История создания компьютера. От истоков до современности.
В далёком 1642 году французский учёный Блез Паскаль создал самую первую на тот момент цифровую машину , которой по силам было лишь выполнять операции сложения чисел. Спустя почти тридцать лет, в 1671 году, Готфрид Вильгельм фон Лейбниц спроектировал более сложную вычислительную машину, которая могла похвастаться уже не только функцией сложения, но и функцией умножения. В 1820 году была создана самая первая полнофункциональная вычислительная машина , которая обладала всеми четырьмя функциями: сложением, вычитанием, умножением и делением. Её разработал Чарльз Ксавьер Томас.
В 1812 году профессор математики Кембриджского университета – Чарльз Бэббидж предоставил общественности первый в мире механический компьютер. Позже, в 1833 году, Бэббидж разработал ещё более современный компьютер, который мог оперировать пятидесятизначными числами и сохранять до 1000 чисел в памяти. Этот компьютер получил название « Аналитической машины Бэббиджа ».
Шли годы и в 1942 году физик Джон В. Атанасов и Клиффорд Бери в университете штата Айова создали первую цифровую электронно-вычислительную машину, принцип работы которой был построен на вакуумных лампах . Эта вычислительная машина получила название от своих создателей – ABC (Atanasov-Berry Computer).
Инженеры Bell Laboratory – Джон Бардин и Уолтер Браттейн в 1947 году изобрели транзистор , основу всех современных микропроцессоров. Эти двое сотрудников компании Bell и Уильям Шокли (разработавший модель переходного транзистора) в 1956 году были награждены Нобелевской премией в области физики. Постепенно, производство вакуумных ламп было прекращено и им на смену пришли транзисторы, которые излучают намного меньше энергии и по своим характеристикам намного более долговечны.
В 1970 году совсем молодая на тот момент компания Intel (которая была создана в 1968-м) выпустила первую микросхему памяти ёмкостью 1 Кбит , которая по своим параметрам опередила всех существующих на тот период времени конкурентов. Уже спустя год появился 4-разрядный микропроцессор Intel 4004, содержащий 2300 транзисторов. Его стоимость была 200 долларов и он мог выполнять 60 тысяч операций в секунду . По прошествии ещё одного года был выпущен приемник 4-разрядного процессора – Intel 8008, разрядность которого увеличилась вдвое. В 1981 году на рынки поступил 16-разрядный процессор Intel 8086, ставший хитом продаж того времени.
Все 80-е годы XX века Intel выпускала всё более совершенные процессоры: 286 , 386 , 486 и, наконец, в 1993 году линейку Intel пополнил известнейший процессор всех времён и народов — Pentium, содержащий 3,1 млн . транзисторов и выполнял 90 млн. операций в секунду .
В 1995 и 1997 годах появились модификации процессора Pentium – Pentium Pro и Pentium II соответственно. Последний содержал уже 7,5 млн. транзисторов . Позднее, в 1999 году, процессор Pentium II был доработан, в него добавили инструкции SSE (Streaming SIMD Extensions) и выпустили на конвейер с этикеткой Pentium III . На сегодняшний день, помимо процессора Pentium 4 на рынке появились совершенно новые: двух, трёх и четырёх ядерные процессоры, которые во много раз быстрее своих прототипов прошлого. И теперь больше нет такой мощной монополии со стороны Intel, а ей на пятки наступает уже совсем другая компания – AMD и то, какая из конкурирующих фирм выйдет победителем из этой гонки современных технологий, никто не сможет предсказать.
Но вернёмся назад, в 1975 год, в котором на суд общественности был предоставлен самый первый персональный компьютер , разработанный IBM. Это компьютер имел память ёмкостью 16 Кбайт, встроенный в корпус дисплей на 16 строк по 64 символа на каждой и кассетный накопитель DC-300. Но стоимость такой «новинки» была огромной – 9 000 долларов, поэтому большой популярности она не получила.
К 1980 году на рынке была практически монополия со стороны Apple II, но к началу следующего, 1981 года, IBM сделала рискованный шаг – предоставление компьютера с открытой архитектурой , что позволяло совершенно сторонним разработчикам делать различные компоненты для компьютера IBM PC (напомним, что во всех предыдущих компьютерах невозможно было сменить видеокарту, процессор и пр. на модель от другого производителя). И с тех пор, все персональные компьютеры, которые были выпущены за последние практически 30 лет, можно смело называть IBM PC-совместимыми.
Нулевое поколение. Механические вычислители
Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.
В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.
В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.
Все для фронта
Вторая мировая война повлияла и на развитие ЭВМ. В декабре 1943 году компания Tommy Flowers представила засекреченную машину под названием «Коллос», которая помогала британским агентам взламывать шифры немецких сообщений. Это был первый полностью электрический программируемый компьютер. О его существовании широкая общественность узнала лишь в 70-х годах. С тех пор ЭВМ привлекли внимание не только ученых, но и министерств обороны, которые активно поддерживали и финансировали их разработку.
Насчет того, какой цифровой компьютер считать первым, идут споры. В 1937-1942 годах профессор Айовского университета Джон Винсент Атанасов и Клифф Берри (аспирант) разрабатывали свой компьютер ABC. А в 1943-1946 Дж. Преспер Эккерт и Д. Мокли, ученые Пенсильванского университета, построили мощнейший ENIAC весом в 50 тонн. Таким образом, Атанасов и Берри создали свою машину раньше, но поскольку она так никогда и не была полностью функционирующей, то часто звание «самый первый компьютер» достается ENIAC.
Интегральные схемы
В 1961 при компании был создан отдел оптимизации IBM тщательно изучающий деятельность компании, предложивший план по созданию ЭВМ на микроэлектронике. Через два года началось серийное производство.
В 1971 год запомнился тем, что компания Intel выпустила одноименную микросхему 4004. Благодаря быстрому развитию микропроцессорного оборудования началось развитие компьютеров.
Создателями первого подобия современного компьютера стали американские ученые: Стивен Джобс и его товарищ Стив Возняк. В 1976 в родительском гараже Джобсов был собран первый ПК, названый «Apple-I». Чтобы достать все необходимые компоненты для первого устройства, Джобс продал свою машину. Молодые парни собрали первый PC без корпуса и клавиатуры. Чуть позже появился «Apple-I I». Из года в год компьютеры совершенствовались, и видоизменились до нынешнего технического состояния.
История развития компьютеров
Сегодня мы с тобой начинаем изучать компьютер. Ты узнаешь, что это такое, откуда он появился, для чего используется и как работает. Но сначала немного истории.
Давным-давно, тысячи лет назад, у человека появилась необходимость вести подсчёты. Связано это было с развитием экономики — производства продовольственных и непродовольственных товаров, а также торговых отношений. Известно, что считали тогда на счётах, носивших название «абак». Внешне они отличались, но принцип работы на них — ведение подсчётов — был одинаков.
И считали на абаках почти до (XVII) века. Но потребность в более сложных и быстрых расчётах росла. С (1614) по (1623) год появляются такие устройства, как Палочки Непера, логарифмические таблицы, логарифмические линейки, механические арифмометры.
В (1623) году Вильгельм Шиккард придумал свои «считающие часы» — первое механическое устройство, выполнявшее (4) арифметических действия (арифмометр).
Это дало толчок развитию вычислительной техники: Блез Паскаль создал свою «Паскалину» в (1624) году, Готфрид Вильгельм Лейбниц — арифмометр Лейбница и двоичную систему счисления.
Следующие значительные изобретения в области вычислительной техники произошли лишь в (XIX) веке. Тогда, в (1804) году, Жозеф Мари Жаккар придумал и использовал в своих изобретениях перфокарты, которые без значительных изменений будут инструментом хранения и ввода информации в устройства вплоть до (2012)(!) года, как это ни удивительно.
Принцип записи информации на перфокарты был прост: записанные данные — отверстие, а пустая ячейка — нет отверстия.
А на заре своего существования перфокарты и перфоленты использовались для механических устройств: ткацкий станок, делающий вышивку на ткани согласно узору на перфокарте; механические пианино и т. п.
В (1832) году русский изобретатель Семён Корсаков применил перфокарты в своих «интеллектуальных машинах», предназначавшихся для поиска информации. Это были прообразы современных баз данных и экспертных систем.
С (1832) года по начало (XX) века совершались попытки спроектировать и создать программируемую «аналитическую машину». Этим в разное время и независимо друг от друга занимались Чарльз Бэббидж и Перси Лудгет .
На протяжении (50)–(60) лет (XX) века в результате научных открытий, развития как гражданских, так и военных технологий создавались и вычислители-компьютеры.
Первое поколение компьютеров (ламповое) было основано на архитектуре фон Неймана. Если кратко описать идею фон Неймана, то заключалась она в том, чтобы хранить данные и инструкции в одной памяти. Представителем первого поколения был Mark (I) . До Mark (I) тоже были созданы различные компьютеры: серия компьютеров Z Конрада Цузе, Colossus , Model K от Bell Labs и Джорджа Стибица, ABC Джорджа Атанасова и Клиффорда Берри, ENIAC Джона Мокли. Все они содержали в себе те или иные инновации, но первое поколение компьютеров началось с Mark (I) — он сочетал в себе большинство передовых на тот момент разработок.
Второе поколение компьютеров появилось после изобретения в (1947) году транзистора — радиоэлектронного компонента, выполненного из полупроводникового материала и имеющего три контакта. Особенностью транзистора оказалась его универсальность — использовать его можно для преобразования сигналов, их генерирования, усиления или коммутации. Кроме того, транзистор гораздо прочнее вакуумных ламп, которые использовали в первом поколении, и работает дольше.
Кроме увеличения надёжности и скорости работы использование транзистора позволило уменьшить габариты компьютеров. Если первое поколение компьютеров строилось на электронных лампах и занимало иногда по несколько комнат, то размеры компьютеров второго поколения уменьшились до размеров письменного стола.
За (50)–(60)-е годы (XX) века в области вычислительной техники было сделано очень много открытий, прорывов, изобретений. Совершенствовались как процессоры компьютеров, так и периферийные устройства. Магнитная лента начинает вытеснять перфокарту и перфоленту из сферы носителей информации.
Создание третьего поколения компьютеров ознаменовало появление интегральных схем . Идея состояла в интеграции (объединении) множества электронных компонентов в одном монолитном, целом кристалле полупроводника.
Четвёртое поколение начало своё развитие в (1969) году с реализации предложения Тэда Хоффа, сотрудника компании Intel, о создании центрального процессора на одном кристалле. То есть вместо использования нескольких интегральных схем Хофф предложил использовать одно устройство (своего рода интегральная схема интегральных схем) для выполнения всех операций: арифметических, логических, управления. Это устройство получило название микропроцессор .
Это нововведение позволило в дальнейшем Стиву Возняку (сооснователь компании Apple) собрать первый массовый домашний компьютер, а чуть позже и первый массовый персональный компьютер.
Кто придумал персональный компьютер?
Несмотря на то что этот вопрос вызывает множество споров, всё же первым микрокомпьютером принято считать Altair-8800, созданный Эдвардом Робертсом в 1975 году на основе микропроцессора Intel 8080. У него ещё не было ни монитора, ни дисковода, ни клавиатуры, а его обладателям приходилось осваивать язык программирования и электронику, чтобы собрать тысячи мелких деталей в функционирующий механизм. Но самой большой проблемой было отсутствие постоянного запоминающего устройства: на Альтаире было невозможно ничего сохранить.
Тем не менее, стоил он всего 439 долларов, поэтому позволить себе новинку мог практически каждый. Хотя ни покупатели, ни продавцы толком не понимали, зачем нужен такой агрегат, но все точно знали, что за ним будущее современных технологий.
Так и произошло. Молодые энтузиасты Пол Ален и Бил Гейтс записали для Альтаира универсальный язык программирования Бейсик, значительно упрощающий составление программ, а также смогли оборудовать компьютер дисководом с гибким магнитным диском. Вскоре они основали компанию Microsoft, которая быстро выросла в мирового гиганта в сфере программного обеспечения.
«Компьютер – это самый удивительный инструмент, с каким я когда-либо сталкивался. Это велосипед для нашего сознания».
Стив Джобс, 1990 г.
Следующий рывок в развитии PC сделали Стив Джобс и Возняк в 1976 году. В окружении гаражной романтики, многочисленных плат и микросхем юные гении трудились над легендарным Apple. Чтобы собрать средства для запуска компании, Джобс продал свой микроавтобус, а его коллега и единомышленник – калькулятор, который стоил бешеных денег. Но их мечте всё же удалось осуществиться. Они создали устройство, действительно предназначенное для людей. В нём уже имелся набор средств для работы с текстами, электронные таблицы и базы данных, а год спустя для первого «яблочного» продукта была выпущена даже игра Star Trek на кассете.
Вслед за Apple в 1981 году появился на свет IBM PC, который впервые в истории представлял собой не единое устройство, а отдельные легко заменяемые модули, которые собирались по принципу детского конструктора. Он стал стандартом персонального компьютера и открыл новый этап в развитии рынка высоких технологий благодаря своей открытой архитектуре. Теперь большие и маленькие IT-компании могли не просто создавать его клонов, но и качественно улучшать технологию. С того момента ёмкость оперативной памяти PC выросла в сотни тысяч раз, а количество цветов на дисплее – в миллионы. Однако создатель IBM Марк Дин уверен, что персональные компьютеры всё же повторят судьбу виниловых пластинок.
Что ж, это уже решит история, а пока на пороге время развития квантовых компьютеров – нового типа вычислительных машин, которые смогут решать задачи, непосильные даже для самых мощных современных устройств.
