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.
История создания компьютера
Слово «компьютер» означает «вычислитель» то есть устройство для вычислений. Потребность в автоматизации вычислений возникла очень давно. Многие тысячи лет назад использовались камешки, счетные палочки и подобные устройства. Более 1500 лет тому назад были изобретены так называемые счетные доски, их потомком являются всем известные счеты.
В 1642 году французский ученый, физик и философ Блез Паскаль изобрел счетную машину — механическое устройство для сложения чисел. Счетная машина Паскаля была им задумана еще в 1640 году. Работа над счетной машиной продолжалась около пяти лет, было изготовлено около пятидесяти различных моделей, и была завершена в 1645 году. В 1649 году Паскаль получил «королевскую привилегию» (патент), дающую право на изготовление и продажу машины.
Некоторое количество таких машин действительно было им изготовлено и продано. В дальнейшем было предложено множество различных конструкций механических счетных машин, однако широкое применение они получили только спустя 200 лет, в XIX веке, когда стало возможным их промышленное производство. Такие машины стали называть арифмометрами — они механизировали все четыре действия арифметики: сложение, вычитание, умножение и деление. Арифмометры и их развитие — электромеханические клавишные счетные машины применялись вплоть до 60-х годов прошлого столетия, когда им на смену пришли электронные микрокалькуляторы.
Механические вычислительные машины, о которых шла речь выше, были ручными, то есть требовали участия оператора в процессе вычислений. Для каждой операции нужно было ввести в машину исходные данные и привести в движение счетные элементы машины для выполнения операции. Время от времени нужно было считывать и записывать полученные результаты и контролировать правильность хода вычислений.
Нельзя ли создать автоматическую вычислительную машину, которая осуществляла бы требуемые вычисления без участия человека? Первым поставил такой вопрос и сделал серьезные шаги в обосновании положительного ответа на него замечательный английский ученый, инженер и изобретатель Чарльз Беббидж, который попытался построить автоматическое вычислительное устройство (он назвал его аналитической машиной), работающее без участия человека — под управлением перфокарт.
Аналитическая машина не была построена, но Беббидж сделал более 200 чертежей ее различных узлов, около 30 вариантов общей компоновки машины и изготовил за свой счет некоторые устройства.
В конце XIX и начале XX века получили распространение так называемые счетно-аналитические машины, построенные на развитии идей Паскаля и Беббиджа. Для чтения перфокарт в них стали применять электроконтактные устройства, для привода вращения счетных колес применялся электродвигатель. В дальнейшем были сконструированы машины, в которых хранение чисел осуществлялась в двоичном виде при помощи групп электрореле. Айкен в США, Цузе в Германии и другие конструировали так называемые релейные машины, которые применялись вплоть до начала 60-х годов, конкурируя с уже появившимися тогда электронными вычислительными машинами.
Первая настоящая электронная универсальная вычислительная машина была построена в конце 1945 года; машина получила название ЭНИАК (ENIAC — Electronic Numerical Integrator and Computer, электронный цифровой интегратор и вычислитель). Это сооружение содержало свыше 18 тысяч электронных ламп и потребляло мощность около 150 кВт.
Начиная с 1944 года в работе над созданием электронных вычислительных машин принял участие один из крупнейших американских математиков Джон Фон Нейман. Он в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства», опубликованной в 1946 году совместно с Г. Голдстайном и А. Берксом высказал две идеи, которые используются в во всех электронных вычислительных машинах до настоящего времени: использование двоичной системы счисления и принцип хранимой программы. Хранение программы в памяти машины позволяет производить преобразования команд в процессе работы машины, что делает вычислительный процесс гибким.
Компьютеры 40 и 50 годов были очень большими устройствами и были очень дороги. Однако в борьбе за покупателей фирмы, производившие компьютеры стремились сделать свою продукцию компактнее и дешевле. В 1965 году фирма Digital Equipment выпустила первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью в 20 тыс. долларов. В дальнейшем с изобретением интегральных схем — чипов — появилась возможность еще более уменьшить размеры и удешевить компьютеры. В 1975 году был выпущен первый, коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Он стоил 500 долларов. Начался рост производства персональных компьютеров.
В 1979 году фирма IBM — мировой лидер в разработке и производстве больших компьютеров решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. В 1981 году новый компьютер под названием IBM PC был представлен публике.
Через несколько лет персональные компьютеры фирмы IBM стали ведущими на рынке. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IBM PC) составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.
Главным достоинством компьютеров IBM является так называемый принцип открытой архитектуры, то есть возможность собирать компьютер из различных блоков, присоединяя их к материнской плате при помощи стандартных разъемов — слотов. Это позволяет увеличивать объем памяти, устанавливать новые устройства для обработки изображений и т.д.
Современный персональный компьютер по своим возможностям превосходит первый, как первая электронная вычислительная машина превосходила счетную машину Паскаля. Однако есть области человеческой деятельности, где их мощности недостаточно. Это относится к обработке очень больших объемов информации в научных исследованиях, инженерных расчетах, создании видеофильмов. В этих случаях позволяют хранить и обрабатывать совершенно немыслимые объемы информации. Если персональный компьютер хранит сотен Гбайт информации и имеет скорость работы в сотни миллионов операций в секунду, то супер-эвм может хранить до тысяч Гбайт информации и обрабатывать ее со скоростью в несколько триллионов операций в секунду.
Для успешной работы на персональном компьютере необязательно знать его устройство. Однако лучше все-таки знать какие устройства входят в состав ПК, основные принципы их работы и характеристики. Это позволит сознательно использовать все технические возможности компьютера, совершенствовать его.
История компьютера для детей
Вся техника, существующая в мире, сделана руками человека. Она изобретена с конкретной целью: помочь людям выполнять какие-либо действия, в первую очередь те, которые человек не может осуществить своими силами. Сегодня мы не представляем свою жизнь без персонального компьютера. Однако мало кто помнит, когда именно компьютеры появились в нашей жизни.
С какой целью?
Одна из главных функций человеческого мозга – работа с информацией. Люди способны совершать в уме определенные математические действия: складывать, вычитать, умножать, делить и т.д. Основная трудность заключается в том, что человеческий мозг не может совершать подсчеты с очень большими числами. Чтобы выполнить эту задачу и были созданы первые компьютеры.
Далекие предки
Самым далёком предком современного ПК по праву считается первый калькулятор. Он был изобретён почти 400 лет назад, в далёком 17 веке, французским учёным Блезом Паскалем и получил имя своего создателя – «Паскалина». Аппарат Паскаля был первой попыткой человечества механизировать процесс вычисления, поэтому выполнял только два действия: сложение и вычитание чисел.
Через 30 лет изобретение Блеза Паскаля усовершенствовал немецкий математик Густав Лейбниц. На основе «Паскалины» он изобрел арифмометр, который осуществлял уже не два вычислительных действия, а четыре: сложение, вычитание, деление и умножение.
Предшественники
Непосредственными предшественниками современным персональных компьютеров по праву считаются ЭВМ – электронно-вычислительные машины. Первая ЭВМ была изобретена чуть более 80 лет назад в Германии немецким инженером Конрадом Цузе. Она получила название «Z1» и была экспериментальным образцом. Позже Цузе усовершенствовал свое изобретение и разработал ещё две модели ЭВМ: «Z2» и «Z3». Последняя по своим свойствам была максимально приближена к компьютеру в современном понимании.
Первый ПК
Первым персональным компьютером по праву считается «Марк I». В 1941 году он был разработан и построен в США математиком Говардом Эйкеном. По своим внешним параметрам «Марк I» лишь отдаленно напоминал современные ПК. Его корпус был собран из стекла и стали. Весил «Марк I» около 5 тонн, общая длина его проводов составляла порядка 800 км. За 3 секунды первый компьютер мог сложить или вычесть многозначные числа, на умножение и деление у него уходило от 6 до 15 секунд. Стоил «Марк I» 500 тысяч долларов.
От гиганта к лилипуту
После появления первого ПК компьютерная индустрия стала бурно развиваться во всем мире. Всего за 8 десятилетий она прошла путь от первого гиганта «Марка I» до современного ноутбука. В течение этого времени совершенствовались как внешние параметры компьютера (размер, вес, форма, составные части, материалы изготовления), так и его функции. Современные ПК предназначены не только для вычисления, но и для хранения и обработки больших объемов информации.
Дальше лучше
Несмотря на внешнее совершенство формы и достаточно богатую функциональность, современным компьютерам есть куда развиваться. Сегодня перед учёными стоит задача внедрить в персональные компьютеры искусственный интеллект, т.е. наделить их отдельными функциями человеческого мозга. Например, способностью рассуждать, творить, учиться на собственном опыте и т.д. Учитывая скорость развития компьютерных технологий в 21 веке, в ближайшие десятилетия эта задача может легко осуществиться. Ведь история ПК продолжает активно вершиться и сегодня.
Немного истории
Предками современного персонального компьютера считают механическую машину Блеза Паскаля и арифмометр Вильгельма Лейбница. Непосредственно термин «компьютер» впервые упоминается еще в 18 веке. Тогда данный термин применялся к любому механическому вычислительному прибору, который умел выполнять самые простые операции – сложение и вычитание.
Позже, в начале XIX века, изобрели более «умную» машину, которая могла решать даже простые уравнения. Еще позже смогли создать первую аналитическую многофункциональную машину, работающую при помощи перфокарт. Учитывая пристальное внимание ученых к этим устройствам, их модернизация проходила ускоренными темпами. В короткое время их оснастили электрическими реле и вакуумными лампами.
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
