаков выдвинул похожую теорию релейно-контактных схем, основанную на булевой алгебре, но опубликовал он свою работу только в 1941 году, через четыре года после Шеннона. Ни Шеннон, ни Шестаков ничего не знали о работах друг друга.
Первая электронная вычислительная машина в континентальной Европе была создана в обстановке секретности в 1948–1951 годах в местечке под названием Феофания возле Киева. До революции здесь был монастырь, окруженный дубравами и цветущими лугами, изобиловавшими ягодами, грибами, здесь водились дикие звери и птицы. В ранние годы советской власти в монастырских зданиях разместилась психиатрическая лечебница. Превращение религиозных учреждений в исследовательские или медицинские заведения было довольно частой практикой в советском государстве. Во время Второй мировой войны все пациенты лечебницы были убиты или пропали без вести, а здания разрушены. Весной и осенью дорогу к этому местечку развозило так, что по ней было невозможно проехать. Да и в хорошую погоду приходилось трястись по кочкам. В 1948 году полуразрушенные здания были переданы инженеру-электротехнику Сергею Лебедеву для создания электронной вычислительной машины. В Феофании Лебедев, 20 инженеров и 10 помощников разработали Малую электронно-счетную машину (МЭСМ) - одну из самых быстрых ЭВМ в мире, обладавшую многими интересными характеристиками. Ее архитектура была полностью оригинальна и не походила на архитектуру американских ЭВМ, которые единственные в мире превосходили ее на тот момент.
«Обычно он уносил свои бумаги и свечу в ванную комнату, где часами писал единицы и нули»
Алиса Григорьевна Лебедева о жизни своего супруга, основоположника вычислительной техники в СССР Сергея Лебедева, в Москве в 1941 году во время бомбежек немецкой авиации.
Сергей Лебедев родился в 1902 году в Нижнем Новгороде (позднее переименованном в Горький, не так давно ему было возвращено прежнее историческое имя). Его отец был школьным учителем, его часто переводили с места на место, так что детство и юность Сергея прошли в разных городах, в основном на Урале. Затем отца перевели в Москву, и там Сергей поступил в Московское высшее техническое училище имени Баумана, известное сегодня как Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана. Там Лебедев заинтересовался техникой высоких напряжений - областью, требовавшей хорошей математической подготовки. По окончании учебы он работал преподавателем в Бауманском университете, занимался исследовательской работой в Лаборатории электрических сетей. Лебедев был заядлым альпинистом и позднее назвал один из своих компьютеров в честь высочайшей вершины Европы Эльбруса, которую он успешно покорил.
В конце 1930-х годов Лебедев заинтересовался двоичной системой счисления. Осенью 1941 года, когда Москва погружалась в полную темноту, спасаясь от налетов фашистской авиации, его супруга-музыкант вспоминала, что «обычно он уносил свои бумаги и свечу в ванную комнату, где часами рисовал единицы и нули». Позднее во время войны его перевели в Свердловск (ныне Екатеринбург), где он работал на военную промышленность. Лебедеву требовалась вычислительная машина, способная решать дифференциальные и интегральные уравнения, и в 1945 году он создал первую в России электронную аналоговую вычислительную машину. При этом у него уже была идея создания цифровой ЭВМ на основе двоичной системы счисления. Что интересно, насколько нам известно, в то время он не был знаком с научными разработками в этой области ни своего соотечественника Шестакова, ни американца Клода Шеннона.
Освоение первых персональных ЭВМ на кафедре «Электрические системы и сети» СПбГПУ
В 1946 году Лебедева перевели из Москвы в Киев, где он начал работу над ЭВМ. В 1949 году Михаил Лаврентьев, ведущий математик, член Академии наук УССР, который был знаком с работами Лебедева, написал Сталину письмо с просьбой поддержать работы в области вычислительной техники, подчеркнув при этом их важность для обороны страны. Сталин поручил Лаврентьеву создать лабораторию моделирования и вычислительной техники. Возглавить эту лабораторию Лаврентьев пригласил Лебедева. У Лебедева появились финансирование и статус. В то же время приказ Сталина демонстрировал роль политической власти - а фактически значимость одного человека - в продвижении технологий в Советском Союзе.
Лебедев разработал МЭСМ всего через три или четыре года после создания первого в мире электронного компьютера ENIAC в США и одновременно с британским EDSAC. К началу 1950-х годов МЭСМ использовалась для решения задач в области ядерной физики, комических полетов, ракетостроения, а также передачи электроэнергии.
В 1952 году вслед за созданием МЭСМ Лебедев разработал еще одну вычислительную машину - БЭСМ (сокращение от Большая (или Быстродействующая) электронно-счетная машина). Это была самая быстродействующая ЭВМ в Европе, по крайней мере в течение некоторого периода, способная составить конкуренцию лучшим мировым разработкам в этой области. Это был триумф. БЭСМ-1 была выпущена в единственном экземпляре, но уже следующие модели, особенно БЭСМ-6, производились сотнями и использовались для разных целей. Производство БЭСМ-6 было прекращено в 1987 году. В 1975-м в ходе совместного космического проекта «Союз - Аполлон» советские специалисты обработали параметры орбиты «Союза» на БЭСМ-6 быстрее американцев.
Но после столь многообещающего старта в области вычислительной техники Россия сегодня отстает от лидеров отрасли. Понять причину этого провала можно, только проанализировав историю развития отрасли, принимая во внимание социальные и экономические факторы, повлиявшие на ее трансформацию. В ведущих западных странах область вычислительной техники после Второй мировой войны формировалась под действием трех главных движущих сил: научного сообщества, государства (в части военного применения) и деловых кругов. Роль научного сообщества и правительства была особенно важна на начальном этапе, роль бизнеса проявилась позднее. Область вычислительной техники в Советском Союзе была успешна до тех пор, пока разработка этих устройств преимущественно зависела от достижений научной мысли и государственной поддержки. Поддержка вычислительных технологий со стороны государства была безграничной, если они использовались для нужд противовоздушной обороны или исследований в области ядерного оружия. Однако затем главной движущей силой на Западе стал бизнес. Символически этой переходной точкой является решение компании General Electric в 1955 году закупить вычислительные машины IBM 702 для автоматизации работ с платежными ведомостями и другими документами на своем заводе в Скенектади и решение Bank of America в 1959 году автоматизировать процессы (с использованием компьютера ERMA, созданного в Стэнфордском научно-исследовательском институте).
«Концепция кибернетики противоречит теории диалектического материализма Маркса, и охарактеризовал компьютерную науку как особенно вредоносную попытку западных капиталистов извлечь больше прибыли, заменив рабочих»
Эти решения ознаменовали начало масштабной компьютеризации банковской и деловой сферы. В 1960–1970-х годах электронные вычислительные машины стали коммерческими продуктом, это повлекло за собой снижение их стоимости, усовершенствования в части простоты использования, которых требовал рынок. Советский Союз со своей плановой экономикой, централизованным неконкурентным рынком не мог идти в ногу с происходящими технологическими усовершенствованиями. В результате в 1970-х годах СССР отступил от изначально впечатляющей попытки развиваться собственным независимым курсом в области вычислительной техники и принял стандарты компании IBM. С этого момента в области компьютерных технологий русские оказались и продолжают оставаться на позициях догоняющих и никогда больше не выбивались в лидеры. Сергей Лебедев умер в 1974 году. Другой ведущий ученый, разработчик первых советских ЭВМ Башир Рамеев, глубоко сожалел о решении перенять архитектуру IBM вплоть до своей смерти в 1994 году. Советскую отрасль вычислительной техники подвел не недостаток знаний в этой области, ее подкосила неодолимая сила рынка.
Еще одним фактором, хотя в данном конкретном случае и не определяющим, была идеология. В 1950-х годах советские идеологи относились к кибернетике очень скептически, называли ее «наукой мракобесов». В 1952 году один из философов-марксистов заклеймил эту область знаний как «псевдонауку», подвергнув сомнению утверждение, что компьютеры могут помочь объяснить человеческую мысль или социальную деятельность. Еще в одной статье, опубликованной через год и озаглавленной «Кому служит кибернетика?», анонимный автор, выступивший под псевдонимом «Материалист», заявил, что концепция кибернетики противоречит теории диалектического материализма Маркса, и охарактеризовал компьютерную науку как особенно вредоносную попытку западных капиталистов извлечь больше прибыли, заменив рабочих, которым надо платить жалованье, машинами.
Хотя подобные идеологические обвинения теоретически могли оказать негативное влияние на развитие вычислительной техники в СССР, разработка ЭВМ, учитывая заинтересованность в них военно-промышленного комплекса, продолжалась теми же темпами8. Как сказал мне в 1960 году один из советских ученых в этой области, «мы занимались кибернетикой, просто не называли ее кибернетикой». Более того, в конце 1950-х - начале 1960-х годов в Советском Союзе произошел поворот на 180 градусов в отношении кибернетики, ее начали превозносить как науку, служащую целям советского государства.
В 1961 году даже вышел сборник под названием «Кибернетику - на службу коммунизму». Во многих российских университетах открылись факультеты кибернетики. Более серьезная политическая угроза для развития вычислительной техники в СССР возникла с появлением персональных компьютеров. Советскому руководству нравились компьютеры, пока они были огромными блоками в центральных правительственных, военных и промышленных ведомствах, но с гораздо меньшим энтузиазмом оно отнеслось к тому, что компьютеры переместились в частные квартиры и обычные граждане получили возможность использовать их для бесконтрольного распространения информации. В попытке осуществить контроль над передачей информации государство уже давно запретило простым гражданам иметь в собственности принтеры и копировальные аппараты. Персональный компьютер с принтером был равнозначен маленькому печатному станку. Но что могли поделать с этим советские власти?
Самые острые дебаты среди членов советского руководства по поводу компьютеров происходили в середине и конце 1980-х годов. В 1986-м я обсуждал эту проблему с ведущим советским ученым в этой области Андреем Ершовым. Он был откровенен, согласившись, что стремление Коммунистической партии обладать контролем над информацией препятствует развитию компьютерной отрасли. Затем сказал следующее: «Наше руководство еще не определилось, на что похож компьютер: на печатный станок, печатную машинку или телефон, - и многое будет зависеть от этого решения. Если они решат, что компьютеры похожи на печатные станки, то захотят продолжить контролировать отрасль так же, как сейчас они контролируют все печатные станки. Гражданам запретят их покупать, они будут только в учреждениях. С другой стороны, если наше руководство решит, что компьютеры похожи на печатные машинки, их позволят иметь гражданам, власти не будут стремиться контролировать каждый аппарат, хотя могут попытаться взять под контроль распространение информации, которая производится с их помощью. И в конце концов, если руководство решит, что компьютеры похожи на телефоны, они появятся у большинства граждан, и те смогут делать с ними все, что захотят, но онлайновая передача данных будет время от времени проверяться.
«Сегодня в России нет ни одной компании - производителя вычислительной техники, которая являлась бы значительным игроком на международном рынке, несмотря на то что русские могут с полным правом утверждать, что были в числе пионеров в области»
Я убежден, что в итоге государству придется позволить, чтобы граждане владели персональными компьютерами и сами их контролировали. Более того, станет очевидно, что персональные компьютеры не похожи ни на какие предыдущие коммуникационные технологии: ни на печатные станки, ни на печатные машинки, ни на телефоны. Наоборот, они являются абсолютно новым видом технологий. Вскоре наступит время, когда любой человек в любой точке мира сможет практически беспрерывно общаться с любым другим человеком в любой точке мира. Это будет настоящей революцией - не только для Советского Союза, но и для вас тоже. Но здесь ее последствия будут самыми значительными».
Это высказывание наглядно подтверждает, какой сложной проблемой для советского государства были компьютеры. Однако этот вопрос быстро потерял свою актуальность. Через пять лет после этого нашего разговора с Ершовым Советский Союз распался, а вместе с этим прекратился и контроль над коммуникационными технологиями (однако это не коснулось контроля над средствами массовой информации, в частности над телевидением). В современной России компьютерная отрасль так и не наверстала отставание, которое она переживала в последние годы советского государства. Как мы видели, это отставание было вызвано в большей степени неспособностью конкурировать в условиях рынка, нежели политическим контролем, хотя последний и сыграл определенную роль. Сегодня в России нет ни одной компании - производителя вычислительной техники, которая являлась бы значительным игроком на международном рынке, несмотря на то что русские могут с полным правом утверждать, что были в числе пионеров в области развития вычислительных технологий.
Пожалуй, сегодня нельзя представить жизнь без использования компьютеров. Они очень плотно вошли почти во все области человеческой деятельности.
Компьютеры помогают сохранять и обрабатывать огромные объемы данных с большой скоростью, что позволяет значительно оптимизировать рабочий процесс. С каждым годом емкость дискового пространства для хранения данных увеличивается, а размер компьютеров уменьшается: от настольных компьютеров, до тонких моноблоков и мобильных ноутбуков.
Однако, компьютеры не всегда обладали такими качествами. Давайте вместе с вами рассмотрим, как появился самый первый компьютер, кто был его создателем и как мы вообще, докатились до такого:)
Когда появился первый компьютер 1
Принято считать, что первым этапом появления вычислительной техники и прародителем современного компьютера были первые арифметические счеты изобретенные в Древнем Вавилоне. Назывались эти счеты - абак. Механизм абака был достаточно прост и представлял собой доску с линиями. Расчеты производились с помощью расставления камней или иных предметов на этих линиях.
Суаньпань - китайский абак 2
Со временем в Китае появился усовершенствованный вариант абака, который называли суаньпань. Через эти счеты протягивали веревки, на которых нанизывали косточки в виде шариков. Счетная доска позволяла производить четыре основные операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Кроме этого возможно было извлекать кубические и квадратные корни.
Антикитерский механизм для астрономов 3
Спустя какое-то время в Греции сделали устройство позволяющее делать астрономические вычисления. Его назвали - антикитерским механизмом, в честь острова, неподалеку от которого механизм был найден. Устройство состояло из зубчатых шестеренок внутри деревянного корпуса, с размещенными снаружи циферблатами. Затем каталонский мыслитель Раймунд Луллий, создавший логическую машину с бумажных кругов выстроенных в троичной логике и разделенных линиями на специальные отделения.
Механизм Лео да Винчи 4
Следующий шаг сделал всем знакомый Лео да Винчи. В своих дневниках он описал 13-разрядное устройство с десятью кольцами для суммирования. Аналогичный механизм был разработан позднее, лишь в XX-веке по чертежам Лео.
Считающие часы Вильгельма Шиккарда 5
Тюбингенский профессор Вильгельм Шиккард создал вычислительное устройство с зубчатыми шестеренками, названное - считающие часы. Они позволяли делать сложения и вычитание шестирязрадных 10-ных чисел. Еще механизм делал умножение.
Логарифмическая счетная линейка 6
Математики Уильям Отред и Ричард Деламейн разрабатывают логарифмическую счетную линейку, способную производить самые разные вычислительные операции: сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень, вычисление корней квадрата и куба, вычисление логарифма, тригонометрические и гиперболический вычисления. Не правда ли, здорово?
Арифметическая Паскалина 7
Француз Блез Паскаль создает арифметическую машину называемую - Паскалина. Она представляла собой механическое устройство в виде ящика с шестеренками, для вычитания и суммирования пятиразрядных 10-ных чисел.
Арифмометр Лейбница 8
Математик и мыслитель Готфрид Вильгельм Лейбниц создал арифмометр, позволяющий делать четыре основные математические операции. Затем Лейбниц описал двоичную систему счисления, обнаружив что при записи групп чисел друг под другом, нули и единицы в вертикальных столбцах повторяются. Лейбниц произвел вычисления и понял, что двоичный код можно применить в механике, но технические возможности его времени не позволяют создать устройство.
Основа матанализа 9
Математик Исаак Ньютон положил основу математического анализа. На основе работ Лейбница математик Христиан Людвиг Герстен создается арифметическую машину для расчета частного и числа последовательных операций сложений во время умножения. Устройство также позволяло контролировать правильность ввода чисел.
Идея разностной машины 10
Иоганн Мюллер, будучи военным инженером, выдвинул идею «разностной машины» - арифмометра для табулирования логарифмов, во время улучшения механического калькулятора на основе ступенчатых валиков Лейбница.
Ткацкий станок на перфокартах 11
Французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар создает ткацкий станок, управление которого производилось с помощью перфокарт. Еще один француз Тома де Кольмар начал самый первый промышленный выпуск арифмометров.
Разностная машина Бэббиджа 12
Чарльз Бэббидж придумал первую разностную машину - арифмометр для автоматического построения математических таблиц. Однако, собрать механизм Бэббидж не смог, но это сделал его сын, после смерти отца.
На основе работ Чарльза Бэббиджа братья Шутц - Георг и Эдвард, создают первую разностную машину.
Механизм троичного счисления 13
Томасом Фаулером был построен троичный счетный механизм с троичной системой счисления.
Арифмометр Чебышева 14
Русский математик Чебышев создал - арифмометр Чебышева, позволяющий делать суммирование с передачей десятков, а также умножать и делить числа.
Система переписи населения 15
Германом Холлеритом разработана электронная табулирующая система, использующаяся для переписи населения США.
Машина дифференциальных уравнений 16
По работам русского ученого Крылова, была создана машина обыкновенных дифференциальных уравнений.
Аналоговый компьютер Буша 17
Американский ученый Вэнивар Буш разработал в Массачусетском технологическом институте механический аналоговый компьютер.
Первый компьютер Конрада Цузе 18
Немецкий инженер Конрад Цузе, в соавторстве с Гельмутом Шрайером, создал механизм под названием - Z1, который представлял программируемый цифровой механизм. Первая пробная версия нигде не использовалась. Вскоре была создана машина Z2, а затем Z3 - ставшая первой вычислительной машиной с свойствами современного компьютера.
Компьютер Атанасова - Берри 19
Американский математик болгарского происхождения Джон Атанасов, вместе со своим аспирантом Клиффордом Берри, разработали первый электронный цифровой компьютер под названием ABC (Atanasoff-Berry Computer - ABC).
Колосс в борьбе против фашистов 20
В военных целях, для расшифровки секретных кодов фашистской Германии, был разработана британская машина Colossus.
Марк 1 для ВМС США 21
Американская группа инженеров под руководством Говарда Эйкена разработала первую американскую вычислительную машину - Марк 1. Машина стала использоваться для расчетов в Военно-морских силах США.
Первый язык программирования 22
Конрадом Цузе была разработана новая и более быстрая версия компьютера Z4. Кроме этого, был создан первый язык программирования Планкалкюль.
ЭВМ Лебедева 23
Создана первая советская электронная вычислительная машина группой инженеров под руководством советского ученого Лебедева.
Транзисторный усилитель 24
Ученые из компании Bell Labs: Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин создали транзисторный усилитель, который помог уменьшить размеры компьютеров и прекратить использовать электронные лампы.
Первый компьютер на транзисторах 25
Американская компания NCR создала самый первый компьютер на транзисторах.
ENIAC 26
Разработана первая электронная цифровая вычислительная машина ЭНИАК (ENIAC) в компании IBM
Компьютеры System 360 27
Компания IBM создало компьютеры System 360, которые были примером стандарта для производителей компьютерного оборудования и совместимости с оборудованием других компьютеров.
Микропроцессоры Intel 28
Роберт Нойс и Гордон Мур создают компанию Intel и занимаются созданием микрочипов памяти, а впоследствии микропроцессорами.
Базовый комплект компьютера 29
Дуглас Энгельбарт создает систему, в составе которой: цифробуквенная клавиатура, мышка и программа для вывода экран данных.
Создатель компьютерной мыши 30
Изобретатель Дуглас Энгельбарт, который также впоследствии придумал графический интерфейс, гипертекст, текстовый редактор, групповые онлайн-конференци, создал компьютерную мышь.
Отец будущего Интернета 31
Министерство обороны США создает сеть ARPAnet - будущий Internet.
Гибкий магнитный диск 32
Создан накопитель на гибком магнитном диске размером 200 мм, 133 мм, 90 мм.
Первый микропроцессор 33
Появился первый микропроцессор на интегральной схеме - Intel 4004, имеющий разрядность 4 бита. Процессор применялся в калькуляторах и светофорах. Вскоре появились 8-разрядные Intel 8008, Intel 8080, Zilog Z80, MOS 6502, Motorola 6800, а также 16-разрядные Intel 8086 и Intel 8088, которые уже применялись в персональных компьютерах.
Как выглядел первый компьютер 34
Самые первые компьютеры были огромных размеров и низки в производительности. Чтобы разместить один компьютер, требовалась отдельная и большая комната. Компьютеры требовали очень много электричества для своей работы, что было очень дорого. Кроме этого, необходим был целый штат подготовленных специалистов, чтобы обслуживать и работать с компьютером.
Первое применение компьютера 35
Стоимость компьютеров была очень огромной, массовым спросом они изначально не пользовались и купить их могли только крупные компании. Первые компьютеры создавались для математических вычислений. Кроме этого, они хранили и обрабатывали данные, в не очень больших объемах. Изначально компьютеры использовали лишь научно-исследовательские институты, впоследствии начали применять крупные компании и банки.
В заключение
С тех пор, компьютеры завоевали мир, однако даже наше старшее поколение не могли использовать их для своего обучения, не говоря уже о развлечениях. Но стремительный процесс развития компьютерной техники, положенный общими усилиями множества изобретателей, сделал компьютер доступным почти для всех. А каким первым был ваш компьютер?
Одним из первых устройств (V-IV вв. до н.э.), с которых, можно считать, началась история развития компьютеров, была специальная доска, названная впоследствии «абак». Вычисления на ней проводились перемещением костей или камней в углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости и тому подобное. В Греции абак существовал уже в V в. до н.э., у японцев он назывался «серобаян», у китайцев — «суанпань». В Древней Руси для счета применялось устройство, похожее на абак, — «дощаный счет». В XVII веке этот прибор принял вид привычных российских счетов.
Абак (V-IV вв. до н.э.)
Французский математик и философ Блез Паскаль в 1642 г. создал первую машину, получившую в честь своего создателя название — Паскалина. Механическое устройство в виде ящика со многими шестернями кроме сложения выполняла и вычитание. Данные вводились в машину с помощью поворота наборных колесиков, которые отвечали числам от 0 до 9. Ответ появлялся в верхней части металлического корпуса.
Паскалина
В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счетное устройство (ступенчатый вычислитель Лейбница — калькулятор Лейбница), которое впервые не только складывало и вычитало, а еще умножало, делило и вычисляло квадратный корень. Впоследствии колесо Лейбница стало прототипом для массовых счетных приборов — арифмометров.
Модель ступенчатого вычислителя Лейбница
Английский математик Чарльз Бэббидж разработал устройство, которое не только выполняло арифметические действия, но и сразу же печатало результаты. В 1832 г. была построена десятикратно уменьшенная модель из двух тысяч латунных деталей, которая весила три тонны, но была способна выполнять арифметические операции с точностью до шестого знака после запятой и вычислять производные второго порядка. Эта вычислительная машина стала прообразом настоящих компьютеров, называлась она дифференциальной машиной.
Дифференциальная машина
Суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков создает российский математик и механик Пафнутий Львович Чебышев. В этом аппарате достигнута автоматизация выполнения всех арифметических действий. В 1881 году была создана приставка к суммирующему аппарату для умножения и деления. Принцип непрерывной передачи десятков широко использовался в различных счетчиках и вычислительных машинах.
Суммирующий аппарат Чебышева
Автоматизированная обработка данных появилась в конце прошлого века в США. Герман Холлерит создал устройство — Табулятор Холлерита — в котором , нанесенная на перфокарты, расшифровывалось электрическим током.
Табулятор Холлерита
В 1936 году молодой ученый из Кембриджа Алан Тьюринг придумал мысленный счетный аппарат-компьютер, который существовал только на бумаге. Его «умная машина» действовала по определенному заданному алгоритму. В зависимости от алгоритма, воображаемая машина могла применяться для самых разнообразных целей. Однако в то время это были чисто теоретические рассуждения и схемы, которые послужили прототипом программируемого компьютера, как вычислительного устройства, которое обрабатывает данные в соответствии с определенной последовательностью команд.
Информационные революции в истории
В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций — преобразований социальных общественных отношений вследствие изменений в области обработки, сохранения и передачи информации.
Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку цивилизации. Появилась возможность передачи знаний от поколений к поколениям.
Вторая (середина XVI в.) революция вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.
Третья (конец XIX в.) революция с открытиями в области электричества, благодаря чему появились телеграф, телефон, радио, устройства, которые позволяют оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.
Четвертая (с семидесятых годов XX в.) революция связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, системы передачи данных (информационные коммуникации).
Этот период характеризуют три фундаментальные инновации:
- переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным;
- миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин;
- создание программно-управляемых устройств и процессов.
История развития компьютерной техники
Потребность в хранении, преобразовании и передачи информации у человека появилась значительно раньше, чем был создан телеграфный аппарат, первая телефонная станция и электронная вычислительная машина (ЭВМ). Фактически весь опыт, все знания, накопленные человечеством, так или иначе, способствовали появлению вычислительной техники. История создания ЭВМ — общее название электронных машин для выполнения вычислений — начинается далеко в прошлом и связана с развитием практически всех сторон жизни и деятельности человека. Сколько существует человеческая цивилизация, столько времени используется определенная автоматизация вычислений.
История развития компьютерной техники насчитывает около пяти десятилетий. За это время сменилось несколько поколений ЭВМ. Каждое следующее поколение отличалось новыми элементами (электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы), технология изготовления которых была принципиально иной. В настоящее время существует общепринятая классификация поколений ЭВМ:
- Первое поколение (1946 — начало 50-х гг.). Элементная база — электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.
- Второе поколение (конец 50-х — начало 60-х гг.). Элементная база — полупроводниковые . Улучшились по сравнению с ЭВМ предыдущего поколения практически все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.
- 3-е поколение (конец 60-х — конец 70-х). Элементная база — интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Доступ с удаленных терминалов.
- Четвёртое поколение (с середины 70-х — конец 80-х). Элементная база — микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшились технические характеристики. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития: мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью, создание дешевых микроЭВМ.
- Пятое поколение (с середины 80-х гг.). Началась разработка интеллектуальных компьютеров, которая пока не увенчалась успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий.
Вместе со сменой поколений ЭВМ менялся и характер их использования. Если сначала они создавались и использовались в основном для решения вычислительных задач, то в дальнейшем сфера их применения расширилась. Сюда можно отнести обработку информации, автоматизацию управления производственно-технологическими и научными процессами и многое другое.
Принципы работы компьютеров Конрада Цузе
Идея о возможности построения автоматизированного счетного аппарата пришла в голову немецкому инженеру Конраду Цузе (Konrad Zuse) и в 1934 г. Цузе сформулировал основные принципы, на которых должны работать будущие компьютеры:
- двоичная система счисления;
- использование устройств, работающих по принципу «да / нет» (логические 1 / 0);
- полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;
- программное управление процессом вычислений;
- поддержка арифметики с плавающей запятой;
- использование памяти большой емкости.
Цузе первым в мире определил, что обработка данных начинается с бита (бит он называл «статусом да / нет», а формулы двоичной алгебры — условными суждениями), первым ввел термин «машинное слово» (Word), первым объединил в вычислители арифметические и логические операции, отметив, что «элементарная операция компьютера — проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)».
Первое поколение — ЭВМ с электронными лампами
Colossus I — первая вычислительная машина на лампах, созданная англичанами в 1943 г., для раскодирования немецких военных шифров; она состояла из 1800 электронных ламп — устройств для хранения информации — и была одним из первых программируемых электронных цифровых компьютеров.
ENIAC — был создан для расчета артиллерийских таблиц баллистики; этот компьютер весил 30 тонн, занимал 1000 квадратных футов и потреблял 130-140 кВт электроэнергии. Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов, и содержались они в шкафах общим объемом около 100 м 3 . ENIAC имел производительность 5000 операций в секунду. Общая стоимость машины составляла $ 750 000. Потребность в потребления электричества — 174 кВт, общее занимаемое пространство — 300 м 2 .
ENIAC — устройство для расчета артиллерийских таблиц баллистики
Еще один представитель 1-го поколения ЭВМ, на который следует обратить внимание, это EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC интересен тем, что в нем была сделана попытка записывать программы электронным способом в так называемых «ультразвуковых линиях задержки» с помощью ртутных трубок. В 126 таких линиях было возможно сохранять 1024 строк четырехзначных двоичных чисел. Это была «быстрая» память. В качестве «медленной »памяти предполагалось фиксировать числа и команды на магнитном проводе, однако этот метод оказался ненадежным, и пришлось вернуться к телетайпным лентам. EDVAC работал быстрее своего предшественника, сложение занимало 1 мкс, деление — 3 мкс. Он содержал всего 3,5 тыс. электронных ламп и располагался на 13 м 2 площади.
UNIVAC (Universal Automatic Computer) представлял собой электронное устройство с программами, хранящимися в памяти, которые вводились туда уже не с перфокарт, а с помощью магнитной ленты; это обеспечивало высокую скорость чтения и записи информации, а, следовательно, и более высокое быстродействие машины в целом. Одна лента могла содержать миллион символов, записанных в двоичной форме. Ленты могли хранить и программы, и промежуточные данные.
Представители I-го поколения ЭВМ: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Universal Automatic Computer
Второе поколение — ЭВМ на транзисторах.
Транзисторы пришли на смену электронным лампам в начале 60-х годов. Транзисторы (которые действуют как электрические переключатели), потребляя меньше электроэнергии и выделяя меньше тепла, занимают и меньше места. Объединение нескольких транзисторных схем на одной плате дает интегральную схему (chip — «щепка», «стружка» буквально, пластинка). Транзисторы это счетчики двоичных чисел. Эти детали фиксируют два состояния — наличие тока и отсутствие тока, и тем самым обрабатывают информацию, представленную им именно в таком двоичном виде.
В 1953 г.. Уильям Шокли изобрел транзистор с p — n переходом (junction transistor). Транзистор заменяет электронную лампу и при этом работает с большей скоростью, выделяет очень мало тепла и почти не потребляет электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации: как устройства памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны, а уже в 60-е годы получило распространение хранение информации на дисках.
Один из первых компьютеров на транзисторах — Atlas Guidance Computer — был запущен в 1957 г. и использовался при управлении запуском ракеты Atlas.
Созданный в 1957 г.. RAMAC был недорогим компьютером с модульной внешней памятью на дисках, комбинированным оперативным запоминающим устройством на магнитных сердечниках и барабанах. И хотя этот компьютер еще не был полностью транзисторным, он отличался высокой работоспособностью и простотой обслуживания и пользовался большим спросом на рынке средств автоматизации делопроизводства в офисах. Поэтому для корпоративных заказчиков срочно выпустили уже «большой» RAMAC (IBM-305), для размещения 5 Мбайт данных системе RAMAC нужно было 50 дисков диаметром 24 дюйма. Созданная на основе этой модели информационная система безотказно обрабатывала массивы запросов на 10 языках.
В 1959 году IBM создала свой первый полностью транзисторный большой универсальный компьютер модели 7090, способный выполнять 229 тыс. операций в секунду — настоящий транзисторный мэйнфрейм. В 1964 году на основе двух 7090-х мейнфреймов американская авиакомпания SABRE впервые применила автоматизированную систему продажи и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.
В 1960 году DEC представила первый в мире миникомпьютер — модель PDP-1 (Programmed Data Processor, программируемый процессор данных), компьютер с монитором и клавиатурой, который стал одним из самых заметных явлений на рынке. Этот компьютер был способен выполнять 100 000 операций в секунду. Сама машина занимала на полу всего 1,5 м 2 . PDP-1 стал, по сути, первой в мире игровой платформой благодаря студенту MIT Стиву Расселу, который написал для него компьютерную игрушку Star War!
Представители II-го поколения ЭВМ: 1) RAMAC ; 2) PDP -1
В 1968 году Digital впервые наладила серийное производство мини-компьютеров — это был PDP-8: цена их была около $ 10000, а размером модель была холодильник. Именно эту модель PDP-8 смогли покупать лаборатории, университеты и небольшие предприятия.
Отечественные компьютеры того времени можно охарактеризовать так: по архитектурным, схемным и функциональных решений они соответствовали своему времени, но их возможности были ограничены из-за несовершенства производственной и элементной базы. Наибольшей популярностью пользовались машины серии БЭСМ. Серийное производство, достаточно незначительное, началось выпуском ЭВМ «Урал-2» (1958), БЭСМ-2, « Минск-1» и « Урал-3» (все — 1959 г.). В 1960 г. пошли в серию « М-20» и «Урал-4». Максимальной производительностью в конце 1960 располагал «М-20» (4500 ламп, 35 тыс. полупроводниковых диодов, память на 4096 ячеек) — 20 тыс. операций в секунду. Первые компьютеры на полупроводниковых элементах («Раздан-2», «Минск — 2», «М-220» и «Днепр») находились еще в стадии разработки.
Третье поколение — малогабаритные ЭВМ на интегральных схемах
В 50-х и 60-х годах сборка электронного оборудования представляла трудоемкий процесс, который замедлялся возрастающей сложностью электронных схем. Так, например, компьютер типа CD1604 (1960 , Control Data Corp.) , содержал около 100 тыс. диодов и 25 тыс. транзисторов.
В 1959 американцы Джек Сент Клэр Килби (фирма Texas Instruments) и Роберт Н. Нойс (фирма Fairchild Semiconductor) независимо друг от друга изобрели интегральную схему (ИС) — совокупность тысяч транзисторов, размещенных на одном кристалле кремния внутри микросхемы.
Производство компьютеров на ИС (микросхемами их стали называть позже) было гораздо дешевле, чем на транзисторах. Благодаря этому многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения различных задач. В эти годы производство компьютеров приобрело промышленные масштабы.
В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах.
Представитель III-го поколения ЭВМ — ЕС-1022
Четвертое поколение — персональные компьютеры на процессорах
Предшественниками IBM PC были Apple II, Radio Shack TRS-80, Atari 400 и 800, Commodore 64 и Commodore PET.
Рождения персональных компьютеров (ПК, PC) с полным основанием связывают с процессорами Intel. Корпорация была основана в середине июня 1968 г. с тех пор Intel превратилась в крупнейшего в мире производителя микропроцессоров с числом сотрудников более 64 тысяч. Целью Intel было создание полупроводниковой памяти и, чтобы выжить, фирма стала брать и сторонние заказы на разработку полупроводниковых устройств.
В 1971 г.. Intel получила заказ на разработку набора из 12 микросхем для программируемых микрокалькуляторов, но инженерам Intel создание 12 специализированных чипов показалось громоздким и неэффективным. Задача сокращения номенклатуры микросхем была решена путем создания «спарки» с полупроводниковой памяти и исполнительного устройства, способного работать по командам, хранящимся в ней. Это был прорыв в философии создания вычислительных средств: универсальное логическое устройство в виде 4-разрядного центрального процессорного устройства i4004, который позже был назван первый микропроцессором. Он представлял собой набор из 4 чипов, в числе которых был один чип, управляемый командами, которые хранились в полупроводниковой внутренней памяти.
Как коммерческая разработка, микрокомпьютер (так тогда называлась микросхема) появился на рынке 11 ноября 1971 под названием 4004: 4 битный, содержащий 2300 транзисторов, тактовая частота 60 кГц, стоимость — $ 200. В 1972 г. компания Intel выпустила восьмибитный микропроцессор 8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel-8080, которая к концу 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии. Уже в 1973 году во Франции появляется первый компьютер на базе процессора 8080 — Micral. По разным причинам этот процессор не имел успеха в Америке (в Советском Союзе он был скопирован и выпускался долгое время под названием 580ВМ80). Тогда же группа инженеров ушла из Intel и образовала фирму Zilog. Наиболее громким ее продуктом является Z80, который имеет расширенный набор команд 8080 и, что обеспечило его коммерческий успех для бытовых приборов, обходился одним напряжением питания 5В. На его основе был создан, в частности, компьютер ZX-Spectrum (иногда его называют по имени создателя — Sinclair), ставший практически прообразом Home PC середины 80-х. В 1981 г. Intel выпускает 16-разрядный процессор 8086 и 8088 — аналог 8086, за исключением внешней 8-битной шины данных (вся периферия тогда была еще 8-битной).
Конкурент Intel, компьютер Apple II отличался тем, что не был вполне законченным аппаратом и оставалась некоторая свобода для доработки непосредственно пользователем — можно было устанавливать дополнительные интерфейсные платы, платы памяти и др. Именно эта особенность, которую впоследствии стали называть «открытой архитектурой», стала его основным преимуществом. Успеху Apple II способствовали еще две новинки, разработаные в 1978 году. Недорогой накопитель на гибких дисках, и первая программа для коммерческих расчетов — электронная таблица VisiCalc.
Большой популярностью в 70-х годах пользовался компьютер Altair-8800, построенный на основе процессора Intel -8080. Хотя возможности Altair были довольно ограничены — оперативная память составляла всего 4 Kb, клавиатура и экран отсутствовали, его появление было встречено с большим энтузиазмом. Он был выпущен на рынок в 1975 году, и в первые месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины.
Представители IV -го поколения ЭВМ: а) Micral; б) Apple II
Этот компьютер, разработанный фирмой MITS, продавался по почте в виде набора деталей для самостоятельной сборки. Весь комплект для сборки стоил $ 397, тогда как только один процессор от Intel продавался за $360.
Распространение ПК к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ — фирма IBM в 1979 выпустила IBM PC на базе процессора 8088. Существующее в начале 80-х годов программное обеспечение было ориентировано на обработку текстов и простых электронных таблиц, а сама мысль о том, что «микрокомпьютер» может стать привычным и необходимым устройством на работе и дома, казалась невероятной.
12 августа 1981 года IBM представила Personal Computer (PC), ставший, в сочетании с программным обеспечением от Microsoft, стандартом для всего парка ПК современного мира. Цена модели IBM PC с монохромным дисплеем составила около $3.000, с цветным — $6.000. Конфигурация IBM PC: процессор Intel 8088 с частотой 4,77 МГц и 29 тысячами транзисторов, 64 Кб оперативной памяти, 1 флоппи-дисковод емкостью 160 Кб, — обычный встроенный динамик. В это время запуск приложений и работа с ними были настоящей мукой: из-за отсутствия жесткого диска приходилось все время менять дискеты, не было ни «мыши», ни графического оконного пользовательского интерфейса, ни точного соответствия между изображением на экране и конечным результатом (WYSIWYG). Цветная графика была крайне примитивна, о трехмерной анимации или фотообработке не было и речи, однако история развития персональных компьютеров началась именно с этой модели.
В 1984 году IBM представила еще две новинки. Во-первых, была выпущена модель для домашних пользователей, названная PCjr на базе процессора 8088, котрая была оснащена едва ли не первой беспроводной клавиатурой, но успеха на рынке эта модель не добилась.
Вторая новинка — IBM PC AT. Важнейшая особенность: переход на микропроцессоры более высоких уровней (80286 с цифровым сопроцессором 80287) с сохранением совместимости с предыдущими моделями. Этот компьютер оказался законодателем стандартов на много лет вперед в целом ряде отношений: здесь впервые появилась 16-разрядная шина расширений (остающаяся стандартной и по сей день) и графические адаптеры EGA с разрешением 640х350 при глубине представления цвета 16 бит.
В 1984 г. состоялся выпуск первых компьютеров Macintosh с графическим интерфейсом, манипулятором «мышь» и многими другими атрибутами пользовательского интерфейса, без которых не мыслятся современные настольные компьютеры. Пользователей новый интерфейс не оставил равнодушными, но революционный компьютер не был совместим ни с прежними программами, ни с аппаратными компонентами. А в тогдашних корпорациях уже стали нормальными рабочими инструментами WordPerfect и Lotus 1-2-3. Пользователи уже привыкли и приспособились к символьному интерфейса DOS. С их точки зрения, Macintosh выглядел даже как-то несерьезно.
Пятое поколение компьютеров (с 1985 и по наше время)
Отличительные признаки V -го поколения:
- Новые технологии производства.
- Отказ от традиционных языков программирования таких, как Кобол и Фортран в пользу языков с повышенными возможностями манипулирования символами и с элементами логического программирования (Пролог и Лисп).
- Акцент на новые архитектуры (например, на архитектуру потока данных).
- Новые способы ввода-вывода, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтеза речи, обработка сообщений на естественном языке)
- Искусственный интеллект (то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями)
Именно на рубеже 80-90-х сформировался альянс Windows-Intel. Когда в начале 1989 г. Intel выпустила микропроцессор 486, производители компьютеров не стали дожидаться примера со стороны IBM или Compaq. Началась гонка, в которую вступили десятки фирм. Но все новые компьютеры были чрезвычайно похожи друг на друга — их объединяла совместимость с Windows и процессоры от Intel.
В 1989 г. был выпущен процессор i486. Он имел встроенный математический сопроцессор, конвейер и встроенный кэш первого уровня.
Направления развития компьютеров
Нейрокомпьютеры можно отнести к шестому поколению ЭВМ. Несмотря на то, что реальное применение нейросетей началось относительно недавно, нейрокомпьютингу как научному направлению пошел седьмой десяток лет, а первый нейрокомпьютер был построен в 1958 году. Разработчиком машины был Фрэнк Розенблатт, который подарил своему детищу имя Mark I.
Теория нейронных сетей впервые была обозначена в работе МакКаллока и Питтса в 1943 г.: любую арифметическую или логическую функцию можно реализовать с помощью простой нейронной сети. Интерес к нейрокомпьютингу снова вспыхнул в начале 80-х годов и был подогрет новыми работами с многослойным перцептроном и параллельными вычислениями.
Нейрокомпьютеры — это ПК, состоящих из множества работающих параллельно простых вычислительных элементов, которые называют нейронами. Нейроны образуют так называемые нейросети. Высокое быстродействие нейрокомпьютеров достигается именно за счет огромного количества нейронов. Нейрокомпьютеры построены по биологическим принципу: нервная система человека состоит из отдельных клеток — нейронов, количество которых в мозгу достигает 10 12 , при том, что время срабатывания нейрона — 3 мс. Каждый нейрон выполняет достаточно простые функции, но так как он связан в среднем с 1 — 10 тыс. других нейронов, такой коллектив успешно обеспечивает работу человеческого мозга.
Представитель VI-го поколения ЭВМ — Mark I
В оптоэлектронных компьютерах носителем информации является световой поток. Электрические сигналы преобразуются в оптические и обратно. Оптическое излучение в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами:
- Световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;
- Световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;
- Взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы в организации связи и создания параллельных архитектур.
В настоящее время ведутся разработки по созданию компьютеров полностью состящих из оптических устройств обработки информации. Сегодня это направление является наиболее интересным.
Оптический компьютер имеет невиданную производительность и совсем другую, чем электронный компьютер, архитектуру: за 1 такт продолжительностью менее 1 наносекунды (это соответствует тактовой частоте более 1000 МГц) в оптическом компьютере возможна обработка массива данных около 1 мегабайта и больше. К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров.
Оптический компьютер размером с ноутбук может дать пользователю возможность разместить в нем едва ли не всю информацию о мире, при этом компьютер сможет решать задачи любой сложности.
Биологические компьютеры — это обычные ПК, только основанные на ДНК-вычислений. Реально показательных работ в этой области так мало, что говорить о существенных результатах не приходится.
Молекулярные компьютеры — это ПК, принцип действия которых основан на использовании изменении свойств молекул в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза молекула принимает различные состояния, так что ученым остается только присвоить определенные логические значения каждом состояния, то есть «0» или «1». Используя определенные молекулы, ученые определили, что их фотоцикл состоит всего из двух состояний, «переключать» которые можно изменяя кислотно-щелочной баланс среды. Последнее очень легко сделать с помощью электрического сигнала. Современные технологии уже позволяют создавать целые цепочки молекул, организованные подобным образом. Таким образом, очень даже возможно, что и молекулярные компьютеры ждут нас «не за горами».
История развития компьютеров еще не закончена, помимо совершенствования старых, идет и разработка совершенно новых технологий. Пример тому квантовые компьютеры — устройства, работающие на основе квантовой механики. Полномасштабный квантовый компьютер — гипотетическое устройство, возможность построения которого связана с серьезным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; эта работа лежит на передовом крае современной физики. Экспериментальные квантовые компьютеры уже существуют; элементы квантовых компьютеров могут применяться для повышения эффективности вычислений на уже существующей приборной базе.
Сегодня компьютер стал неотъемлемой частью жизни каждого человека. Это устройство имеется в каждом дома, а часто даже не одно. Любое рабочее место оснащено компьютером в том или ином формате. ПК давно стал обыденностью и очевидным предметом рабочего и домашнего обихода. И, конечно, уже давно никто не помнит каким был самый первый компьютер в мире, а ведь процесс эволюции до миниатюрных, но мощных устройств занял не так много времени.
Однако изменения устройство претерпело колоссальные. Итак, совершим небольшой экскурс в историю и вспомним, как и когда появился первый компьютер.
Прежде чем перейти вопросу, когда появились первые компьютеры, стоит поговорить о тех изобретениях человечества, которые были сделаны ранее и внесли существенный вклад в главное достижение.
- Самая первая попытка создать прибор упрощающий счёт была сделана 3 тысячи лет до нашей эры. Древние счёты (абак) считаются самыми дальними предшественниками первых компьютеров.
- В 1642 году Паскаль создал цифровую вычислительную машину. Это первое устройство, представленное широкой публике и получившее большую известность. Разработка учёного складывала и вычитала сначала пятизначные, а после доработки и восьмизначные числа. В то время это изобретение считалось уникальным и именно оно положило начало череде разработок, которая привела к появлению первого компьютера в мире.
- Первое ощутимое изобретение было сделано в 1938 году. Немецкий инженер Конрад Цзуе создал хоть и механическую, но уже программируемую машину Z1.
- Разработки не стояли на месте и уже в 1941 году, тот же учёный представил миру Z3. Вычислительная машина уже обладала основными характеристиками присущими полноценному компьютеру. Но о том, что это первый компьютер пока говорить рано.
К сожалению, Z3 был разрушен в мае 1945 года, когда в Германию вошли русские войска. Но сегодня в одном из музеев Мюнхена можно увидеть его воссозданную копию. Механизм поражает своими размерами и уже очень трудно сопоставить эту махину с современными миниатюрными гаджетами.
ЭНИАК - самый первый компьютер в мире
Что такое ЭНИАК? Если дословно, то это электронный числовой интегратор и вычислитель. Эта машина стала первым доказательством того, что создать компьютер действительно можно. Что электронная машина способна выполнять сложные вычисления. И что это только начало величайших открытий и разработок.
История проекта ENIAC
Разработку самого первого компьютера в мире начали в 1943 году. В разгар второй мировой войны США требовались большие объёмы расчётов таблиц стрельбы, без которых артиллерия не могла попадать точно в цель. В то время эта обязанность возлагалась на женщин, выполнялись вычисления вручную на арифмометрах. По времени подобные вычисления занимали до 16 дней на один расчёт. Для полного расчёта одной таблицы было задействовано большое количество вычислителей и требовалось немало времени.
В 1942 году Пенсильванскому университету США был предложен проект первой электронной вычислительной машины, основанной на вакуумных лампах, и предложение её построить. Руководство института проект не оценило и отправило его в архив. В дальнейшем ЭВМ заинтересовалась Баллистическая Лаборатория. Такое решение позволило бы в значительной степени ускорит расчёт таблиц стрельбы с нескольких дней или даже месяцев до нескольких часов.
В 1943 году вновь воссозданный по памяти разработчиком проект был представлен научному отделу Баллистической Лаборатории. Чтобы новшество не вызвало отторжение у военных, машину назвали электронным дифференцированным анализатором. Представителям комиссии был хорошо знаком механический анализатор и сложилось впечатление, что инженеры просто хотят сделать его электронным. По заверениям разработчиков будущая машина сможет выполнять расчёт траектории стрельбы за 5 минут.
Идея была одобрена и средства в размере почти 62 тысяч долларов США были выделены на создание первого в мире компьютера. В первом документе по разработке машина называлась «Электронный числовой интегратор» добавочное слово «Компьютер» присоединилось к нему немного позднее, после чего и сформировалась известная и самая знаменитая в истории создания ПК аббревиатура.
В феврале 1944 года были сформированы все чертежи и схемы будущей машины. И группа инженеров под руководством основных разработчиков была готова к окончательному сбору и воплощению проекта в жизнь. Летом того же года были собраны в одно устройство два тестовых модуля, которые были использованы для сложения чисел. Они перемножали два числа и выдали верный ответ, результаты эксперимента были предоставлены руководству института и лаборатории и подтвердили, что проект инженеров вполне воплотим в жизнь.
Окончательно собран ЭНИАК был в 1945 году в конце войны и военных целях уже не пригодился. В связи с этим военное ведомство Америки приняло решение реализовать возможности машины в расчётах разработки термоядерного оружия. Общественности ЭНИАК был представлен только спустя год. Он успешно выполнял свою работу целых 10 лет и был навсегда отключён от питания в октябре 1955 года.
Как использовался компьютер
Десять лет непрерывной службы - очень внушительный срок для первой ЭВМ. Что же успел сделать ЭНИАК за этот период?
- Как уже было упомянуто выше после создания и успешного тестирования компьютер разобрали и перевезли в Баллистическую Лабораторию для расчётов, связанных с созданием термоядерного оружия. Последние требовали больших мощностей и ЭНИАК хоть и упрощал процесс, но до конца не подходил для полноценного моделирования. В результате приблизительных и сильно упрощённых расчётов первой ЭВМ была доказана возможность создания водородной бомбы.
- Затем на ЭНИАКе выполнялись расчёты методом Монте Карло.
- Потом британский физик решал на первом компьютере аэродинамическую проблему обтекания воздушными массами крыла самолёта на сверхзвуковой скорости. Компьютер выдал довольно точные результаты.
- Фон Нейман рассчитывал на вычислительной машине значения чисел Пи и e, с очень большой точностью.
- Также на этом компьютере впервые был выполнен расчёт численного прогноза погоды. Этот расчёт происходил в течение 5 недель, после чего производился анализ полученных результатов.
Несмотря на длительность, самый первый компьютер в мире выдал очень впечатляющий результат.
Характеристики конструкции
В общей сложности создание ЕНИАК обошлось почти в 500 тысяч долларов США и 200 тысяч человеко-часов. Конструкция состояла из 17,5 тысяч ламп 16 типов, 7,2 тысячи кремниевых диодов, 1,5 тысячи реле, 70 тысяч резисторов и 10 тысяч конденсаторов. Машина поглощала столько электроэнергии, что во время расчётов ближайший город оставался без электричества в течение многих часов.
ENIAC имел следующие параметры и характеристики:
- вес конструкции составляет 27 тонн;
- память – 20 число-слов;
- требующаяся мощность – 174 кВт;
- вычислительные мощности – 257 операций умножения или 5 тысяч сложения в секунду;
- тактовая частота – 100 кГц;
- ввод и вывод данных выполнялся табулятором перфокарт IBM.
Для вычисления умножения машина использовала многократное сложение, поэтому мощность в этом направлении вычислений уменьшается. Все вычисления выполнялись в десятичной системе, причём двоичная была знакома разработчикам, но они предпочли первую (на фото внизу не он — просто картинка для атмосферы)
Для решения каждой определённой задачи ЭНИАК подвергался перекомутированию вплоть до 1947 года, то есть программисты заново формировали программу для вычисления новой задачи посредством перестановки блоков и коммутаторов. Затем каждую задачу вычисления стали использовать как подпрограмму, что значительно упростило программирование машины.
Команда разработчиков
Так всё-таки, кто разработчик первого компьютера? Авторство основного проекта принадлежит Джону Пресперу Эккерту и Джону Уильяму Мокли. Непосредственно над созданием машины работала целая группа высококлассных специалистов.
- Роберт Ф. Шоу – функциональные таблицы;
- Томас К. Шарплес – ведущий программист;
- Джеффри Чуан Чу – извлечение квадратного корня и модуль деления;
- Артур Бёркс – модуль умножения;
- Джек Деви – аккумуляторы;
- Гарри Хаски – модуль считывания данных на вывод;
- Джон Фон Нейман – участвовал в проекте, как научный консультант.
Помимо этих специалистов, над ЭВМ работала команда программистов, состоящая из шести девушек:
- Мэрлин Мельцер;
- Кэтлин Рита Макналти;
- Франсис Элизабет Снайдер;
- Рут Лихтерман;
- Бетти Джин Дженнингс;
- Франсис Билас.
Таким образом, определить кто создатель компьютера ЭНИАК в единственном числе сложно. Как над проектированием, так и над созданием ЭВМ трудились многие специалисты.
Дальнейшие разработки и создание первых персональных компьютеров
В 1945 году был предоставлен первый отчёт от EDVAC, усовершенствованной Фон Нейманом версии первого компьютера. Он выполнял расчёты не только за счёт перфокарт, но и используя собственную память, это уменьшило число ламп и ускорило процесс вычисления.
Первые ПК на продажу появились после создания микропроцессоров. Компания IBM пыталась организовать первые продажи уже в 1974 году. Но спросом устройства совсем не пользовались. В этих устройствах в качестве памяти использовались кассеты, а стоимость машин составляла ни больше ни меньше - 10 тысяч долларов США. Отсюда и отсутствие спроса.
Ответ на вопрос, кто создал первый компьютер доступный для домашнего использования, очевиден из названия машины - IBM 5100. Эта машина имела память 64 Кб и могла выполнять некоторые программы. Несмотря на стоимость и не совсем понятные цели использования первые продажи всё-таки состоялись.
Отечественные разработки
Инженеры в Советском союзе также не сидели на месте и разрабатывали собственный продукт. Кто создал компьютер в СССР? Руководил проектом С. А. Лебедев. Работа началась в 1948 году. Построена машина была только к концу 1950 года. А уже в 1952 году на советских МЭСМ-ах производились серьёзные расчёты научно-технических задач.
Стоит отметить, что создавая самый первый компьютер в СССР, Лебедев, независимо от Фон Неймана, пришёл к решению использования хранимой в памяти программы для выполнения вычислений.
Несмотря на то что Малая электронная счётная машина обладала низким быстродействием и малым объёмом памяти, она имела довольно развитые алгоритмы. А также имела запоминающее устройство для долговременного хранения команд и неизменных констант.
История игр для компьютеров
Интересно какой была самая первая игра в мире? Её создали в 1962 году в технологическом институте Массачусетса. Конечно, разработка этого продукта велась инженерами в нерабочее время.
Первая игра носила название Spacewar. В основе сюжета положена битва двух космических лайнеров, которые атакуют друг друга специальными ракетами. Игра была запущена на базе отдельного процессора, с быстродействием 100 тысяч операций в секунду и памятью 9 Кбайт.
На дисплей выводилась карта звёздного неба с лайнерами. Управление орудием и стрельба выполнялась посредством джойстиков и клавиатуры. Число ракет у каждого противника было ограничено, что добавляло азарта в простейшую стрелялку. Каждый игрок должен был не только попасть в противника, но и уйти от его атак. Можно было маневрировать между звёздами или совершать гиперпрыжки в пространстве.
Игра была выпущена на коммерческой основе, и планировалось получить с продукта неплохую прибыль. Но игрушка так и не получила большой популярности, хотя и прославила создателей в узких кругах. Тем не менее последующие разработки в этом направлении уже пользовались спросом.
Создание ЭНИАК-а - самого первого компьютера в мире, послужило стартом к началу разработок в направлении электроники и вычислительной техники. На сегодняшний день человечество добилось довольно больших успехов, но прогресс не стоит на месте и порой сложно даже представить, что нас ожидает впереди.
