История создания компьютеров разных поколений
Первые компьютеры появились после Второй мировой войны, когда открытия математиков и других ученых позволили воплотить в жизнь новый способ считывания информации. И хотя сегодня эти машины кажутся диковинными артефактами, именно они стали прародителями современных, привычных обывателю ПК.
Первым компьютером в современном понимании этого слова стало устройство «Марк I», созданное в 1949 году. Его уникальность заключалась в том, что он был полностью электронным, а в его оперативной памяти хранилась программа. Это достижение британских специалистов было большим рывком вперед в многовековой истории развития вычислительных машин. Манчестерский «Марк I» включал в себя трубки Уильямса и магнитные барабаны, которые и служили хранилищем для информации.
Сегодня, спустя много лет, история создания первого компьютера вызывает дискуссии. Спорным остается вопрос о том, какую именно машину можно назвать первым компьютером. Манчестерский «Марк I» остается самой популярной версией, хотя есть и другие претенденты. Один из них – EDSAC. Без этой машины история возникновения компьютера как изобретения была бы совершенно другой. Если «Марк» появился в Манчестере, то EDSAC создавался силами ученых из Кембриджского университета. Этот компьютер был введен в эксплуатацию в мае 1949 года. Тогда на нем была выполнена первая программа, которая возвела в квадрат числа от 0 до 99.
Манчестерский «Марк I» и EDSAC предназначались для конкретных программ. Следующим шагом в эволюции вычислительных машин стал Z4. Не в последнюю очередь устройство отличала драматичная история создания. Компьютер был создан немецким инженером Конрадом Цузе. Работа над проектом началась на завершающем этапе Второй мировой войны. Это обстоятельство сильно затормозило данную разработку. Лаборатория Цузе была уничтожена во время налета авиации противника. Вместе с ней было утеряно все оборудование и предварительные результаты длительной работы.
Тем не менее талантливый инженер не сдался. Изготовление было продолжено уже после наступления мира. В 1950 году проект наконец был завершен. Долгой и тернистой оказалась история его создания. Компьютер тут же заинтересовал Швейцарскую высшую техническую школу. Она выкупила машину. Z4 заинтересовал специалистов неспроста. Компьютер обладал универсальным программированием, то есть был первым многофункциональным устройством подобного типа.
Как ПК уменьшились в размерах
В 1968 году инженер НАСА Остин Рош, одержимый идеей создания персонального компьютера, на обычной скатерти клуба в Сан-Антонио набросал чертеж своего устройства. Именно эти наброски впоследствии легли в основу работы компании Computer Terminal Corp (CTC) по созданию самого первого персонального компьютера. Остин Рош был одним из двух основателей Computer Terminal Corp. Процесс реализации идей затянулся на пару лет: свой первый компьютер, получивший название Datapoint 2200, представила компания СТС в конце 1970 года. Информация хранилась на кассетах, на которых умещалось до 130 КБ данных. Оперативная память занимала 8 КБ.
Параллельно с СТС собственные разработки вела и компания Intel, которой было суждено совершить настоящий переворот в компьютерной сфере. Причем этому самому перевороту, как это часто бывает, человечество обязано случайности. Японская компания Busicom, посвятившая время своих сотрудников производству калькуляторов, заказала Intel сделать 12 микросхем для своих продуктов. То есть нужно было выполнить дюжину разных микросхем для разных же калькуляторов. Заказ был муторный и по меркам даже малого бизнеса — микроскопический. Поэтому лень в очередной раз выступила двигателем прогресса — специалисты решили сделать универсальный микропроцессор, который подошел бы ко всем моделям калькуляторов.
Так появился микропроцессор С4004. Спустя год Intel создал более сложный 8-разрядный микропроцессор, который стал основой первых массовых персональных компьютеров — в первую очередь компании СТС, которая в конце 1972 года была переименована в Datapoint. Эпоха ПК, занимавших несколько комнат, подошла к концу.
Основные этапы развития персонального компьютера
2.1. Компьютеры первого поколения
Первые компьютеры появились в начале 50-х годов прошлого века (до этого вычислительные устройства имели скорее научное, нежели прикладное значение), Это были ЭВМ так называемого первого поколения (сконструированные на лампах), но они уже могли хранить программы и использовали трансляторы. Первыми такими компьютерами стали UNIVAC I в Америке и БЭСМ в России, которые были ориентированы на решение сложных задач науки и техники[4].
2.2.Компьютеры второго поколения
Элементная база компьютеров 60-х годов начала переходить от ламп к полупроводниковым элементам. Размеры компьютеров значительно уменьшились, они стали дешевле и доступнее, появилось много алгоритмических языков (как универсальных, так и специализированных). В 1963 году Айвен Сазерленд разработал программу Блокнот, которую можно считать первым коммерческим проектом в области интерактивной компьютерной графики, в 1964 году Дугласом Энгельбартом было изобретено первое ручное устройство ввода — манипулятор «мышь», а в 1965 году компания IBM выпустила первый коммерческий графический терминал IBM 2250, созданный специально для конструкторов автомобильной промышленности[5].
2.3. Компьютеры третьего поколения
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. 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[6].
2.4. Компьютеры четвертого поколения
Начало 70-х ознаменовалось поистине революционными преобразованиями в элементной базе компьютеров: в 1971 году по заказу производителя калькуляторов компании Busicom корпорация Inlet разработала первый коммерчески доступный микропроцессор Intel 4004, открывший эру микропроцессоров и микрокомпьютеров. Появление первого цифрового микрокомпьютера MITS 816, доступного для персонального использования, относят к 1972 году (1). Но только в 1975 году в продажу поступил первый персональный компьютер массового производства Altair 8800, который имел все необходимое и даже был оснащен интерпретатором с алгоритмического языка BASIC. Как известно, этот интерпретатор написали Билл Гейтс и Поль Ален, так что 5 сентября 1975 года с тех пор считается официальным днем рождения компании Microsoft.
Первый персональный компьютер IBM появился тогда же, но был очень дорогим и неудобным в использовании, поэтому широкого распространения не получил. Первым полнофункциональным и, в выcшей степени успешно продаваемым персональным компьютером, стал Apple II, созданный Стивом Джобсом и Стивом Возняком годом позже. Именно этот компьютер положил начало тенденции всеобщей компьютеризации и сделал возможным применение компьютеров буквально во всех областях человеческой деятельности. К 1981 году относится и появление первых успешно продаваемых переносных микрокомпьютеров с экраном, дисководами и сумкой для переноса (то есть прообразов современных ноутбуков). Первым был Osborne 1 корпорации Osborne Computer Corp, а за ним последовала модель IBM 5155 (Personal Portable Computer). В это время также продолжала развиваться компьютерная графика. В 1976 году начались разработки по реализации цветной растровой графики, появились первые интегрированные текстово-графические дисплеи.
2.5. Компьютеры пятого поколения
Компьютеры пятого поколения отличаются от предыдущих главным образом широкими коммуникационными возможностями и повышением степени интеграции полупроводников элементной базы. В 1986 году магистральная сеть NSFNET объединила пять суперкомпьютерных центров, открыв широкому кругу исследователей доступ к мощным вычислительным ресурсам. В 2007 году компания Apple представляет iPhone. В июне 2010 года список самых мощных суперкомпьютеров возглавляет американский Cray Jaguar, за ним с небольшим отставанием следует китайский Nebulae. Оба этих высокопроизводительных суперкомпьютера могут выполнять более триллиона вычислений в секунду[8]. А в 2011 году в Китае запустили вдвое более мощный суперкомпьютер Tianhe-1. А в Японии создали систему с лаконичным названием K computer. Эта система показала втрое более высокую производительность по сравнению с китайской Tianhe-1.
Заключение
В процессе исследования истории развития персональных компьютеров было выяснено, что первые идеи современного компьютера заложил Ч. Бэббидж, т.к. он изобрёл эффективный способ сложения чисел по схеме со сквозным переносом, создал новые перфокарты в качестве постоянных носителей информации, предложил принцип функционирования универсальной вычислительной машины для расчетов в самых разных областях, сформулировал принципы условных переходов по результатам вычислений, предложил использовать устройства печати результатов по окончанию расчетов.
Первые компьютеры появились в начале 50-х годов XX века, но только в 1975 году в продажу поступил первый персональный компьютер массового производства Altair 8800. Первым полнофункциональным и, в выcшей степени успешно продаваемым персональным компьютером, стал Apple II, а первым переносной микрокомпьютер с экраном, дисководами и сумкой для переноса был Osborne 1. С середины 80-х начало значительно расти количество программ для домашнего применения. Появились развивающие и обучающие программы, а сеть Интернет, перекинувшись из США в Европу, начала быстро распространяться по всему миру.
А в 2007 году компания Apple представляет iPhone. Он и другие, так называемые смартфоны, демонстрируют тренд интеграции изначально отдельных устройств — таких как мобильный телефон, компьютер, цифровая камера — в одно многофункциональное устройство.
В 2010-2011 годах появляется ряд мощнейших суперкомпьютеров: Cray Jaguar, Nebulae, Tianhe-1, K computer. За 2011 год производительность самого мощного компьютера в мире выросла примерно в пять раз.
Таким образом, можно сделать вывод, что развитие и совершенствование персональных компьютеров не останавливается, а продолжает развиваться на все более высоком уровне.
Список используемых источников
- Глушаков С.В.,Мельничков И.В. Персональный компьютер: Учебный курс.- М.: «АСТ», 2008.
- Гутер Р.С., Полунов Ю.Л. Чарльз Бэббедж (1792-1871). М.: Знание, 1973.- 64 с.
- Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003.
- Могилев А.В., Пак Н.И. Информатика.- М.: ACADEMIA, 2009
- Раевский Ю.А. Информатика. Учебное пособие. Часть 1: История, развитие компьютерных технологий, современное состояние. – Хабаровск, 2009.
- Степаненко О.С. Персональный компьютер: Учебный курс. 2-е изд.- М.: Вильямс, 2002.
[1] Гутер Р.С., Полунов Ю.Л. Чарльз Бэббедж (1792-1871). М.: Знание, 1973.- 64 с.
[2] Раевский Ю.А. Информатика. Учебное пособие. Часть 1: История, развитие компьютерных технологий, современное состояние. – Хабаровск, 2009. – С. 18.
[3] Раевский Ю.А. Информатика. Учебное пособие. Часть 1: История, развитие компьютерных технологий, современное состояние. – Хабаровск, 2009. – С. 18.
[4] Раевский Ю.А. Информатика. Учебное пособие. Часть 1: История, развитие компьютерных технологий, современное состояние. – Хабаровск, 2009. – С.20.
[5] Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003.
[6] Раевский Ю.А. Информатика. Учебное пособие. Часть 1: История, развитие компьютерных технологий, современное состояние. – Хабаровск, 2009. – С. 22.
[7] Раевский Ю.А. Информатика. Учебное пособие. Часть 1: История, развитие компьютерных технологий, современное состояние. – Хабаровск, 2009. – С. 23.
Кто создал первый компьютер в России?
Советские разработчики впервые сконструировали компьютер в 1948 году. Придумал электронную счетную машину профессор Лебедев, в конструировании участвовали 20 инженеров и 10 помощников.
Отечественная машина занимала площадь в 60 кв.м. В ее конструкции присутствовало так много ламп и кабелей, что при запуске машина выделяла слишком много тепла. Инженерам даже пришлось разобрать часть крыши, чтобы свежий воздух охлаждал компоненты. Как называлась машина? Довольно незамысловато – МЭСМ.
МЭСМ
Компьютерный механизм был способен совершать до 3 тысяч вычислений в минуту. В конструкцию было встроено 6 тысяч ламп суммарным потреблением 25 кВт.
Сначала появился System/23 Datamaster
IBM System/23 Datamaster (Фото из Википедии)
На фото выше показан профессиональный компьютер IBM System/23 Datamaster. Выпускался с 1981 по 1985 год. Каковы его основные характеристики?
Процессор Intel 8085. Оперативная память 256 кб RAM (Random Access Memory – запоминающее устройство с произвольным доступом, куда можно записывать, стирать и перезаписывать информацию многократно при включенном компьютере) и 112 кб ROM (Read Only Memory – постоянное запоминающее устройство, в которое информацию можно записать один лишь раз до момента сборки персонального компьютера).
Для хранения данных использовались два 8-дюймовых дисковода. Это больше по размерам, чем «большие» дисководы на 5 дюймов или «маленькие» дисководы на 3 дюйма, которые нам удалось застать в нашей стране в эру первых персональных компьютеров.
Операционная система System/23 Datamaster – встроенный BASIC, и это еще не DOS (PC DOS, MS DOS), которая появилась позже. Клавиатура и монитор представляли собой единое целое, находились в одном корпусе.
Переход от System/23 Datamaster к IBM PC
Многие узлы в IBM PC скопированы с проекта System/23 DataMaster. Это связано с тем, что практически все сотрудники нового подразделения были задействованы в разработке компьютера DataMaster.
К примеру, были заимствованы общая электрическая схема и раскладка клавиатуры. Однако в DataMaster клавиатура была совмещена с монитором, что было очень неудобно.
Также, кроме прочего, использовалась аналогичная системная шина и контролер прерываний. Платы расширения, устанавливаемые на «материнскую» плату, изначально созданные для DataMaster, полноценно работали и в IBM PC.
В DataMaster использовался процессор 8085 (Intel). Он базировался на 8-разрядной шине данных и был способен адресовать только 64 килобайт памяти. Данных параметров уже было недостаточно. По этой причине разработчики перешли на процессор с индексом 8088, который использовал адресное пространство 1 мегабайт, а его внутренняя шина данных была 16-разрядной.
Внутренняя же шина персонального компьютера осталась 8-разрядной, что и позволило добиться полной совместимости с платами для DataMaster. Конечно, при этом скорость работы процессора несколько снижалась, так как он не мог работать полноценно с «быстрыми» 16-и разрядными командами.
Но главное было сделано – компьютер работал как единое целое, а именно, обеспечивалось единство аппаратного и программного обеспечения: hardware (содержимое компьютера, его «железо») и software (программное обеспечение компьютера, его программная начинка). Позже появился сленг, на котором это единение звучит более упрощенно, как общность «железа» и «софта», или по английски «hard & soft».
Технологии будущего
IBM создала транзисторы, подобные человеческому мозгу
В апреле 2013 года стало известно о том, что IBM нашла способ изготовления транзисторов, которые, объединенные в специальные схемы, могут полностью сымитировать работу человеческого мозга.
Новые транзисторы будут изготовлены из материалов с сильной корреляцией, таких как оксиды металлов, что позволит сделать схемы более мощными, но менее энергоемкими, заявили разработчики.
«Возможности к масштабированию стандартных транзисторов практически исчерпаны после «гонки» последних 50 лет», — заявил Стюарт Паркин (Stuart Parkin), сотрудник IBM Research. «Теперь мы должны рассматривать альтернативные устройства и материалы, которые будут работать принципиально по-другому», — добавил он.
Ученые пытаются найти способ изменения проводимости коррелирующих материалов на протяжении последних нескольких лет. Команда Паркина стала первой, которая осуществила преобразование оксидов металлов из изолированного в проводящее состояние с помощью оксидов ионов. Статью об этом методе команда недавно опубликовала в журнале «Science».
Теоретически, именно такие транзисторы смогут имитировать работу человеческого мозга, причем вычислительная мощность таких систем по сравнению с традиционными компьютерами «на кремнии» будет в миллионы разы выше.
Работа Intel над «компьютерным мозгом»
В мае 2012 года Intel в Израиле начала разработки в области создания «компьютерного мозга»: технологии, которая будет способна к самообучению. «Обучение машин имеет огромные перспективы» — заявила Джастин Раттнер (Justin Rattner), технологический директор Intel. «Несмотря на свое названием, смартфоны остаются немыми устройствами. Мой смартфон знает обо мне не больше, чем в тот день, когда я купил его», — добавил он.
По его словам, устройства нового типа будут вступать в более тесный контакт со своими владельцами. В рамках исследований, которые будут проводиться Intel Collaborative Research Institute for Computational Intelligence совместно со специалистами Technion в Хайфе и Hebrew University в Иерусалиме, планируется создать новые устройства, портативные компьютеры со специализированным программным обеспечением.
Разработки «компьютерного интеллекта» Intel будет осуществлять на базе нового исследовательского центра в Израиле, в развитие которого планирует инвестировать 15 млн долларов в ближайшие пять лет
Например, если владелец устройства будет постоянно забывать ключи дома, то первую неделю оно будет запоминать, где он обычно их оставляет, а на второй неделе начнет активно напоминать взять ключи перед уходом. Устройства такого типа станут доступны на рынке уже в 2014-2015 году, заявил Раттнер.
Муди Эден (Moody Eden), президент Intel Israel, также отметил: «В течение пяти лет все человеческие чувства будут доступны компьютерам, а через 10 лет транзисторов на одном чипе будет больше, чем нейронов в человеческом мозгу».
По словам Раттнера, Intel использует новые технологии этого плана в разработках для компании Adidas. Новая система Adidas будет определять, кто покупает обувь, женщина или мужчина, взрослый или ребенок, а затем показывать подходящие для покупателя модели.
Первый домашний компьютер массового производства за рубежом
В 1975 году в одном из выпусков журнала « Популярная электроника» появилась статья о новом компьютерном наборе — Altair 8800. В течение нескольких недель после появления устройства клиенты наводнили его производителя, компанию MITS, заказами. Машина была оснащена 256-байтовой памятью (расширяемой до 64 Кб) и универсальной интерфейсной шиной, которая превратилась в стандарт «S-100», широко используемый в любительских и персональных компьютерах той эпохи.
Altair 8800
«Альтаир 8800» можно было купить за 397 долларов. После покупки владельцу-радиолюбителю нужно было самостоятельно паять и проверять работоспособность собранных узлов. На этом трудности не заканчивались, предстояло еще освоить написание программ с помощью нулей и единиц. У Altair 8800 не было клавиатуры или монитора, жесткого диска и дисковода. Чтобы ввести нужную программу пользователь щелкал тумблерами на передней панели устройства. А проверка результатов осуществлялась путем наблюдения за лампочками, мигающими на передней панели.
А в 1976 году «на свет» появился первый компьютер Apple, разработанный и изготовленный вручную Стивом Возняком и рекламируемый его другом Стивом Джобсом как первый продукт компании Apple Computer Company. Apple 1 считается первым ПК, поставляемым в готовом виде.
Apple 1
На самом деле у устройства не было ни монитора, ни клавиатуры (предусматривалась возможность их подключения). Зато была полностью укомплектованная монтажная плата, на которой находилось 30 микросхем. У «Альтаир 8800» и других поступивших на рынок устройств и этого не было, их надо было собирать из набора. Первоначально у Apple 1 была почти «адская» цена в 666, 66 долларов, однако год спустя она была снижена до 475 долларов. Позже была выпущена дополнительная плата, которая позволяла записывать данные на кассетный магнитофон. Она стоила 75 долларов.
