История развития компьютеров

 

 

 

Факультет прикладной информатики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Информатика»

на тему

«История развития компьютеров»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………...3

 

Нулевое поколение……………………………………………………..4

 

Предшественники компьютера………………………………………..5

 

Первые компьютеры…………………………………………………....7

 

Персональные  компьютеры……… .………………………………….10

 

Современные компьютеры……………………………………………..11

Типизация по назначению……………………………………………....12

Ноутбук…………………………………………………………………..13

Заключение…………………………………………………………….…14

 

Приложение……………………………………………………………….15

 

Список литературы………………………………………………………. 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

    Люди с давних лет стремятся облегчить свою жизнь, изобретая «умные» механизмы и машины. Используя их прежде всего для сложных математических расчетов, необходимых повсюду: строительство дома, создание нового  оружия или инструментов. Наконец, математические расчеты постоянно требовались для развития науки.

  Работа современных компьютеров сводится к математическим вычислениям. Поэтому компьютеры долгое время так и называли — электронно-вычислительные машины (ЭВМ). В наше время  компьютеры используются не только для расчетов, но и для создания текстов и иллюстраций, для просмотра фильмов и управления другими машинами. Вся информация хранится в компьютере в виде цифр, причем всего двух: 0 и 1. Таким образом, самые разнообразные данные превращаются в числа, а работа с числами — это вычисления. Само слово «компьютер» (computer) в переводе с английского значит «вычислитель».

         Прогресс в вычислительной технике не может не восхищать. Всего за 50 лет быстродействие ЭВМ увеличилось в миллион раз при существенном уменьшении размеров и энергопотребления этих умных машин. Сегодня производство компьютеров – крупнейшая отрасль промышленности, и объемы здесь таковы, что только персональных машин продано уже более миллиарда. Столь бурное развитие имеет свою причину и замечательную историю.

    Сейчас  трудно  представить себе, как можно обойтись без компьютера. Еще до 70-х годов вычислительные машины были доступны лишь узкому кругу специалистов, а их применение оставалось под грифом секретности и мало известным широкой публике. Но в 1971 году произошло событие, которое кардинально изменило ситуацию и с  мимолетно превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей(ПК). В том, бес всякого сомнения, знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из американского городка шт. Калифорния, выпустила свой первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем – персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до ученых и инженеров.

  На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности и назначения, наконец, различных поколений и цель данного реферата узнать историю развития компьютеров.

 

Нулевое поколение

 87 год до н. э.— в Греции был изготовлен «антикитерский механизм» — механическое устройство на базе зубчатых передач, представляющее собой специализированный астрономический вычислитель.

 1492 год — Леонардо да Винчи в одном из своих дневников приводит эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубцовыми кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено только в XX веке, всё же реальность проекта Леонардо да Винчи подтвердилась.

 1623 год — Вильгельм Шиккард, профессор университета Тюбингена, разрабатывает устройство на основе зубчатых колес («считающие часы») для сложения и вычитания шестиразрядных десятичных чисел. Было ли устройство реализовано при жизни изобретателя, достоверно не известно, но в 1960 году оно было воссоздано и проявило себя вполне работоспособным.

1630 год — Ричард Деламейн создаёт круговую логарифмическую линейку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предшественники компьютера

      В 1642году  Блез Паскаль(французский математик, физик, литератор и философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики) изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел, что послужило отправной точкой в развития технологий(рис. 1) .Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла выполнять лишь два действия: складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие последующие изобретения в области вычислительной техники.

    Следующим не мало важным этапом в развитии вычислительной техники был результат немецкого математика и философа Готфрида Вильгельма Лейбница,ведь, именно он высказал в 1672 году идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию. Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры.

     В 1812 году английский математик Чарльз Бэббидж начал работать над так называемой разностной машиной, которая должна была вычислять любые функции, в том числе и тригонометрические, а также составлять таблицы. Свою первую разностную машину Бэббидж построил в 1822 году и рассчитывал на ней таблицу квадратов, таблицу значений функции и другие таблицы. Однако из-за нехватки средств эта машина не была закончена, и сдана в музей Королевского колледжа в Лондоне, где хранится и по сей день. Но эта неудача не остановила Бэббиджа, и в 1834 году он приступил к новому проекту – созданию Аналитической машины, которая должна была выполнять вычисления без участия человека (рис.2). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстии (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).С 1842 по 1848 год Бэббидж упорно работал, расходуя собственные средства. К сожалению, он не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени. Но заслуга Бэббиджа в том, что он впервые предложил и частично реализовал, идею программно-управляемых вычислений. Именно Аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера.

    Карл Томас, основатель и директор двух парижских страховых обществ в 1818 году сконструировал счетную машину, уделив основное внимание технологичности механизма, и назвал ее арифмометром. Уже через три года в мастерских Томаса было изготовлено 16 арифмометров, а затем и еще больше. Таким образом, Томас положил начало счетному машиностроению. Его арифмометры выпускали в течение ста лет, постоянно совершенствуя и меняя время от времени названия.

  Начиная с XIX века, арифмометры получили очень широкое применение. На них выполнялись даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала даже особая профессия – счетчик – человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций. Но многие расчеты производились очень медленно, т.к. при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а скорость его работы весьма ограничена. Первые арифмометры были дороги, ненадежны, сложны в ремонте и громоздки. Поэтому в России стали приспосабливать к более сложным вычислениям счеты. Например, в 1828 году генерал-майор Ф.М.Свободской выставил на обозрение оригинальный прибор, состоящий из множества счетов, соединенных в общей раме. Основным условием, позволявшим быстро вычислять, было строгое соблюдение небольшого числа единообразных правил. Все операции сводились к действиям сложения и вычитания. Таким образом, прибор воплощал в себе идею алгоритмичности.

   Одно из последних  принципиальных изобретений в  механической счетной технике  было сделано жителем Петербурга  Вильгодтом Однером. Построенный Однером в 1890 году арифмометр фактически ничем не отличается от современных подобных ему машин. Почти сразу Однер с компаньоном наладил и выпуск своих арифмометров - по 500 штук в год. К 1914 году в одной только России насчитывалось более 22 тысяч арифмометров Однера. В первой четверти XX века эти арифмометры были единственными математическими машинами, широко применявшимися в различных областях деятельности человека. В России эти громко лязгающие во время работы машинки получили прозвище «Железный Феликс».

 

 

 

 

 

 

 

Первые  компьютеры

 

     В 40-х годах XX в. несколько групп исследователей повторили попытку Бэббиджа на основе техники XX в. — электромеханических реле. Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и приоткрыли его идеи заново. Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941 г. построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы. А в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IВМ американец Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием Марк-1. Он уже позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра) и реально использовался для военных расчетов.

    Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недостаточно надежно. Поэтому, начиная с 1943 г. в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ЕNIАС (рис.3) на основе электронных ламп. Этот монстр содержал десятки тысяч электронных ламп и релейных переключателей. Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем Марк-1. Большую часть времени этот компьютер простаивал, а сам расчет после этого мог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.

  ENIAC – второй в мире электронный калькулятор – работал в Пенсильвании в 1943 – 1946 годах. Он еще не был компьютером в современном смысле этого слова, и смена «программы», по которой  происходят вычисления, производились с помощью переключаемых проводов. Этот вычислитель, состоящий  из 18000 электронных ламп, использовали в основном  для расчета траекторий ракет.

  Чтобы упростить и убыстрить  процесс задания программ, Мочли  и Экерт стали конструировать  новый компьютер, который мог  бы хранить программу в своей  памяти. В 1945 г. к работе был привлечен математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров. И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман (рис.4). Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.

  Пятидесятые годы - годы расцвета компьютерной техники, годы значительных достижений и нововведений как в архитектурном, так и в научно - техническом отношении. Отличительные особенности в архитектуре современной ЭВМ по сравнению с неймановской архитектурой впервые появились в ЭВМ первого поколения. 
Сильным сдерживающим фактором в работе конструкторов ЭВМ начала 50 - х г. г. было отсутствие быстродействующей памяти.

  В нашей стране в 1948 г. проблемы развития вычислительной техники становятся общегосударственной задачей. Развернулись работы по созданию серийных ЭВМ первого поколения. 
В 1950 г. в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) организован отдел цифровых ЭВМ для разработки и создания большой ЭВМ. В 1951 г. здесь была спроектирована машина БЭСМ (Большая Электронная Счётная Машина) , а в 1952 г. началась её опытная эксплуатация.

   В 1951 г. фирмой Ferranti начат серийный выпуск машины " Марк-1". А через 5 лет фирма Ferranti выпустила ЭВМ ’’ Pegasus ’’, в которой впервые нашла воплощение концепция регистров общего назначения (РОН) . С появлением РОН устранено  различие оказался не один, а несколько регистров - аккумуляторов между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста.

  В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп. Такие компьютеры были достаточно большими, дорогими и ненадежными. В 1948 г. были изобретены транзисторы, заменившие электронные лампы. Это привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и повышению их надежности. Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50- х годов(рис.5), а к середине 60- х годов были созданы и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини компьютер РDР-8.  В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться чипами. В 1968 г. фирма Вurroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количество транзисторов, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год, что и обеспечивает постоянное уменьшение стоимости компьютеров и повышение быстродействия. СССР в те же годы выпускал только не только стационарные ламповые ЭВМ для наведения истребителей-перехватчиков, но и портативные полупроводниковые ЭВМ «КУРС», предназначенные для обработки радиолокационной информации.

   В  1964 году IBM анонсировала System/360 – первое семейство универсальных программно-совместимых компьютеров и периферийного оборудования. Элементной базой семейства «360» были гибридные микросхемы,  и новые модели стали считать машинами третьего поколения.

   Приоритет в  изобретении интегральных схем, ставших элементной базой ЭВМ третьего поколения, принадлежит американским ученым Д. Килби и Р. Нойсу. Массовый выпуск интегральных схем начался в 1962 году, а в 1964 начал быстро осуществляться переход от дискретных элементов к интегральным.

   Первая массовая  серия машин на интегральных элементах стала выпускаться в 1964 году фирмой IBM. Эта серия, известная под названием IBM-360, оказала значительное влияние на развитие вычислительной техники второй половины 60-х годов. Она объединила целое семейство ЭВМ с широким диапазоном производительности, причем совместимых друг с другом. Машины стало возможно связывать в комплексы, а также без всяких переделок переносить программы, написанные для одной ЭВМ, на любую другую из этой серии.

   В СССР первой серийной ЭВМ на интегральных схемах была машина «Наири-3», появившаяся в 1970 году. Со второй половины 60-х годов Советский Союз совместно со странами СЭВ приступил к разработке семейства универсальных машин, аналогичного системе ibm-360.

   В рамках третьего  поколения в США была построена уникальная машина «ИЛЛИАК-4», в составе которой номинальное быстродействие составило 200 миллионов операций в секунду.