История появления и развития персональных компьютеров

Самый первый компьютер в мире – кто создал?

Здравствуйте. Задумывались ли вы хотя бы раз о том, с чего началась история ПК? Кто был его создателем, и с чего стартовала информационная революция? Меня недавно посетили эти мысли, и хочется поделиться с вами найденной информацией. Так что в этой статье будем разбираться, кто создал самый первый компьютер в мире и каким он был.

Как оказалось, «древние» компы появились еще в 1940 годах. Тогда многие разработчики, независимо друг от друга, создали вычислительные устройства крупного размера. Создали и собрали их американские ученые. Размер компьютерных «первенцев» был впечатляющим ­– несколько десятков квадратных метров. В современные представления о PC такие габариты никак не вписываются. Но в то время не было более мощных устройств для выполнения различных вычислений со скоростью, которая бы превышала результаты среднестатистического человека.

Первый в мире компьютер: что о нём известно

Задача автоматизации математических вычислений не нова, но в древние времена речь шла о простейших операциях – сложении и вычитании сравнительно небольших чисел. Первыми додумались до счётов китайцы, и что интересно, они использовали цифру 5 как основание своего счётного устройства. Позже похожие счёты появились у древних греков, изготавливали такие абаки из деревянных дощечек, а в качестве инструмента для подсчетов использовались камешки.

Разумеется, счёты – это даже не прообраз компьютера, но следующего прорыва пришлось ждать долго. Только в 1642 году Блез Паскаль додумался до более усовершенствованной версии вычислителя, основанной на механизме шестерёнок. Но по-прежнему этот прибор умел только складывать и вычитать.

Всего 30 лет спустя математик Густав Лейбниц изобрёл свою версию арифмометра, которая умела умножать и делить. И снова наступило затишье, закончившееся в 1822 году, когда Чарльз Бэббидж построил малую разностную машину, умевшую производить вычисления с 18-разрядными числами. А затем взялся за конструирование аналитической машины, которая концептуально уже была во многом схожа с первыми компьютерами, появившимися много позже, – то есть предусматривала наличие памяти, регистров, аналога процессора и даже устройств ввода-вывода. По разным причинам работа не была завершена. И только столетие спустя фон Нейман разработал концепцию хранимой программы, которая и легла в основу будущих компьютеров.

Краткая история создания компьютера в современном значении этого слова:

• 1939 год – создание немцем Конрадом Цузе электромеханического устройства, предназначенного для вычисления аэродинамических показателей в самолётостроении;
• 1940 год – англичанин Алан Тьюринг разрабатывает свою версию электромеханической машины, призванной упростить взлом шифра «Энигма», использовавшегося немцами;
• 1941 – год, когда появился первый программируемый компьютер, названный «Марк 1», в основу конструкции которого легли чертежи Бэббиджа (разработанный специалистами IBM под руководством математика Говарда Эйксона);
• 1942 год – создание инженером из США Джоном Атанасовым первого полностью электрического компьютера (работающего на реле), способного решать линейные алгебраические уравнения;
• 1946 год – появление первого лампового устройства ЭНИАК, которое использовалось для вычисления баллистических траекторий.

В принципе именно ЭНИАК считается первым настоящим компьютером, способным работать на три порядка быстрее, чем релейные аналоги. Но у него была и масса недостатков: он состоял почти из двух десятков тысяч ламп, занимал огромное помещение, весил около 30 тонн и часто ломался. К тому же требовалось немало человеко-часов, чтобы просто подготовить его к работе.

Изобретение транзистора в 60-х годах оказалось тем революционным событием, которое подстегнуло эволюцию компьютеров. Вторая генерация обзавелась внешней памятью, были разработаны более удобные и эффективные устройства ввода/вывода программ и данных, появилась многопроцессорная обработка, позволившая существенно увеличить производительность вычислительных устройств

Но настоящим прорывом считается появление интегральных микросхем, позволивших на небольшом чипе поместить сердце компьютера – процессор с уже запрограммированной логикой. Именно третье поколение называют эпохой появления небольших по размерам компьютеров, помещающихся на обычном столе.

В 1971 году компания Intel разработала первый 4-битный микропроцессор I4004, а спустя два года появился более зрелый продукт – микропроцессор I8008 с удвоенной разрядностью, который и стал первым стандартом в этой области. И уже в 1975 году появился первый персональный компьютер на базе процессора I8008 – Альтаир-8800, давший мощнейший толчок дальнейшему развитию отрасли.

Целый ряд компаний, известных и новых, включились в перспективную гонку. В 1976 году свою первую разработку представила Apple, а в 1981 году появился IBM PC – персональный компьютер, архитектура которого на долгие годы стала стандартом де-факто в компьютерной индустрии. Даже сегодня около 90% ПК – это IBM-совместимые компьютеры.

В 1979 году компания Grid System выпустила первую портативную ЭВМ, Grid Compass, давшую начало отдельному направлению – производству ноутбуков – автономных аналогов ПК.

Начало 20 века

1931: В Массачусетском технологическом институте Ванневар Буш изобретает и строит первый крупномасштабный автоматический механический аналоговый компьютер общего назначения.

1937: Джон Винсент Атанасофф, профессор физики и математики в Университете штата Айова, подает грантовое предложение на создание первого электрического компьютера без использования шестерен, кулачков, ремней или валов.

1941: Немецкий изобретатель и инженер Конрад Цузе завершает свою машину Z3, самый ранний в мире цифровой компьютер.

1941: Атанасофф и его аспирант Клиффорд Берри разрабатывают первый цифровой электронный компьютер в США, названный компьютером Атанасоффа-Берри. Это первый раз, когда компьютер способен хранить информацию в своей основной памяти и способен выполнять одну операцию каждые 15 секунд.

1947: Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн из Bell Laboratories изобретают транзистор. Они узнают, как сделать электрический выключатель из твердых материалов и без необходимости вакуума.

1949: Команда из Кембриджского университета разрабатывает электронный автоматический калькулятор задержки (EDSAC) — первый практический компьютер с сохраненной программой. А в ноябре ученые построили первый в Австралии цифровой компьютер для воспроизведения музыки под названием Council for Scientific and Industrial Research Automatic Computer (CSIRAC).

Новый подход IBM к разработке PC

Все этапы разработки персонального компьютера IBM PC заняли менее года: с июля 1980 года и до августа 1981 года. Из-за таких сжатых сроков IBM вынуждена была активно использовать узлы и разработки сторонних разработчиков. Это был нестандартный ход, поскольку до этого компания придерживалась правила – использовать в процессе разработки новых устройств только собственные наработки.

Благодаря такому подходу сформировалась так называемая «открытая архитектура» персонального компьютера, которая позволяла буквально собирать компьютер из разных комплектующих разных производителей. Именно открытая архитектура, разумеется, в сочетании с другими возможностями персональных компьютеров, сделали их столь популярными во всем мире по сей день.

В персональном компьютере вместо процессора Intel 8085 использовали новый Intel 8088. Поэтому понадобилось создание новой 16-и разрядной операционной системы (ОС) вместо прежней 8-и разрядной системы BASIC.

Разработку ОС и инструментов программирования для нового ПК доверили компании Microsoft из Редмонда, которая на тот момент была малоизвестной. Данный контракт во многом поспособствовал росту популярности Microsoft и, главное, росту ее доходов за счет отчислений от продажи каждого персонального компьютера.

IBM PC 5150 с принтером, представлен в августе 1981 (Фото с habr.com/ru/post/406013/)

Так начиналась эра персональных компьютеров, когда еще многие не верили, что компьютеры появятся, практически, у каждого человека, в каждом доме, а не только у отдельных специалистов в области программирования. Вот так возникал и впоследствии формировался наш современный мир, в котором цифровизация стала его неотъемлемой частью.

Видео: История IBM PC

Транзисторные ЭВМ

В середине 1950-х годов, когда ламповые компьютеры достигли «насыщения», ряд фирм объявил о работах по созданию транзисторных ЭВМ. Первоначально это вызвало скептицизм из-за того, что производство полупроводников будет сложным и дорогостоящим. Однако этого не случилось — постоянно совершенствовались методы производства транзисторов.

В 1955 году в США было объявлено о создании цифрового компьютера TRADIC, построенного на 800 транзисторах и 11 000 германиевых диодах. В этом же году фирма объявила о создании полностью транзисторной ЭВМ. Первая такая машина «Philco-2000» была сделана в ноябре 1958 года, она содержала 56 тыс. транзисторов, 1 200 диодов, но всё же в её составе было 450 электронных ламп. «Philco-2000» выполняла сложение за 1,7 мкс, умножение — за 40,3 мкс.

В Англии транзисторная ЭВМ «Elliot-803» была выпущена в 1958 году, в ФРГ — «Simens-2002» и в Японии H-1 — в 1958 году, во Франции и Италии — в 1960 году. В СССР группа разработчиков во главе с Е. Л. Брусиловским в 1960 году в НИИ математических машин в Ереване завершила разработку полупроводниковой ЭВМ «Раздан-2», её серийный выпуск начат в 1961 году.

В это же время появились компьютеры и не на полупроводниках. Так, в Японии была выпущена ЭВМ «Senac-1» на параметронах, в СССР — «Сетунь», а во Франции — CAB-500 на магнитных элементах. «Сетунь», разработанная в МГУ под руководством Н. П. Брусенцова, стала единственной серийной ЭВМ, работавшая в троичной системе счисления.

Значительным событием в конструировании машин второго поколения стали ЭВМ «Atlas» (выпущена в Англии в 1961 году), в которой были применены концепции виртуальной (кажущейся) памяти, «Stretch» и CDC-6600 (США) и БЭСМ-6 (СССР).

В 1960 году фирма IBM разработала мощную вычислительную систему «Stretch» (IBM-7030), разработчики которой добились 100-кратного увеличения быстродействия: в её состав входило 169 тыс. дрейфовых транзисторов с тактовой частотой переключения в 100 МГц.

Большой вклад в развитие компьютеров второго поколения внесла фирма Control Data, разработавшая в 1960 году ЭВМ CDC-6600 (первый образец был установлен в Лос-Анжелесе в 1964 г.). В архитектуре CDC-6600 было использовано новое решение — многопроцессорная обработка: многочисленные арифметико-логические устройства (АЛУ) с десятью периферийными процессорами, что обеспечивало машине производительность более чем 3 млн оп/с.

В СССР после выпуска первой серийной ЭВМ второго поколения «Раздан-2» было разработано ещё около 30 моделей по такой же технологии. Минским заводом вычислительной техники им. Серго Орджоникидзе в 1963 году была выпущена первая транзисторная ЭВМ «Минск-2», а затем её модификации: «Минск-22», «Минск-22М», «Минск-23» и в 1968 году — «Минск-32», которые долгое время играли главную роль в автоматизации различных отраслей народного хозяйства.

В Институте кибернетики АН УССР под руководством В. М. Глушкова в 60-е гг. ХХ века разработан ряд различных малых машин: «Проминь» (1962 г.), «Мир», «Мир-1» (1965 г.) и «Мир-2» (1969 г.) — впоследствии применяемых в вузах и научно-исследовательских организациях.

В 1964 году в Ереване также были созданы малые ЭВМ серии «Наири», отличающихся от ЭВМ «Мир» некоторыми структурными особенностями.

В том же году в Пензе была разработана и пущена в производство серия машин «Урал» (главный конструктор Б. И. Рамеев), позже в 1965 и 1967 гг. появились модификации — «Урал-11» и «Урал-16». ЭВМ серии «Урал» имели унифицированную систему связи с периферийными устройствами.

Машина БЭСМ-6 состояла из 60 тыс. транзисторов и 200 тыс. полупроводниковых диодов, имела высокую надёжность и высокое быстродействие — 1 млн оп/с.

При появлении ЭВМ второго поколения разработчики занялись разработкой и создание языков программирования, обеспечивающих удобный набор программ.

Одним из первых языков программирования был АЛГОЛ (создан группой ученых американской Ассоциацией по вычислительной техники)..

История создания и развития компьютеров

Нулевой этап в развитии компьютеров длился очень долго, потому что история развития компьютеров была нервной. Изобретение Паскаля было усовершенствовано в 1671 году. Немецкий математик Густав Лейбниц изобрел калькулятор на основе зубчатого колеса, который «мог» выполнять не два, а четыре действия. После этого скачка в компьютерном развитии наступила полувековая пауза, которая предшествовала грандиозному прорыву в развитии.

Первое поколение ЭВМ: ламповые компьютеры

Эпоха довольно примитивных компьютеров была прервана первыми компьютерами, создание которых началось в 1930-х годах на основе электронных ламп и реле. Это были громоздкие компьютеры, неудобные в использовании, но прогрессивные для того времени. Цена на такое изобретение кусается, поэтому только крупные корпорации и правительства некоторых стран могли позволить себе купить такую ​​«штуку.
Помимо дороговизны, первые электронные компьютеры имели и другие недостатки:

• Количество команд, выполняемых таким компьютером, было небольшим.
• На компьютере практически не было программного обеспечения.
• Большой электронный механизм требовал много электроэнергии и выделял много тепла.
• Выполнение действий было медленным, оперативной памяти было очень мало.

Именно в этих лампах был один из главных недостатков ламповых компьютеров. Так как в одном приборе их было порядка 15-30 тысяч, поэтому в случае поломки и необходимости замены требовалось много времени и сил, чтобы найти лампу и заменить ее.

Один из первых вентильных компьютеров — ENIAC

Появление транзисторов и второе поколение ЭВМ

В 1960-е годы произошел еще один цикл развития: история компьютеров перешла ко второму поколению компьютеров. Этой цели послужило изобретение транзистора — первого полупроводника, заменившего электронную лампу.

• Память компьютера составляла несколько десятков тысяч слов, объем оперативной памяти достигал 32 Кбайт.
• Производительность выросла с сотен тысяч до 1 миллиона операций в секунду.
• Размер такого компьютера был значительно уменьшен.
• Благодаря транзисторному компьютеру начинается разработка языков программирования высокого уровня.

Изобретение транзистора способствовало реальному всплеску компьютерных разработок. В разных странах — США, СССР, Англии, Франции, Японии — все более совершенные компьютеры разрабатывают свои собственные. В компьютере появляются устройства внешней памяти, устройства ввода-вывода, многопроцессорность и менее значительные структурные изменения.
Полезное чтение:

• История телефонов: как родился первый телефон?
• Хронология часов: как появились первые в мире часы?
• История создания Интернета
• Краткая история биткойна

Третье поколение ЭВМ: первые стандарты

Период с конца 1960-х до конца 1970-х годов история создания компьютера восходит к эпохе интегральных схем. Их появление позволило сделать серьезный скачок в развитии компьютерной техники: весь период получил название компьютеров третьего поколения. Возможность интегрировать несколько полупроводниковых устройств в микросхему позволила тогдашнему компьютеру очень приблизиться к ПК, который мы знаем сегодня.

• Машины третьего поколения были программно совместимы друг с другом, так как имели общую архитектуру.
• Компьютер может одновременно выполнять несколько задач.
• Производительность выросла до миллионов операций в секунду.
• В качестве внешних запоминающих устройств используются магнитные диски, которые работают намного быстрее своих предшественников — магнитных лент.
• Компьютер сильно уменьшился в размерах: его можно было легко поставить на стол.
• За счет создания микросхем существенно упростилась не только работа компьютера, но и его ремонт.

В начале 1970-х IBM, лидер в производстве компьютеров, выпустила более 20 различных моделей компьютеров. В одной из последних разработок этого времени впервые появляется кеш-память. Чтобы улучшить развитие, многие страны объединяют усилия и подписывают соглашение о сотрудничестве в области информационных технологий.

Мэйнфрейм — система IBM / 360

Четвертое поколение ЭВМ: микропроцессоры

В 1970-х годах компьютер окончательно стал персональным и доступным: начался период, который в истории создания компьютеров кратко называют «четвертым поколением компьютеров». Возникновение этого этапа развития компьютеров стало возможным благодаря созданию компанией Intel первого микропроцессора. Компьютерные технологии получили большое преимущество и начали стремительно обновляться — с каждым годом компьютеры становились мощнее и компактнее.
История появления компьютера нового поколения началась, когда японская компания Busicom заказала 12 микросхем для калькуляторов у американской компании Intel. Устройства были разных моделей и для каждого требовалась своя микросхема, но специалисты Intel не стали заморачиваться небольшим заказом на создание нескольких микросхем. Они просто сделали универсальный микропроцессор, который подходит для любого устройства. Это послужило толчком для создания в 1972 году более сложного 8-битного микропроцессора, который уже использовался в компьютерах.

Первые персональные компьютеры

Во второй половине 1970-х годов разработка компьютеров достигла точки, когда сделать компьютер доступным для всех больше не было проблемой. Но его разработали вовсе не крупные корпорации и мировые гиганты технологического производства, а два студента: Стивен Джобс и Стив Возняк. Энтузиасты работали в гараже, создав там «Клуб домашнего компьютера», который впоследствии стал компанией «Apple Computer».
это был первый компьютер, ориентированный на рядовых клиентов, а не на программистов: ПК не нужно было собирать сам по себе, он продавался полностью готовым к использованию. Идея персонального компьютера оказалась настолько успешной, и продукт был востребован, что другие производители также успешно подхватили его.

Один из первых компьютеров массового производства — Apple II

Пятое поколение ЭВМ: попытка создания искусственного интеллекта

Некоторые эксперты выделяют всего четыре поколения компьютерной разработки, предпочитая считать, что последняя фаза продолжается сегодня. Фактически, с середины 1980-х годов появилось пятое поколение компьютеров, которые мы можем наблюдать собственными глазами. Перед разработчиками сегодня стоит непростая задача — построить интеллектуальный компьютер. Внедрение искусственного интеллекта в компьютерные технологии продолжается, и в этом направлении уже есть хорошие результаты.
Однако до создания по-настоящему интеллектуального компьютера, который может не только автоматически решать задачи, но и самостоятельно манипулировать полученными данными, и развивать способность к обучению с помощью нейронных сетей, еще далеко.

Содержание

[править] 1642-1945 — Механические компьютеры (нулевое поколение)

В 1642 году Блезом Паскалем, французским ученым, в честь которого назван один из языков программирования, была сконструирована счетная машина, которая могла выполнять только операции сложения и вычитания. Она представляла собой механическую конструкцию с шестеренками и ручным приводом.

Через тридцать лет, немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц построил другую механическую машину, которая помимо сложения и вычитания могла выполнять операции умножения и деления. В сущности, Лейбниц три века назад создал подобие карманного калькулятора с четырьмя функциями.

В 1822 году Чарльз Бэббидж, профессор математики Кембриджского Университета, разработал и сконструировал разностную машину, которая, как и машина Паскаля, могла лишь складывать и вычитать, подсчитывала таблицы чисел для морской навигации. В машину был заложен только один алгоритм — метод конечных разностей с использованием полиномов. У этой машины был довольно интересный способ вывода информации: результаты выдавливались стальным штампом на медной дощечке, что предвосхитило более поздние средства ввода-вывода — перфокарты и компакт-диски.

Данная машина состояла из четырех компонентов:

• запоминающее устройство (память),
• вычислительное устройство,
• устройство ввода (для считывания перфокарт),
• устройство вывода (перфоратор и печатающее устройство).

Память состояла из 1000 слов по 50 десятичных разрядов; каждое из слов содержало переменные и результаты. Вычислительное устройство принимало операнды из памяти, затем выполняло операции сложения, вычитания, умножения или деления и возвращало полученный результат обратно в память. Как и разностная машина, это устройство было механическим.

Поскольку аналитическая машина программировалась на элементарном ассемблере, ей было необходимо программное обеспечение. Чтобы создать это программное обеспечение, Бэббидж нанял молодую женщину — Аду Лавлейс. Таким образом Ада Лавлейс стала первым в мире программистом. В ее честь назван современный язык программирования — Ada. Интересен тот факт, что сам Бэббидж никогда не отлаживал компьютер. Ему нужны были тысячи шестеренок, сделанных с такой точностью, которая в XIX веке была недоступна. Однако, идеи Бэббиджа опередили его эпоху, и даже сегодня большинство современных компьютеров по конструкции сходны с аналитической машиной. Поэтому справедливо будет сказать, что Бэббидж был дедушкой современного цифрового компьютера.

Конец 1930 — х годов — Конрад Зус сконструировал несколько автоматических счетных машин с использованием электромагнитных реле. К сожалению, его машины были уничтожены во время бомбежки Берлина в 1944 году, поэтому его работа никак не повлияла на будущее развитие компьютерной техники.

В 1940 году Джордж Стибитс продемонстрировал автоматическую счетную машину в Дартмутском колледже на конференции, на которой присутствовал ничем не примечательный на тот момент профессор физики из университета Пенсильвании Джон Моушли (John Mauchley), ставший позднее очень известным в области компьютерных разработок.

В 1944 году свой первый компьютер под названием «Mark I» разработал молодой ученый из Гарварда — Говард Айкен. Его компьютер имел 72 слова по 23 десятичных разряда каждое и мог выполнить любую команду за 6 секунд. В устройствах ввода-вывода использовалась перфолента. К тому времени, как Айкен закончил работу над компьютером «Mark II», релейные компьютеры уже устарели.

Началась эра электроники.

[править] 1945-1955 — Электронные лампы (первое поколение)

В начале второй мировой войны германские подводные лодки разрушали британские корабли. Германские адмиралы посылали на подводные лодки по радио команды, и хотя англичане могли перехватывать эти команды, проблема была в том, что радиограммы были закодированы с помощью прибора под названием ENIGMA, предшественник которого был спроектирован изобретателем-дилетантом и бывшим президентом США Томасом Джефферсоном. Англичанам удалось приобрести ENIGMA у поляков, которые, в свою очередь, украли ее у немцев. Однако, чтобы расшифровать закодированное послание, требовалось огромное количество вычислений, и их нужно было произвести сразу после перехвата радиограммы. Поэтому британское правительство основало секретную лабораторию для создания электронного компьютера под названием COLOSSUS.

В 1943 году начал работать электронный компьютер COLOSSUS, в создании которой принимал участие знаменитый британский математик Алан Тьюринг. Но, поскольку британское правительство полностью контролировало этот проект и рассматривало его как военную тайну на протяжении 30 лет, COLOSSUS не стал базой для дальнейшего развития компьютеров. Мы упомянули о нем только потому, что это был первый в мире электронный цифровой компьютер.

В этом же году Моушли со своим студентом Дж. Преспером Экертом начали конструировать ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — электронный цифровой интегратор и калькулятор) — электронный компьютер, который состоял из 18 000 электровакуумных ламп и 1500 реле, весил 30 тонн и потреблял 140 киловатт электроэнергии. У машины имелось 20 регистров, причем каждый из них мог содержать 10-разрядное десятичное число.

В 1946 году работа над ENIAC была закончена. Правда, тогда она уже была не нужной — по крайней мере, для достижения первоначально поставленных целей. В ENIAC было установлено 6000 многоканальных переключателей и имелось множество кабелей, протянутых к разъемам. Поскольку война закончилась, Моушли и Экерту позволили организовать школу, где они рассказывали о своей работе коллегам-ученым. В этой школе и зародился интерес к созданию больших цифровых компьютеров.

В 1949 году Морис Уилкс сконструировал EDSAC — первый рабочий компьютер. Далее — JOHNIAC в корпорации Rand, ILLIAC в Университете Иллинойса, MANIAC в лаборатории Лос-Аламоса и WEIZAC в Институте Вайцмана в Израиле. Вскоре начали работу над машиной EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer — электронная дискретная параметрическая машина) Экерт и Моушли. Однако, этот проект закрылся вследствии ухода их из университета.

Экерт и Моушли хотели получить патент на изобретение цифровой вычислительной машины. После нескольких лет судебной тяжбы было вынесено решение, что патент недействителен, так как цифровую вычислительную машину изобрел Атанасов, хотя он ее и не запатентовал. В то время как Экерт и Моушли работали над машиной EDVAC, один из участников проекта ENIAC, Джон Фон Нейман, поехал в Институт специальных исследований в Принстоне, чтобы сконструировать собственную версию EDVAC под названием IAS (Immediate Address Storage — память с прямой адресацией). Фон Нейман был гением в тех же областях, что и Леонардо да Винчи. Он знал много языков, был специалистом в физике и математике, обладал феноменальной памятью: он помнил все, что когда-либо слышал, видел или читал. Он мог дословно процитировать по памяти текст книг, которые читал несколько лет назад. Когда фон Нейман стал интересоваться вычислительными машинами, он уже был самым знаменитым математиком в мире.

Фон Нейман вскоре осознал, что создание компьютеров с большим количеством переключателей и кабелей требует длительного времени и очень утомительно и пришел к мысли, что программа должна быть представлена в памяти компьютера в цифровой форме, вместе с данными. Им также было отмечено, что десятичная арифметика, используемая в машине ENIAC, где каждый разряд представлялся десятью электронными лампами 1 включена и 9 выключены), должна быть заменена параллельной бинарной арифметикой.

Основной проект Фон Неймана был использован в EDSAC, первой машине с программой в памяти, и даже сейчас, более чем полвека спустя, является основой большинства современных цифровых компьютеров. Сам замысел и машина IAS (Immediate Address Storage — память с прямой адресацией) оказали очень большое влияние на дальнейшее развитие компьютерной техники.

Машина фон Неймана состояла из пяти основных частей:

• памяти,
• арифметико-логического устройства,
• устройства управления,
• устройства ввода,
• устройства вывода.

Память включала 4096 слов размером по 40 бит, бит — это 0 или 1. Каждое слово содержало или 2 команды по 20 бит, или целое число со знаком на 40 бит.

8 бит указывали на тип команды, а остальные 12 бит определяли одно из 4096 слов.

Арифметический блок и блок управления составляли «мозговой центр» компьютера. В современных машинах эти блоки сочетаются в одной микросхеме, называемой центральным процессором (ЦП).

Внутри арифметико-логического устройства находился особый внутренний регистр на 40 бит, так называемый аккумулятор. Типичная команда добавляла слово из памяти в аккумулятор или сохраняла содержимое аккумулятора в памяти. Эта машина не выполняла арифметические операции с плавающей точкой, поскольку Фон Нейман считал, что любой сведущий математик способен держать плавающую точку в голове.

В 1953 году фирма IBM построила компьютер 701, через много лет после того, как компания Экерта и Моушли со своим компьютером UNIVAC стала номером один на компьютерном рынке. В 701 было 2048 слов по 36 бит, каждое слово содержало две команды. Он стал первым компьютером, лидирующим на рынке в течение десяти лет.

В 1956 году появился компьютер 704, у которого было 4 Кбайт памяти на магнитных сердечниках, команды по 36 бит и процессор с плавающей точкой.

В 1958 году компания IBM начала работу над последним компьютером 709 на электронных лампах, который по сути представлял собой усложненную версию 704.

[править] 1955-1965 — Транзисторы (второе поколение)

В 1956 году сотрудниками лаборатории Bell Laboratories Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли был изобретен транзистор, за что они получили Нобелевскую премию в области физики. Транзисторы совершили революцию в производстве компьютеров, и к концу 1950-х годов компьютеры на вакуумных лампах уже безнадежно устарели. В лаборатории МТИ был построен первый компьютер на транзисторах. Он содержал слова из 16 бит, как и Whirlwind I.

Компьютер назывался ТХ-0 (Transistorized experimental computer 0 — экспериментальная транзисторная вычислительная машина 0) и предназначался только для тестирования будущей машины ТХ-2, которая в дальнейшем не имела большого значения. Но в 1957 Кеннет Ольсен один из инженеров этой лаборатории основал компанию DEC (Digital Equipment Corporation — корпорация по производству цифровой аппаратуры), чтобы производить серийную машину, сходную с ТХ-0.

В 1961 году появился компьютер PDP-1, который имел 4096 слов по 18 бит и быстродействие 200 000 команд в секунду. Данный параметр был в два раза меньше, чем у 7090, транзисторного аналога 709. PDP-1 был самым быстрым компьютером в мире в то время. PDP-1 стоил 120 000 долларов, в то время как 7090 стоил миллионы. Компания DEC продала десятки компьютеров PDP-1, и так появилась компьютерная промышленность. Одним из нововведений PDP-1 был дисплей размером 512 х 512 пикселов, на котором можно было рисовать точки.

Вскоре студенты МТИ составили специальную программу для PDP-1, чтобы играть в «Войну миров» — первую в мире компьютерную игру. Позже компания DEC разработала модель PDP-8, 12-разрядный компьютер, который стоил гораздо дешевле, чем PDP-1 (всего 16 000 долларов). Главным нововведением была единственная шина (omnibus).

В 1964 году компания CDC (Control Data Corporation) выпустила машину 6600, которая работала почти на порядок быстрее, чем 7094. Этот компьютер для сложных расчетов пользовался большой популярностью, и компания CDC пошла «в гору». Секрет столь высокого быстродействия заключался в том, что внутри ЦПУ (центрального процессора) находилась машина с высокой степенью параллелизма, у которой было несколько функциональных устройств для сложения, умножения и деления, и все они могли работать одновременно.

Центральный процессор, производил только подсчет чисел, а остальные функции (управление работой машины, а также ввод и вывод информации) выполняли маленькие встроенные компьютеры. Некоторые принципы работы устройства 6600 используются и в современных компьютерах.

Разработчик компьютера 6600 Сеймур Крей (Seymour Cray) был легендарной личностью, как и фон Нейман. Он посвятил всю свою жизнь созданию очень мощных компьютеров, которые сейчас называют суперкомпьютерами. Среди них можно назвать 6600, 7600 и Сгау-1.

[править] 1965-1980 — Интегральные схемы (третье поколение)

В 1958 году Роберт Нойс создал кремниевую интегральную схему, что дало возможность размещения на одной небольшой микросхеме несколько десятков транзисторов. Компьютеры на интегральных схемах были меньшего размера, работали быстрее и стоили дешевле, чем их предшественники на транзисторах.

К 1964 году компания IBM лидировала на компьютерном рынке, но существовала одна большая проблема: компьютеры 7094 и 1401, которые она выпускала, были несовместимы друг с другом. 7094-й предназначался для сложных расчетов, в нем использовалась двоичная арифметика на регистрах по 36 бит, на 1401 применялась десятичная система счисления и слова разной длины. Многим покупателям они не нравились ввиду их несовместимости.

Линейка транзисторных компьютеров System/360, которые были предназначены как для научных, так и для коммерческих расчетов, была выпущена компанией IBM с целью заменить предыдущие две серии. Она имела много нововведений. Это было целое семейство компьютеров для работы с одним языком (ассемблером). Каждая новая модель была больше по возможностям, чем предыдущая.

Идея создания семейств компьютеров стала настолько популярной, что в течение нескольких лет большинство компьютерных компаний выпустили серии сходных машин с разной стоимостью и функциями. В памяти транзисторных компьютеров System/360 могло находиться одновременно несколько программ, и пока одна программа ждала, когда закончится процесс ввода-вывода, другая выполнялась. В результате ресурсы процессора расходовались более рационально.

Параметры	Модель 30	Модель 40	Модель 50	Модель 65
Относительная производительность	1	3,5	10	21
Время цикла, нс	1000	625	500	250
Максимальный объём памяти, байт	65 536	262 144	262 144	524 288
Кол-во байтов, вызываемых из памяти за 1 цикл	1	2	4	16
Максимальное количество каналов данных	3	3	4	6

Компьютеру 360 удалось разрешить дилемму между двоичной и десятичной системами счисления: у этого компьютера было 16 регистров по 32 бит для бинарной арифметики, но память состояла из байтов, как у 1401. В 360 использовались такие же команды для перемещения записей разного размера из одной части памяти в другую, как ив 1401.

[править] 1980-? — Сверхбольшие интегральные схемы (четвертое поколение)

В 1980-х годах появление сверхбольших интегральных схем позволило помещать на одну плату сначала десятки тысяч, затем сотни тысяч и, наконец, миллионы транзисторов. Это привело к созданию компьютеров меньшего размера и более быстродействующих. К этому времени цены упали так сильно, что возможность приобретать компьютеры появилась не только у организаций, но и у отдельных людей. Началась эра персональных компьютеров.

Персональные компьютеры применялись для обработки слов, электронных таблиц, а также для выполнения приложений с высоким уровнем интерактивности (например, игр), с которыми большие компьютеры не справлялись.

Первые персональные компьютеры продавались в виде комплектов, которые содержали:

• печатную плату,

• набор интегральных схем,

• обычно включающий схему Intel 8080,

• несколько кабелей,

• источник питания,

• 8-дюймовый дисковод.

Сложить из этих частей компьютер покупатель должен был сам и написать программное обеспечение к нему. Позднее для Intel 8080 появилась операционная система СР/М, написанная Гари Килдаллом.

Компьютер Apple была разработан Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Данный компьютер стал чрезвычайно популярным среди домашних пользователей и школ, что в мгновение ока сделало компанию Apple серьезным игроком на рынке.

В 1981 году появился компьютер IBM PC и стал самым покупаемым компьютером в истории.

Бурному производству персональных компьютеров послужило то, что компания IBM, вместо того чтобы держать проект машины в секрете (или, по крайней мере, оградить себя патентами), как она обычно делала, опубликовала полные проекты, включая все электронные схемы, в книге стоимостью 49 долларов. Эта книга помогла другим компаниям производить сменные платы для IBM PC, что повысило бы совместимость и популярность этого компьютера. К несчастью для IBM, как только проект IBM PC стал широко известен, многие компании начали делать клоны PC и часто продавали их гораздо дешевле, чем IBM (поскольку все составные части компьютера можно было легко приобрести).

Первая версия IBM PC была оснащена операционной системой MS-DOS, которую выпускала тогда еще крошечная корпорация Microsoft. IBM и Microsoft совместно разработали последовавшую за MS-DOS операционную систему OS/2, характерной чертой которой был графический пользовательский интерфейс (Graphical User Interface, GUI), сходный с интерфейсом Apple Macintosh. Между тем компания Microsoft также разработала собственную операционную систему Windows, которая работала на основе MS-DOS, на случай, если OS/2 не будет иметь спроса. OS/2 действительно не пользовалась спросом, a Microsoft успешно продолжала выпускать операционную систему Windows, что послужило причиной грандиозного раздора между IBM и Microsoft.

Легенда о том, как крошечная компания Intel и еще более крошечная, чем Intel, компания Microsoft умудрились свергнуть IBM, одну из самых крупных, самых богатых и самых влиятельных корпораций в мировой истории, подробно излагается в бизнес-школах всего мира.

В 1985 году была выпущена версия 386 — это первый представитель линейки Pentium. Современные процессоры Pentium гораздо быстрее процессора 386, но с точки зрения архитектуры они просто представляют собой его более мощные версии.

В середине 1980-х годов на смену CISC (Complex Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд) пришел компьютер RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с сокращенным набором команд). RISC-команды были проще и работали гораздо быстрее.

В 1990-х годах появились суперскалярные процессоры, которые могли выполнять много команд одновременно, часто не в том порядке, в котором они располагаются в программе. Вплоть до 1992 года персональные компьютеры были 8-, 16- и 32-разрядными. Затем появилась революционная 64-разрядная модель Alpha производства DEC — самый что ни на есть настоящий RISC-компьютер, намного превзошедший по показателям производительности все прочие ПК. Впрочем, тогда коммерческий успех этой модели оказался весьма скромным — лишь через десятилетие 64-разрядиые машины приобрели популярность, да и то лишь в качестве профессиональных серверов.

[править] Невидимые компьютеры (пятое поколение)

В 1981 году правительство Японии объявило о намерениях выделить национальным компаниям 500 миллионов долларов на разработку компьютеров пятого поколения на основе технологий искусственного интеллекта, которые должны были потеснить «тугие на голову» машины четвертого поколения. Однако, несмотря на большой шум, японский проект разработки компьютеров пятого поколения в конечном итоге показал свою несостоятельность и был аккуратно «задвинут в дальний ящик». В каком-то смысле эта ситуация оказалась близка той, с которой столкнулся Беббидж: идея настолько опередила свое время, что для ее реализации не нашлось адекватной технологической базы. То, что можно назвать пятым поколением компьютеров, все же материализовалось, но в весьма неожиданном виде — компьютеры начали стремительно уменьшаться. Модель Apple Newton, появившаяся в 1993 году, наглядно доказала, что компьютер можно уместить в корпусе размером с кассетный плеер.

Реализованный в Newton рукописный ввод, казалось бы, усложнил дело, но впоследствии пользовательский интерфейс подобных машин, которые теперь называются персональными электронными секретарями (Personal Digital Assistants, PDA), или просто карманными компьютерами, был усовершенствован и приобрел широкую популярность. Многие карманные компьютеры сегодня не менее мощны, чем обычные ПК двух-трехлетней давности.

Значительно большее значение придается так называемым «невидимым» компьютерам — тем, что встраиваются в бытовую технику, часы, банковские карточки и огромное количество других устройств. Процессоры этого типа предусматривают широкие функциональные возможности и не менее широкий спектр вариантов применения за весьма умеренную цену. Вопрос о том, можно ли свести эти микросхемы в одно полноценное поколение (а существуют они с 1970-х годов), остается дискуссионным. Факт в том, что они на порядок расширяют возможности бытовых и других устройств. Уже сейчас влияние невидимых компьютеров на развитие мировой промышленности очень велико, и с годами оно будет возрастать.