Какими были первые компьютеры и из чего сделаны
Сегодня мы уже не можем представить жизнь без компьютеров. Каждый шаг в современном мире связан с компьютерами: на работе, в государственных учреждениях и дома. Как и когда появился самый первый компьютер?
История началась ещё в далёких сороковых годах. Какой бы плохой ни была Вторая мировая война, но именно она дала мощный толчок для развития техники, и именно в те годы родились и реализовались первые идеи компьютеров (compute – вычислять, англ.).
Поначалу компьютеры занимали огромное пространство, потребляли много энергии и имели очень ограниченную функциональность. Мониторов ещё не было, а для отображения информации или обратной связи использовали ламповые панели.
Первые компьютеры ХХ века
Несмотря на то, что первая разработка была создана ещё очень давно, полноценный компьютер собрали только в 1938 году. Миру была представлена самая первая электромеханическая двоичная машина, а изобрел её Конрад Цузе, ученый из Германии.
Назвал он этот компьютер Z1, но в тот же год было построено ещё одно устройство, эмулирующее действия человека, которое следовало определённому алгоритму указаний, а все полученные результаты отображались на бумажной ленте. Назывался этот аппарат машиной Тьюринга, так как изобрёл её ещё один ученый – Алан Тьюринг.
Так кто придумал первый компьютер?
Родоначальником принято называть именно Чарльза Бэббиджа, который увлекался вычислительными науками с молодого возраста. На основании многолетних трудов он изобрел механизм, способный выполнять сложения разностным методом. Его разработка состояла из множества громоздких шестеренок.
Чарльз Бэббидж
Аппарат путем применения десятичных схем счисления выдавал точный результат в течение минуты. Разработчик Чарльз Бэббидж за свои труды был вознагражден Британской субсидией, общая сумма дотаций составила 17 000 фунтов стерлингов. Эти деньги были пущены на модернизацию аппарата, однако финансирования не хватило для завершения новых проектов.
- Конрад Цузе – разработчик первого электромеханического программируемого аппарата.
- Джон Атанасов – разработал электронный непрограммируемый компьютер.
- Алан Тьюринг – создал универсальную техническую схему.
- Джон Мокли – сконструировал первую ЭВМ.
- Джон фон Нейман – описал архитектуру (устройство хранение информации), которая стала базовой для всех современных компьютеров.
Год появления первого персонального компьютера
История персонального компьютера, казалось бы, тесно связана и даже неразделима с историей ЭВМ, но все же у каждого устройства свой путь развития, хотя одно без другого в принципе существовать не могло бы.
Изначально компьютер или электронно-вычислительная машина были недоступны простому пользователю ввиду их больших размеров и невероятно высокой цены. К тому же первые ЭВМ были ориентированы совсем на другие цели, отличные от целей рядового пользователя. ЭВМ использовали в основном военные, конструкторские бюро и другие государственные и частные организации.
В 1968 году советский инженер Горохов Арсений Анатолиевич получил патент на «Устройство для задания программы воспроизведения контура детали» или как назвал его сам изобретатель – «Программируемый прибор интеллектор». Согласно чертежам и описанию, указанному в патенте, «интеллектор» содержал материнскую плату, память, устройство ввода и видеокарту – составляющие современного ПК. Однако в связи с тем, что ученому так и не удалось выбить деньги для создания прототипа своей машины, устройство так и осталось лишь чертежом и описанием к нему на бумаге.
Точную дату появления первого реально работающего персонального компьютера обозначить трудно, так как в 1970-х годах их стали собирать любители. Это стало возможным благодаря развитию соответствующей элементной базы, появлению первых микросхем и микропроцессоров.
Лишь в 1975 году появился первый серийный персональный компьютер – Альтаир 8800. Хотя его трудно назвать законченной вычислительной машиной (Альтаиры выпускались как конструкторы из отдельных блоков и модулей, наподобие «собери сам»), все же он позиционировался именно как персональный компьютер.
Первой законченной вычислительной системой для широких масс, которую можно считать прообразом современного персонального компьютера, стала в 1976 году машина Apple I новообразованной одноименной фирмы. И хотя с Apple I не шел в комплекте монитор, все основные составляющие за исключением компьютерной мыши были при нем. Уже через год в 1977 году появляется другая более совершенная машина, оснащенная собственным монитором – Apple II.История жесткого диска
В средине 1981 года компания IBM выпускает персональный компьютер IBM 5150, закладывая тем самым фундамент для целой линии совместимых между собой компьютеров IBM PC. В том же году первый персональный компьютер появляется на просторах Советского Союза. Электроника НЦ-8010 стал первым советским компьютером, заложившим фундамент для целой серии совместимых машин под общим названием Электроника НЦ. Кстати, Электроника была создана исключительно из отечественных комплектующих, хотя последние были аналогами зарубежных микросхем. Позже стали выпускаться такие модели как «Агат», «БК-0010», «Корвет», «УКНЦ». Очень популярным у отечественных пользователей стал персональный компьютер ZX Spectrum. Семейство же компьютеров ЕС ПЭВМ было совместимо с их зарубежными аналогами – компьютерами IBM PC.
Первый персональный компьютер, использовавший компьютерную мышь, появился в 1983 году. Это была разработка также компании Apple – машина именовалась Apple Lisa. Хотя модель не стала очень популярной, а некоторые аналитики считают, что она стала абсолютно провальной из-за слишком высокой цены, Lisa заложила основы программного и аппаратного обеспечения следующего поколения персональных компьютеров.
В 1984 году Apple выпускает свой самый успешный персональный компьютер – Macintosh, слава которого не угасла и по сей день. Макинтош, по сути, стал прообразом и родоначальником всех персональных компьютеров, которые выпускаются и сегодня.
История жесткого диска
Винчестер представляет собой устройство хранения данных с вращающимися внутри дисками. И хотя современная электроника, в частности мобильные устройства, переходят на твердотельную память, винчестер или как его еще называют «жесткий диск» оставил вполне существенный след в истории развития компьютерной техники и его историю нужно обязательно рассказать.
Жесткий диск – удивительное устройство, созданное с использованием множества технологий и благодаря множеству предшествующих его появлению открытий в электронике. Но все открытия и устройства хранения данных, которые были созданы до появления винчестера, мы рассматривать не будем, а затронем лишь те события, которые касаются непосредственно жесткого диска. Тем более, что его история несколько необычна, так как касается истории появления целых компании в области создания компьютерной техники.
Первое запоминающее устройство, которое с уверенностью можно назвать типичным жестким диском увидело свет 4 сентября 1956 года. Именно тогда компьютерный гигант IBM представил миру небольшой шкаф IBM 350 RAMAC, высотой 1,7 м и шириной 1,5 м, в котором на одной оси были установлены 50 дисков из ферромагнитного материала. Диски диаметром 61 см каждый, были покрыты защитной краской. Скорость их вращения на шпинделе достигала 1200 об/мин. Не удивительно, что только электрический привод этой «адской» машины весил 1,5 кг. Емкость первого диска составляла целых … 4,4 Мб, что по тем временам было просто невероятно.
Понятно, что при таких размерах IBM 350 RAMAC не мог стать массово выпускаемым продуктом. Тем не менее, аж до 1979 года компания удерживала первенство в области создания дисковых устройств для хранения данных. Инженеры именно этой компании в 1961 году додумались до идеи, что считывающие головки могут подниматься и парить над поверхностью дисков только лишь за счет потока воздуха.
Лишь в 1979 году у IBM появился конкурент в лице вновь созданной компании Seagate Technology – одного из известнейших производителей жестких дисков в наше время. Да и то, создателем и первым идейным вдохновителем компании стал бывший инженер IBM Алан Шугарт, принимавший непосредственное участие в создании 350 RAMAC. Не смотря на это, именно Seagate в 1980 году удалось создать и выпустить на рынок первый в мире серийный жесткий диск. Первая модель компании называлась ST-506. При объеме в 5 Мб она имела размер в диаметре всего 5,25 дюйма.
В 1981 году, всего через год, Seagate выпускает следующую модель ST-412 объемом 10 Мб. Невероятный по тем временам объем хранимой информации и весьма скромные размеры позволили новому диску оставить достаточно заметный след в истории компьютерной техники. Именно ST-412 использовался в персональных компьютерах, ставших впоследствии легендарными – IBM PC/AT и IBM PC/XT. Видимо давний конкурент компания IBM решила сосредоточиться на создании персональных компьютеров, уступив рынок комплектующих более молодым компаниям.
Примечательно, что и Seagate Technology также не удалось полностью захватить рынок жестких дисков. Она оставалась лидером в этой области лишь последующие 9 лет. В 1990 году другая, известнейшая сейчас компания Western Digital стала вполне успешно конкурировать на этом рынке. Созданная в 1971 году, изначально компания специализировалась на разработке и производстве компьютерных чипов. Кстати чипы именно этой компании в 1981 году стояли на жестких дисках Seagate. Специалисты Western Digital также участвовали в разработке стандартов передач данных SCSI и ATA (IDE).
Вообще, если посмотреть историю жесткого диска, то уже через 4 года после выхода на рынок первого ST-412 начался настоящий бум развития и создания винчестеров. Многие компании, специализирующиеся на производстве электронных компонентов и бытовой электроники переориентировались для создания жестких дисков. Не удивительно, ведь именно в то время стремительно развивались и сами персональные компьютеры. Их постоянно расширяющийся рынок не мог оставить в стороне, компании, которые имели все ресурсы для разработки и создания компьютерных комплектующих.
Современные жесткие диски – это небольшие эргономичные и достаточно надежные устройства. Но даже сейчас не исключены их поломки. Существует много сервисов восстановление данных с жесткого диска в Москве и других городах, которые могут восстановить утерянную информацию даже с полностью «убитого» диска.
История сервера
Сервер представляет собой некое электронное устройство, предназначенное для обслуживания доступа к ресурсам локальной или глобальной сети (файлам, данным, базам, приложениям и т.д.). Историю сервера нельзя описать лишь последовательностью конкретных дат, так как изначально их функции выполняли большие ЭВМ (мейнфреймы), затем персональные компьютеры, а потом – снова отдельные вычислительные системы.
До появления персонального компьютера в конце 70-х годов прошлого столетия, функции устройств, предназначенных для обработки и перераспределения данных, выполняли мощные электронно-вычислительные машины, которые занимали пространство от нескольких комнат до целых зданий. Их называли мейнфреймы, что в переводе с английского звучит как «основная стойка». Управляли мейнфреймами операторы через подключенные к ним клавиатуры и алфавитно-цифровые дисплеи.
Проблема использования мейнфреймов в качестве аналогов современных серверов заключалась в том, что их производители (Hitachi, IBM, Amdahl и другие) использовали свои собственные, ни с чем не совместимые протоколы обмена данными. Пользователям приходилось выбирать одного единственного производителя и пользоваться только его «железом» и программным обеспечением. Естественно, что взаимодействие различных серверов для обеспечения более широкой сети обмена данными было в принципе невозможно.
С появлением первых персональных компьютеров пользователи стали постепенно уходить от использования больших ЭВМ, применяя в качестве серверов удобные ПК. Более того, совместимость большинства персональных компьютеров между собой позволила пользователям организовывать сети и взаимодействовать между собой.
Однако дальнейший рост количества персональных компьютеров, использующих в качестве серверов, по сути, такие же персональные компьютеры, привел к тому, что вычислительных мощностей последних стало катастрофически не хватать. Относительно слабые машины уже не справлялись с все время увеличивающимися потоками данных. Пришлось снова задуматься о переходе на централизованное управление перераспределением информации.
Изначально первые серверы в их теперешнем виде, появившиеся в конце 80-х годов прошлого столетия, выполняли роль хранилищ данных. Они так и назывались – файловые серверы. Пользователь посредством файловых серверов мог не только удаленно хранить свои данные, но и обмениваться ими с другими пользователями, подключенными к этой же сети.
С развитием глобальной сети Интернет появились телекоммуникационные серверы. Первый интернет-сервер заработал 6 августа 1991 года. Тогда же был утвержден единый стандарт для интернет страниц – WWW (World Wide Web). К ноябрю следующего года сеть Интернет насчитывала уже 26 серверов. Они представляли собой достаточно мощные на тот момент вычислительные машины, которые работали автономно, не требуя постоянного присутствия человека.
В конце 1993 года количество интернет-серверов перевалило за 200 единиц, а к началу 1995 года их стало неисчисляемое количество. Современные серверы, такие как IBM System x3850 и другие оперируют десятками и сотнями терабайт информации в секунду.
Твердотельный диск или SSD-накопитель не имеет ничего общего с геометрической фигурой, благодаря которой он получил свое название. И если обычные жесткие диски действительно состоят из нескольких накопителей в форме диска, вращающихся вокруг оси, то твердотельный диск – это массив микросхем памяти (прямоугольных, а не круглых), которые управляются контроллером. И хотя это достаточно новый компонент компьютерной техники, в его истории есть несколько интересных моментов.
Первым SSD-накопителем можно считать устройство хранения информации, созданное американскими инженерами из компании StorageTek в 1978 году. Оно было выполнено на полупроводниковых ОЗУ (RAM) микросхемах памяти, которые использовались в первых полупроводниковых компьютерах. Накопитель лишь поверхностно напоминал современные твердотельные диски, а его технические характеристики даже в то время не были большим достижением. Тем не менее, именно StorageTek открыла миру новый тип накопителя, и именно с этой модели началось их развитие.
Более совершенный SSD-диск был создан лишь спустя 4 года. Его производителем стала известная в то время компания Cray, специализирующаяся на производстве суперкомпьютеров для военных и промышленности. В производство было запущено сразу 2 модели: Cray1 и Cray2, отличавшихся скоростью передачи данных – 100 Мб/сек и 320 Мб/сек соответственно. Их емкость в 8, 16 и 32 разрядных слов покажется смешной современному пользователю ПК, но на то время (1982 год) это было не абы какое достижение инженерной мысли.
В 1995 году, спустя почти 13 лет свою лепту в историю развития твердотельного диска внесла военная промышленность в лице израильской компании M-Systems. Полупроводниковый накопитель, использующий flash-память, изначально предназначался исключительно для обеспечения нужд военных и мог работать даже при экстремальных температурах, сильных вибрациях и перегрузках, при которых обычная техника ломалась уже через пару минут.
В 2007 году, спустя почти 12 лет, известный производитель компьютеров и комплектующих компания Asus выпустила нэтбук с твердотельным накопителем емкостью 4 Гб.
Еще через год в 2008 году южнокорейская компания Mtron Storage Technology представила миру действительно стоящую замену, популярным тогда, как собственно и сейчас, традиционным жестким дискам. Новый накопитель имел объем 128 Гб и мог считывать и записывать информацию со скоростью 260 и 240 Мб/сек.
Спустя еще год в продаже начали появляться целые линейки твердотельных дисков емкостью от 128 до 512 Гб. Первый SSD-накопитель, перешагнувший порог в 1 Тб появился в конце того же 2009 года благодаря компании OCZ Technology.
Линейки, таблицы и монограммы
Сложные расчеты потребовались в xvii веке. Это время, когда необходимость сложных математических операций стала жизненно важна. Возникла потребность в работе с многозначными числами.
В период с 1614 по 1623 в свет вышли совершенно новые типы вычислителей:
- логарифмическая линейка;
- логарифмические таблицы;
- возникновение механических арифмометров;
- палочки Непера.
В 19 веке, взяв за основу логарифмы и логарифмические линейки появился их графический аналог – номограммы. Они использовались для проведения расчетом совершенно разных функций.
Логарифмические таблички
В 1614 мир узнал определение логарифмов и их значения. Непер решил заменить сложное умножение на простое сложение. Для этого он при помощи спецтаблиц сопоставил геометрические и арифметические прогрессии. Первая считалась исходной. Деление в этом случае автоматические заменяется на более простое и понятное человеку вычитание.
Логарифмические таблицы расширялись и уточнялись другими математиками. Задействованы в научных и инженерных решениях более трех веков. Не выходили из «моды» до изобретения компьютеров и современных калькуляторов.
Линейки
Стоит обратить внимание и на такой элемент, как логарифмическая линейка. Создается путем нанесения соответствующей шкалы. Это – один из механических вычислителей.
Приближенная к упомянутой конструкции теорию предложил астроном Эдмунд Гюнтер в начале 17 века. Он сказал, что можно на линейку нанести логарифмическую шкалу, а затем посредством двух циркулей складывать и вычитать их.
Но в 1622 Уильям Отред опубликовал усовершенствованную логарифмическую линейку в «Кругах пропорций». Она была:
- круговой – при первом выпуске;
- прямоугольной – после 1633.
Далее устройство делали более совершенным. Для этого создавали «движки», разметки по обе стороны, добавляли шкалы Уингейта, отмечали часто задействованные числа. В середине 19 века «девайс» оснастили бегунком.
Использовали такие линеечки несколько поколений инженеров и других мастеров. На их базе созданы следующие вычислители:
- артиллерийская линейка;
- линейка Дробышева;
- навигационная;
- кардиологическая;
- офицерская.
А еще появились навигационные расчетчики. Логарифмические линейки в будущем заменили карманные, привычные современному человеку калькуляторы.
Номограммы
С развитием рассматриваемых машин в мире появлялись разные приспособления для проведения тех или иных подсчетов. Пример – номограммы. Это – простейшие вычислители. Для них требуется:
- шкала;
- линейка (координатная сетка тоже годится);
- циркуль.
Дополнительные вспомогательные элементы обычно не задействованы. Результаты просматриваются визуально, после чего фиксируются на бумаге. Для умножения и деления наносится логарифмическая шкала рядом с обычной, после – используется циркуль. Так получают вычислитель.
Теория номографических построений разработана французский математиком Лаланном в 1843. Она опирается на теории Оканя, который впервые внедрил понятие «номограмма». В России с соответствующей темой впервые работал Герсеванов, после – Глаголев. Он создал первую советскую номографическую школу.
Арифмометры
Плоды человеческих трудов должны быть зафиксированы в истории. Так, развивая механику и прочие науки, люди научились создавать вычислительные устройства различной сложности. В 1623 Вильгельм Шиккард разработал первый арифмометр – «Считающие часы». Он умел выполнял всего 4 математических действия. Работало приспособление за счет звездочек и шестеренок.
Далее появились машины Паскаля и Лейбница. Последний раскрыл человечеству, что такое двоичная система счисления. На ней основаны современные компьютеры. Но до 1940-х многие разработки (включая те, что делал французский учены Чарльз Бэббидж) основывались на сложной в реализации десятичной системе.
В 1820 появилась новая вещь для вычислений. Она получила название арифмометра Томаса. Умела:
- вычитать;
- делить;
- умножать;
- складывать.
В 1945 Штаффель воссоздал счетную машину, которая дополнительно вычисляла квадратные корни. Арифмометры, которые начали считать десятичные числа, применялись на практике до 1970.
