Компьютерная грамотность с Надеждой

История развития персонального компьютера

Актуальность доклада на тему развития персональных компьютеров обусловлена тенденцией развития современного общества, которая имеет преимущественно техногенный характер. Современный мир построен на базе компьютерных электронных систем, которые проникли фактически во все сферы деятельности человека. Основным элементом техногенного развития человечества является компьютер. Именно это устройство сегодня решает бесконечное множество поставленных человеком задач.

История появления электронно-вычислительных машин (далее ЭВМ) и персональных компьютеров насчитывает всего несколько десятилетий. Предыдущий период использования вычислительной технике относится к эпохе применения средств, созданных на механическом и электромеханическом принципе действия.

Целью доклада является – исследование развития, становления и совершенствования персонального компьютера.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

Рассмотреть историю появления первых ЭВМ.

Проанализировать основные этапы развития персональных компьютеров.

ЭВМ первого поколения

ЭВМ первого поколения были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.

Например, одна из первых ЭВМ – ENIAC представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров. Эта машина содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.

Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки.

Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.

В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор.

Компьютеры третьего поколения (1965-1975)

В компьютерах третьего поколения уже использовались интегральные микросхемы, что привело к радикальному уменьшению габаритов, а развитие сетевых технологий и реализация доступа с удаленных терминалов сделали компьютеры еще более доступными.

Продолжились исследования и в области искусственного интеллекта. В 1962 году созданная Артуром Сэмюэлем программа по игре в шашки смогла потягаться с чемпионом-человеком.

В начале 60-х был изобретен модем, который в 1967-м был существенно усовершенствован Джоном Ван Гином из Станфордского научно-исследовательского института, а в 1970-м под руководством уже упоминавшегося изобретателя мыши Энгельбарта была отмечена первая крупномасштабная реализация электронной почты. Там же был создан первый многооконный интерфейс пользователя, а в 1969-м Алан Кей в лаборатории компании Xerox в Пало-Альто разработал первый графический интерфейс.

Параллельно развивалась компьютерная графика. В 1968 году на космическом аппарате «Маринер-6» была установлена первая система растрового сканирования, данные с которой передавались на Землю, обрабатывались компьютером IBM и выводились на экран графического монитора.

В мире наблюдался все больший интерес к задачам искусственного интеллекта. В 1974 году состоялся международный шахматный турнир машин, снабженных соответствующими программами. Как известно, победу на этом турнире одержала советская машина с шахматной программой «Каисса».

Начиная с 1976 года ученые вели работы по созданию протокола TCP/IP, который со временем стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого взаимодействия и стандартом де факто для реализации глобальных сетевых соединений благодаря открытости, масштабируемости и предоставлению одинаковых возможностей глобальным и локальным сетям. К концу 70-х годов архитектура и протоколы TCP/IP практически приобрели современный вид.

В те же годы появились первые суперкомпьютеры семейства CRAY, которые привлекли внимание многочисленных американских исследователей, стремившихся получить удаленный доступ к мощным вычислительным ресурсам этих компьютеров. Таким образом, на повестке дня встал вопрос о необходимости организации сетевого доступа к суперкомпьютерным центрам, положивший начало бурному развитию локальных и глобальных сетей.

1970-1974: Компьютерная революция

Микропроцессоры стали дешевле, и в течение этого периода времени на рынок было выпущено достаточно много компьютерной техники. Ведущую роль здесь сыграли, прежде всего, компании Intel и Fairchild. В эти годы Intel создал, первый микрокомпьютер: 15 ноября 1971 года был представлен 4-битный процессор Intel 4004. В 1973 году вышел Xerox Alto — первый компьютер с графическим пользовательским интерфейсом (монитором), мышью и встроенной картой Ethernet.

Микрокомпьютеры стали популярны, появились новые операционные системы, а также флоппи-дисководы. Компания Microsoft зарекомендовала себя на рынке. Появились первые компьютерные игры и стандартные названия программ. В 1978 году на рынок вышел первый 32-разрядный компьютер от DEC.

IBM разработала IBM 5100 — первый «портативный» компьютер весом 25 килограмм. Он имел 16 килобайт оперативной памяти, дисплей 16х64 и стоил более 9 000 долларов. Именно такая высокая цена не позволила компьютеру утвердиться на рынке.

Интересные факты

История создания компьютеров считается достаточно интересной. Она связана с рядом любопытных фактов:

1. Первые компьютеры отличались весьма внушительными размерами. Масса одного из них достигала 30 тонн. Одно устройство занимало просторное помещение. Оно было заполнено шкафами с электронным оборудованием. Для функционирования компьютерам требовались большие электронные лампы, которые отличались высокой стоимостью.
2. На обслуживание одного компьютера требовался целый штат инженеров. Важно было правильно подключить много проводов. Это занимало большое количество времени.
3. Первые микропроцессоры имели возможность обрабатывать одновременно только 4 бита данных. Их придумал Маршиан Эдвард Хофф в 1970 году. Спустя 3 года появился уже 8-битовый процессор. На его базе функционировал первый коммерческий компьютер Альтаир-8800. Его оперативная память составляла 256 байт.
4. В Альтаир-8800 отсутствовал монитор и клавиатура. Однако его начали активно раскупать. В течение первого месяца было продано больше 1000 комплектов. Стоит отметить, что обеспеченные люди приобретали экран и клавиатуру отдельно. Полный комплект стоил дорого.
5. После выпуска компанией IBM первого ПК никто не подозревал, что получится продать много экземпляров. На удивление разработчиков компьютеры стали очень быстро продаваться. Их даже не успевали изготавливать.
6. Примечательно, что по сей день ПК изготавливают по тем же стандартам. Модель IBM PC считается эталонной.

Первый ПК компании IBM стоил 3000 долларов с черно-белым монитором и вдвое больше – с цветным. Первый IBM PC имел процессор Intel 8088 с частотой 4,77 мегагерц. Также в нем было установлено 29 тысяч транзисторов. Также к характерным особенностям ПК относят 64 килобайта оперативной памяти, 1 флоппи-дисковод емкостью 160 килобайт и встроенный динамик, который помогал воспроизводить простые звуки. В тот период основная часть компьютеров еще была 8-разрядная.

Создание компьютеров началось достаточно давно. За время существования такие устройства претерпели много изменений. Однако разработчики на этом не останавливаются и продолжают совершенствовать ЭВМ. Сегодня ученые ведут разработки по созданию интеллектуальных устройств.

Когда произошло появление первых персональных компьютеров

Появление первых персональных компьютеров, началось в семидесятых годах прошлого столетия. Однако действительно «персональными» они стали на десять лет позже. Сам термин «персональный компьютер» или «ПК», выбрали для подчеркивания его компактных размеров и то, что он был ориентирован на одного пользователя. В прошлом, компьютеры были доступны только для коллективного использования работниками тех сфер, где они применялись.

До появления действительно «персональных» компьютеров, индустрия выпускала очень дорогостоящие и огромные вычислительные машины. Их ориентировали на работу одновременно с несколькими пользователями. Его могли себе позволить только большие предприятия или иранские Шейхи. Обычные люди проводили время в ожидании чего-нибудь гораздо меньшего по габаритам, а главное — гораздо дешевле.

Продолжалось это ровно до тех пор, пока такие компании как North Star, Osborne и Apple не стали предлагать новую в те времена идею персонального компьютера. Стоит отметить, что взгляды каждой компании на рынок и концепцию в целом, сильно отличались. В новом этапе вычислительной техники, будущим покупателям предлагалось большое разнообразие «персоналок». Из всего представленного на рынке лидировали и пользовались спросом два основных типа систем – Apple II и компьютеры под управлением операционной системой CP/M.

• Справка: операционная система – это посредник, специальная программа между микросхемами и человеком. Она преобразует действия и команды, которые выполняет пользователь в длинные цепочки простых и коротких команд, понятных для компьютера. Например, при нажатии клавиши на клавиатуре, она начинает проверку, что за символ, на какой раскладке, регистр, отслеживает положение курсора и так далее.

Внедрение на основе открытой архитектуры

На начальном этапе, аппаратные части (электронные и микросхемы) друг от друга существенно отличались и работали на разных операционных системах. С течением времени, фирму Apple стал преследовать больший успех, чем ее конкурентов. Важным фактором успеха на рынке, стало то, что аппаратная часть была разработана и внедрена на основе открытой архитектуры.

• Справка: открытая архитектура – простая реализация идеи, что любой компьютер проектируется так, что практически каждый пользователь мог «вскрыть» его и улучшить возможности путем установки новых устройств. Их называют – платы расширения. В них входят: винчестер, модем, звуковая карта и другие. Так же эта концепция позволяет сторонним компаниям заниматься разработкой и выпуском отдельных компьютерных компонентов для замены существующих или их дополнения.

Двенадцатого августа восемьдесят первого года прошлого века, произошло знаменательное по своей сути событие, мировой лидер по выпуску персональных компьютеров компания IBM, начинает выпуск массового IBM PC (IBM Personal Computer). Можно считать что с этого момента, начинается новая эра ПК. В своей сборке эта компания начала использовать одну из многих существующих на тот момент операционных систем. Подписав контракт на операционную систему от компании Microsoft. В том случае, если бы для сборок стали использовать процессор 8-разрядный, вполне возможно, это бы могло не случиться.

Тем самым человеком, который убедил руководство компании, что новые модели ПК должны быть 16-разрядными, был Билл Гейтс, неизменный президент и глава Microsoft. Это произошло вскоре после того, как в октябре восьмидесятого года, компания IBM сделала обращение к фирмам, которые занимаются программным обеспечением для участия в готовящемся новом проекте.

Компания Microsoft, в отличие от Digital Research, не могла сразу предложить собственную операционную систему, но все, же смогла убедить руководство IBM, что новый ПК должен быть 16-рязрядным. В точно такое же положение Гейтс поставил и конкурента CP/M, до завершения было еще далеко. Вскоре после этого, Microsoft получила права на 16-разрядную систему 86-DOS у компании, которая была не в курсе дел. Ее звали Seattle Computer Products. По прошествии времени и основательной переработке, операционная система 86-DOS вышла на рынок, с новым названием MS-DOS 1.0 .

• Справка. Материнская плата – является основной деталью компьютера. Именно к ней крепятся все остальные части ПК, такие как: процессор, оперативная память, слоты расширения, вспомогательные микросхемы и другие устройства. Процессор производит «общение» со всеми устройствами, которые установлены в слоты расширения, а также оперативной памятью. Делается это через канал специальной связи, которая называется – системной шиной. По свойствам, шина эта может быть 8- , 16-, 32, 64-рязрядной. Чем она шире, тем больше информации передается через нее. Для примера, можно привести шоссе с 8, 16, 32, 64 полосами, по которым движутся автомобили. Стоит учесть тот факт, что программное обеспечение, которое стоит на ПК, должно уметь обращаться с этими возможностями.

В итоге, Microsoft выполнила поставленную задачу и IBM, после того как внесла небольшие изменения в эту операционную систему, назвала ее PC-DOS (Personal Computer-Disk Operating System). Несомненно, сама компания Microsoft сохранила за собой все права на продажу разработанной ей системы, имя которой MS-DOS (Microsoft Computer-Disk Operating System).

Во время проектирования и разработки аппаратной части для компьютера, компания IBM руководствовалась твердым принципом «используй то, что под рукой». Иными словами, она использовала готовые компоненты, которые были в наличии и были произведены другими фирмами. За короткий промежуток времени, она добилась впечатляющих результатов на рынке и лидерства в этом секторе.

Не смотря на все достижения своего конкурента, Apple начала укреплять свои позиции, продвигая продукцию преимущественно в сфере образования. В марте восемьдесят третьего года, у IBM появилось следующее поколение ПК – IBM XT (eXTra). Оно имело более расширенные возможности, чем старые модели. Успех этой компании на рынке, внедренная открытая архитектура, изобилие программ, сделанные непосредственно под MS-DOS, компоненты и идеи других фирм, авторские права и патенты, к сожалению, не принадлежали IBM.

Это в свою очередь подтолкнуло многие компании на собственную разработку ПК, совместимых программно IBM PC/XT. Эти компьютеры получили название IBM – совместимые. За совсем небольшое время, проведенное на рынке модели XT, завоевали его. Из-за хороших возможностей по расширению, а именно – восемь специальных гнезд для плат, возрастал спрос на компоненты. Занялись производством дешевых плат, многочисленные компании Азии. Они производили товары достаточного качества и главное, по сниженной цене.

Наличие дешевых и необходимые компонентов, а также высокий спрос на них и отсутствие у компании IBM патентов на ее архитектуру, привело к тому, что многие изготовители занялись собственной сборкой таких ПК. Они называются клонами IBM. Все это поспособствовало бурному росту и распространению персональных компьютеров.

• Справка. Аппаратная или программная совместимость означает, что если компьютеры совместимы программно, то любая программа, работающая на одном, будет работать и на другом. Тоже касается и деталей. Например, если вытащить видеокарту и переставить в другой ПК, она продолжит работать.

С наступлением августа восемьдесят четвертого, компания IBM начинает выпуск модели AT (Advanced Technology). Но уже в конце восемьдесят шестого, компания Intel наносит серьезный финансовый удар IBM, начав выпуск передового микропроцессора 80386. А еще через один год, компания Compaq пошла на опережение и начала выпуск IBM-совместимого ПК на основе 80386 процессора.

Несмотря на временные трудности, компания IBM весной восемьдесят седьмого года, приступила к выпуску совершенно нового семейства ПК – IBM PS (Personal System). Но в этот раз, компоненты готовые не использовались, компания попыталась применить свой собственный стандарт, запатентовав его. Но этот проект был подвержен провалу, и компания вернулась к первоистокам.

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.

Отечественные разработки

Из-за того что все революционные открытия, связанные с ЭВМ, происходили на Западе, история создания компьютеров в России и СССР оставалась в тени иностранных успехов. Связано это было еще и с тем, что разработка подобных машин контролировалась государством, в то время как в Европе и США инициатива постепенно перешла в руки частных компаний.

В 1964 году появились первые советские полупроводниковые ЭВМ «Снег» и «Весна». В 1970-е гг. в оборонной промышленности стали использоваться компьютеры «Эльбрус». Они применялись в системе противоракетной обороны и ядерных центрах.