Компьютер — что это такое ПК? Его устройство и виды

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.

Что такое компьютер — ПК

Компьютер (комп, пк) — это электронно вычислительная машина, для обработки и выполнения определенных задач. Может быть мульти-задачным, или для решения специфических узкоспециализированных задач. Термин чаще употребляют для обозначения вычислительной машины, собранной из аппаратного обеспечения (железа) в системном блоке. Но, его можно смело употреблять и для ноутбуков, смартфонов и планшетов. Все эти — мини-компьютеры.

Компьютерная система — это устройства, собранные в одну систему для решения определенных задач. Это могут быть не обязательно именно ПК.

Компьютер является именно электронно вычислительной машиной и собирается из нескольких разных устройств, которые называются аппаратным обеспечением. Собранные вместе в системном блоке они и составляют ПК. Также, это правило и распространяется и на другие устройства.

Само слово — термин произошло от английского — compute, т.е. вычислять. С английского полностью переводится, как вычислитель. Совсем правильно будет называть — ЭВМ, т.е. электронно вычислительная машина. Интересно то, что некоторые разделяют термины ЭВМ и ПК, как разные понятия, что странно. Вообще компьютерами раньше называли людей, которые занимались вычислениями, еще в 1 613 английский писатель Ричард Брейтуэйт в своей книге употреблял этот термин в отношении человека, который производил вычисления. А до 20 века так чаще называли женщин, которые делали то же самое (их труд был дешевле).

Позволяет решать, выполнять, обрабатывать самые различные задачи и является многозадачным и универсальным вычислительным средством. С помощью него можно: хранить и обрабатывать информацию, играть в игры, заниматься программированием, работать с векторной и растровой графикой и т.д.

Тьюринг и Цузе – кому принадлежит пальма первенства?

В ХХ веке задача создания вычислительной машины стала более чем актуальной: идущая полным ходом во всём мире индустриализация требовала выполнения множества сложнейших расчётов в самых разных сферах экономики. В Британии к 1936 году была создана вычислительная машина, которая стала прообразом для всех последующих поколений компьютеров. Её создателем стал математик Алан Тьюринг, который одновременно заложил основы информатики и программирования, став родоначальником целого древа компьютерных наук. Вычислитель Тьюринга получил название ACE (Automatic Computing Engine).

Практически одновременно, в 1936-38 году, сходное по конструкции и по заложенным в нём принципам устройство создал и немецкий изобретатель Конрад Цузе. Его вычислительная машина, использовавшая двоичное кодирование, называлась Z3, а несколькими годами ранее были собраны несколько более простые Z1 и Z2. Как и машина Тьюринга, аппарат Цузе был электромеханическим по принципу действия. И та, и другая машина впоследствии активнейшим образом использовались для армейских расчётов: как мы помним, на Европу тогда надвигалась самая большая война в истории человечества.

Следует сказать, что Тьюринг в значительно большей степени, чем Цузе, может считаться автором первого компьютера. Он был блестящим теоретиком и разработал ряд концепций создания компьютеров, которые были реализованы в будущем. Его идеи по поводу хранения компьютерных программ в памяти машины, шифратора голосовой речи и другие талантливые разработки впоследствии были воплощены в современных компьютерах.

ENIAC

Все первые компьютеры были изобретены примерно для одинаковых целей. И по характеристикам, и по внешним данным, они не отличались кардинально (сравнить «Марк-1» и «ЭНИАК» можно по многочисленным фото из интернета). Но если говорить о созданном в 1945 году компьютере, он уже отличался своей многозадачностью и повышенным уровнем возможностей. Но поскольку в этом году война была закончена, машину не успели использовать для военных целей.

Было решено использовать машину для других целей, например, для моделирования активации водородной бомбы. Хотя устройство и было собрано позже своего предшественника, ЭВМ была так же огромна, но ее цена оказалась немного меньше, при этом машина включала в свою конструкцию более 17 000 ламп. Работали над созданием этого гиганта известные всему миру электронщики Джон Мосли и его партнер Джон Эккерт.

Чтобы уберечь конструкцию от порчи, для повышения надёжности было решено применить тот же принцип, который использовался на тот момент для музыкальных электроорганов. Это помогло положительно повлиять на снижение аварийности, после чего, из огромного количества ламп, в течение 7 дней, могло испортиться только 2-3 штуки.

На тот момент ученые изобрели лучшее устройство для вычислений, его характеристики были следующими:

• общая стоимость конструкции – 487 000 долларов;
• вес – 27 тонн;
• возможности запоминания – 20 численно-буквенных комбинаций;
• скорость умножения – 357 различных комбинаций за секунду;
• суммирование чисел – 5 000 операций в секунду.

Чтобы собрать самую современную вычислительную машину мира, было потрачено 200 000 человеко-часов.

До машины ENIAC ещё ни в каких компьютерах не применялся табулятор для введения и вывода данных из компьютера. Единственным существенным недостатком этого устройства были огромные размеры и вес – они превышали компьютер «Марк-1» в несколько по весу и в 2 раза по размерам.

1956-1980 годы: системы обработки данных 2-5 поколений

Programma 101

В эти годы были разработаны языки программирования более высокого уровня, а также принципы работы виртуальной памяти, появились первые совместимые компьютеры, базы данных и многопроцессорные системы. Первый в мире свободно программируемый настольный компьютер был создан компанией Olivetti. В 1965 году стала доступна для покупки электронная машина Programma 101 стоимостью 3200 долларов.

Немного истории

Пожалуй, начну с того, что означает само слово «компьютер», и что оно же подразумевает.

Итак, слово «компьютер», как известно из школьного курса, в прямом переводе означает вычислитель. Кстати сказать, само слово даже не из английского языка, а производное от латыни. И впервые появилось оно в одном из английских словарей в конце девятнадцатого века. Изначально слово компьютер обозначало профессию, то есть, человека, занимающегося расчетами при помощи механических приспособлений. В первой половине двадцатого века в этот же словарь были внесены дополнения, исходя из которых, слово компьютер стало нарицательным, обозначающим сами вычислительные механизмы, а не человека ими пользующегося.

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.

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, звук — 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.