Історія та розвиток комп’ютерної техніки та обчислювальних машин

План

Вступ

Від механічних калькуляторів до електронних машин

Той хто нам заважає, той нам і допоможе

Найдавніші комп'ютери: механічні рахівниці

Перші комп'ютери, які працювали на електриці

Комп'ютери у час вдосконалення

Комп'ютер - сучасне досягнення в інформаційних технологіях

Висновок

Використана література

Вступ

Людина завжди прагне прогресу: більшість механізмів і інструментів. Вони розширили її фізичні здібності і збільшили свободу в просторі і часі. А тепер, коли ми навчилися збільшувати силу руху, швидкість ніг, гостроту зору, тонкість слуху, нам стало чогось не вистачати.

Так! Нам потрібно інструмент для підсилення інтелекту. Так і з'явився комп'ютер. Він розширив свободу розумову і духовну, розширив границі свідомості, досягнення колективного розуму і навіть більше - внести в нього свій особистий інтелектуальний вклад:

Головним інструментом автоматизації слугують комп'ютери разом з відповідними алгоритмічними і програмними забезпеченнями. Подібно тому, як винайдення двигунів і роботів відкрило еру комплексної автоматизації праці, поява комп'ютерів і засобів штучного інтелекту зробило те ж саме у відношенні розумової діяльності людини. Тому сучасний етап науково-технічного прогресу часто називають комп'ютерною революцією. Знайомство з інформатикою і можливостями комп'ютерного інтелекту сьогодні необхідне практично кожній людині. У Великій енциклопедії термін «інформатика» визначається як «наукова дисципліна, вивчаюча структуру і загальні якості наукової інформації, а також закономірності її виникнення, перетворення, передачі і використання в різних сферах людської діяльності». Там же відмічено, що інформатика тісно пов'язана з обчислювальною технікою. Поява потужних комп'ютерів і їх широке використання для опрацювання інформації привело до необхідності змінити визначення поняття «інформатика». Сьогодні комп'ютерна інформатика розглядається як новее наукове направлення, пов'язане з автоматизованим опрацюванням інформації. Воно охоплює представлення даних і знань в пам'яті комп'ютера і їх використання для автоматизації процесів програмування, проектування, управління і багато іншого.

Від механічних калькуляторів до електронних машин

Комп'ютери пройшли довгу дорогу розвитку. Сьогодні в деяких книжках можна найти спогади про те, що прапрадідусям комп'ютерам був абак. Це не зовсім так, оскільки всі відомі рахівниці, і абак - скоріше інструмент для запам'ятовування чисел, як для вичислення. Ніяких навіть механічних операцій на абак, ні рахівниця проводити не можуть. З таким успіхом можна загинати пальці або малювати палички на аркуші паперу. Справжнім предком комп'ютера біли всім відомі механічні годинники. Це дійсно інструмент, який може рахувати без участі людини. Правда, годинник відраховує не числа, а час, але з точки зору механіки ніякої різниці не має. Уже всередині ХХ ст. були годинники, здатні не тільки рахувати хвилини і години, а й володіючи можливістю програмування, щоб у потрібну хвилину розбудити господаря мелодійним передзвоном дзвінків. Перші ЕОМ з'явилися після ІІ світової війни, і вони були такі далекі від сучасних комп'ютерів, як абак від механічного годинника. В ті роки ніхто не думав про те, що колись зможе допомогти людині в інтелектуальній діяльності. Його назначення тільки утилітарним - розрахунок артилерійських таблиць.

Параметри знаряддя, властивості заряду і маса заряду, умови роботи, висота над рівнем моря, відстань до цілі і кут до підвищення ствола - все це впливає на точність попадання. Для кожного типу снаряд і снарядів необхідні були великі обчислення. Перші ЕОМ дозволили спростити працю тисячі обчислювачів роками без перевтомлювань.

Той хто нам заважає, той нам і допоможе

До початку 60-х рр. у світі вже робили тисячі ЕОМ, але комп'ютерами в сучасному розумінні цього слова вони так і не були. Ці машини працювали за програмами, закладеними програмістами і по закінченні роботи не давали результатів. Ні про яке оперативне управління і тим більше спілкування з такою машиною іще не мало бути й мови. Головною задачею програмістів було зробити програму безпомилковою, щоб вона могла бути успішно закінченою. Розуміється це вдавалося далеко не завжди, у програмістів було два запеклі вороги - скидання комп'ютера і зависання програми. Із скидання все зрозуміло - це вихід програми із ладу в результаті якої не будь помилки. Зависання - це теж вихід із ладу, але іншого виду. Якщо в програмі є помилка, буває так, що комп'ютер виконує одну і ту саму операцію безмежне число разів. Із сторони це виглядає як нібито комп'ютер нічого не робить (“завис”), а насправді він напружено працює, хоча абсолютно безрезультатно. “А чи не можна використати зависання для якоїсь корисної справи ?” - задумались інженери. Перемогти “зависання” можна тільки можна перервати роботу комп'ютера, наприклад, виключивши блок живлення. А якщо, зробити зависання спеціально? Для цього в програмі потрібно зациклити щоб вона постійно поверталась до свого початку. А що, якщо переривати комп'ютер не включаючи живлення а натиском на якусь спеціальну клавішу? А що, якщо таких спеціальних клавіш буде багато? Тоді комп'ютер зможе запам'ятати якою клавішею його зупинити. Дайте такому комп'ютеру 100 перериваючих клавіш і він зможе зрозуміти всі букви алфавіту, цифри, розділові знаки, багато іншого. Тоді, як під час роботи комп'ютера в нього можна вводити тексти, обробляти їх і видавати результат.

Найдавніші комп'ютери: механічні рахівниці

Найпершу механічну рахівницю, яка мала практичне застосування (вона складалася з набору ричажків і коліщат), винайшов у 1642 р. французький математик Блез Паскаль. Щоб скористуватися таким приладом потрібно було набрати два числа на лицевій панелі, повернути ручку і тоді машина проводила об числення введених у неї чисел, але множити або ділити вона ще не могла. У 1832 р. англійський математик і винахідник Чарльз Бебідж сконструював першу програмну рахувальну машину, яку він назвав аналогічною машиною. Особливість цієї машини полягала в тому, що для виконання операцій їй була потрібна не людина а набір інструкцій. Такі інструкції представляли собою визначений візерунок дірочок на карточках-перфокартах. Вони стали прикладом перших обчислювальних програм. Нажаль цю аналітичну машину не вдалося довести до робочого стану.

Перші комп'ютери, які працювали на електриці

Ідею Бебіджа після створення програмуючої обчислювальної машини вчені скористалися в 30-40-х рр. ХХ ст. Але замість великої кількості механічних деталей, які потрібно було машині Бебіджа, вчені змусили працювати в обчислювальних машинах електрику (перша програмуюча машина у 1805 р. була створена інженером Жозефом-Марі Жаккаром, ткацький станок, який міг створювати на тканині різноманітні візерунки із шовкових ниток різного кольору. Саме прекрасне у винохідці було те, що станок створював візерунки на тканині по інструкції, яка представляла собою карточку з дірочками, розміщеними у ви значеному порядку. Ці карточки-інструкції і були першими порограмами. Для кожного малюнка своя перфокарта).

Електро-обчислювальні машини (ЕОМ) мали запам'ятовувати цифри та іншу інформацію і зберігати її у своїй пам'яті. Для цієї цілі використовувалися переключателі, які називались “реле”. Їх контакти закривались або розкривались при проходженні по них електричного струму. У кінці 30-х рр. в американському Гарварді був створений “Марк - 1” - це комп'ютер з великою кількістю реле, здібний складати, вичитати, множити і ділити дуже великі числа для виконання кожної обчислювальної операції. Йому потрібно було близько 4 секунд.

Комп'ютери у час вдосконалення

1. Напівпровідниковий транзистор

У перших ЕОМ основними робочими елементами були електричні лампи, або вакуумні електричні трубки. На зовнішній вигляд вони були схожі на електричні лампи. Вони включалися і виключалися під дією електричних сигналів, але при роботі сильно перегрівались і часто виходили з ладу. Наступним кроком уперед в обчислювальній техніці стало створення у 1948 р. напівпровідникових транзисторів. Вони виконували такі ж функції, що і електронні лампи, але вони значно менші по розміру (трохи більші за горошину), надійніші в експлуатації і більш стійкі. До того ж вони використовували набагато менше електроенергії і були дешевші у виробництві. Таким чином стало можливим створення ЕОМ. Менших розмірів і з більшими швидкодіями. В 60-ті рр. їх вже використовували в приватних компаніях і державних установах. З'явилися ЕОМ різних типів, деякі з них розмірами як кімната. Дістали назву “Велике ЕОМ”, інші ті, що менші і могли поміститися на столі і дістали назву міні-ЕОМ.

2. Кремнієва мікросхема

Поява інтегральних схем, або кремнієвих чіпів, в 70-ті рр. ХХ ст. означало ще один великий етап в розвитку ОТ. ЕОМ стали ще більш компактними і дешевими. Оскільки інтегральна схема здатна замінити тисячі інтегральних транзисторів і зменшується вона на поверхність кремнієвого стану площею близько 10 кв. мм.

ЕОМ до того часу стали на стільки невеликими і дешевими, що більшість людей стали думати чи не купити б їм настільки корисну машину. Оскільки основні інтегральні схеми для ЕОМ за свій мініатюрний розмір дістали назву мікропроцесори, і номер покоління ОМ дістали приставку “мікро”, а по українському стали найчастіше називати просто комп'ютерами. Однією із перших вдалих розробок, придатних для рішення щоденних задач у домашніх умовах, стали “Епл” (“Apple”), з'явившись на ринку у 1977 р.

3. НВІС (технологія)

У 80-ті рр. електронники розробили технологію НВІС (технологія створення над великих інтегральних схем). Одна така інтегральна схема включає в себе десятки тисяч транзисторів і всі вони розміщуються на кристалі кремнію, меншого за людський ніготь. Так був створений домашній комп'ютер. Іншим словом ПК (персональний комп'ютер) скорочене позначення цього терміна по англійському - ПК. Під час створення більшості сучасних комп'ютерів використовувалася технологія НВІС у порівнянні з першими ЕОМ. Сьогоднішні машини видаються чудом техніки. І прогресс у даній області все прискорюється. Тому витягуючи із коробки тільки, що куплений комп'ютер, можете думати, що він уже майже застарілий.

Комп'ютер - сучасне досягнення в інформаційних технологіях

Сучасне життя важко зараз уявити без такої новинки наукового прогресу, як комп'ютер. Ця новинка інформаційних технологій стрімко увірвалась в наше життя, швидкими темпами витісняючи раніше винайдені досягнення людства, при чому такими ж самими швидкими темпами весь час змінюючись і удосконалюючись. А розпочиналось все так: 1941 Конрад Цузе побудував перший в світі діючий релейний двійковий комп'ютер Z3 з програмним управлінням. В 1946 році видатний американський вчений-статистик Джон Тьюкі (радник п'яти президентів Сполучених Штатів) запропонував назву БІТ (BIT - абревіатура від BInary digiT). Тьюки обрав біт для позначення одного двійкового розряду, здатного приймати значення 0 або 1. У 1948 році введений в дію перший в світі комп'ютер з програмою, що зберігається - "Манчестерський Марк-1 ", створений англійськими вченими Томом Кілбурном (Tom Kilburn) і Фредді Вільямсом (Freddie Williams) з Манчестерськрго університету. Джей Форрестер запатентував пам'ять на магнітному осерді. Уперше така пам'ять застосована на машині Whirlwind-1. Вона являла собою два куби з 32х32х17 осердям, яке забезпечувало зберігання 2048 слів для

16-розрядних двійкових чисел з одним розрядом контролю парності. У цій машині була уперше використана універсальна неспеціалізована шина (взаємозв'язки між різними пристроями комп'ютера стають гнучкими) і як системи введення-висновку використовувалися два пристрої: електронно-променева трубка Вільямса і пишуча машинка з перфолентою (флексорайтер). Фірма IBM випустила свій перший промисловий комп'ютер IBM 701, який являв собою синхронну ЕОМ паралельної дії, утримуючу 4000 електронних ламп і 1200 германиевых діодів. В Масачусетському технологічному інституті був розроблений перший експериментальний комп'ютер на транзисторах ТХ-0 (в 1955 році він уведений в експлуатацію).

З'явився перший накопичувач на магнітній стрічці, пристрій IBM 726.Щільність запису становила 100 символів на дюйм, швидкість 75 дюймів за секунду. Фірма IBM випустила вдосконалений варіант машини IBM 701.IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, в ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися в формі з плаваючою комою. Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, яка в архітектурному плані наближалася до машини другого і третього поколінь. У цій машині вперше булла застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-висновку. Фірмою IBM були розроблені плаваючі магнітні головки на повітряній подушці. Винахід дозволив створити новий тип пам'яті - дискові запам'ятовуючі пристрої. Це - перший жорсткий диск. Він був 24", вміщав 5 Мбайт даних і коштував більше за мільйон доларів.

Перші ЗУ на дисках з'явилися в машинах IBM 305 і RAMAC-650. Остання мала пакет, що складається з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, які оберталися з швидкістю 1200 про/міна. На поверхні диска розміщувалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна.

У моделі IBM 350 RAMAC уперше з'явилася пам'ять на дисках (алюмінієві намагнічені диски діаметром 61 см). Японська корпорація NEC розробила перші японські комп'ютери NEC-1101 і 1102.Bell Labs створила пристрій (деяка подібність модему) для передачі даних по телефонних лініях.

Е.В.Евреїновим і Ю.Косаревим запропонована модель колективу

обчислювачів і обгрунтована можливість побудови суперкомп'ютерів на принципах паралельного виконання операцій, змінної логічної структури і конструктивної однорідності. Співробітник Стенфордського дослідницького центра Дуглас Енгельбарт (Douglas (Doug) Engelbart) продемонстрував роботу першої миші. В 1964 році фірма IBM оголосила про створення шести моделей сімейства IBM 360 (System 360), що стали першими комп'ютерами третього покоління. Моделі мали єдину систему команд і відрізнялися один від одного об'ємом оперативної пам'яті і продуктивністю. IBM розробила першу підсистему дискової пам'яті IBM RAMAC 305. Вона мала місткість всього 5 Мбайт на 50 двухфутовых пластинах. Інший спільний проект IBM і групи користувачів SHARE розробка нової мови програмування, що об'єднує можливості обробки наукових даних і рішення бізнесу-задач. Назвали його PL/1 (Programming language - універсальний программно - орієнтований). Створений на фірмі IBM. У грудні 1968 року була організована конференція Полом Сеффо (Paul Saffo), професором історії Стенфордського університету і оракулом комп'ютерних технологій. На цій конференції була незвичайна демонстрація.

Відеопотік, що направляється по радіоканалу з Альто, освітлював основні моменти роботи Девіда Енгельбарта в Стенфордськом дослідницькому інституті (SRI - Stanford Research Institute). Були показані наріжні камені новоїінформаційної ери: Інтерактивне програмування, спільне використання баз даних, відеоконференції, навігація у віртуальних просторах, прототип віконного інтерфейсу. Під егідою Агентства по перспективних дослідженнях МО США (ARPA) почалася розробка і впровадження глобальної військової комп'ютерної мережі, зв'язуючої дослідницькі лабораторії на території США. 29 жовтня 1969 року прийнято вважати вдень народження Мережі. У цей день була зроблена сама перша, правда, що не цілком вдалася, спроба дистанційного підключення до комп'ютера, що знаходився в дослідницькому центрі Стенфордського університету (SRI), з іншого комп'ютера, який стояв в Каліфорнійськом університеті в Лос-Анджелесі (UCLA). Віддалені один від одного на відстань 500 кілометрів, SRI і UCLA стали першими вузлами майбутньої мережі ARPANet. Випробування першої черги ARPANet зайняли всю осінь 1969 р. Потім до мережі підключили ще два вузли: Каліфорнійський університет Санта-Барбари (UCSB) і Університет штату Юту (UTAH). Саме ці чотири організації розподілили між собою основні функції по створенню компонентів першої в історії Wide Area Network:

* UCLA-проведення вимірювальних випробувань;

* SRI-створення інформаційного центру;

* UCSB-розробка математичного апарату;

* UTAH перші роботи по трьохмірній графіці.

Проведення випробувань стало можливе завдяки тому, що до 1 вересня 1969 р. компанія BBN (Bolt, Baranek і Newman) виготувала перші примірники пристрою IMP (Interface Message Processor), що забезпечує зв'язок між комп'ютерами по телефонних каналах. Хроніка цих днів детально викладена в інтерв'ю з Гвинтом Серфом його іноді називають "батьком" Інтернету "Як з'явився Інтернет" (How the Internet Came to Be). Фірмою Intel (США) створений перший мікропроцесор (МП) - логічний пристрій, що програмується, виготовлений по технології СБИС.

Автором мікропроцесора Intel-4004 - багатокристальної схеми, що містить всі основні компоненти центрального процесора, був Едвард Хофф.

Процесор 4004 був 4-бітний і міг виконувати 60 тис. операцій в секунду. Фірма IBM випустила перший гнучкий магнітний диск. Колектив під керівництвом Алана Шугарта вигадує перший, восьмидюймовий

флоппі-диск (місткістю 80 Кбайт). Молоді американці Стів Джобс і Стів Возняк організували підприємство по виготовленню персональних комп'ютерів "Apple" ("Яблуко"), призначених для великого кола непрофесійних користувачів. Apple-1: з цієї незграбної скриньки починався шлях до зірок. Продавався Apple 1 по вельми цікавій ціні - 666,66 долари. За десять місяців вдалося реалізувати біля двохсот комплектів.У 1977 році були запущені в масове виробництво три персональних комп'ютери: Apple-2,

TRS-80 і PET.Apple-2 являв собою досить дорогий (1300$ без монітора і касетного магнітофона) комп'ютер, але був виконаний на небаченому до цього технічному рівні. Це була машина для користувачів. Вона містила процесор 6502 і мінімальне число мікросхем (розташованих на одній друкарській платі), зашите в ПЗУ програмне забезпечення - обмежену операційну систему і Basic, 4 Кбайт ОЗУ, два ігрових електронних пульта, інтерфейс для приєднання до кассетного магнітофона і система кольорової графіки для роботи з кольоровим монітором або звичайним телевізором.

В кінці літа 1981 року в засобах масової інформації було оголошено про випуск корпорацією IBM "своєї самої компактної і недорогої комп'ютерної системи - IBM Personal Computer". Зазначалося, що "сконструйована спеціально для застосування в бізнесі, в школі і будинку, ця проста у використанні система продається по ціні всього 1565 доларів", причому "пропонується безліч вдосконалених можливостей, а з додатковим програмним забезпеченням можуть використовуватися сотні популярних прикладних програм". Уперше на напівофіційному рівні було застосоване словосполучення Personal Computer (PC), що стало незабаром так популярним у всьому світі.

В березні 1989 р. Чи Тім Бернерс - (Tim Berners-Lee)з CERN запропонував керівництву цього міжнародного європейського наукового центра концепцію нової розподільної інформаційної системи, яку назвав World Wide Web. Свої міркування він виклав в проекті Гіпертекст, направлених керівництву CERN. Він вважав, що інформаційна система, побудована на принципах гіпертекста, повинна об'єднати всю безліч інформаційних ресурсів CERN, яка складалася збази даних звітів, комп'ютерної документації, списків поштових адрес, інформаційної реферативної системи, наборів даних результатів експериментіві т.п. Гіпертекстова технологія повинна була дозволити легко "перестрибувати" з одного документа в інший. У 1990 році ці пропозиції були прийняті, і проект стартував. У березні 1996 року фірма Intel уперше представила інформацію про технологію MMX (Matrix Math Extensions [instruction set] - набір команд для розширення матричних математичних операцій), спочатку Multimedia Extension [instruction set] - набір команд для мультимедіа-розширення. Дана технологія корпорації Intel реалізована в 1997 році в процесорах Pentium для підтримки мультимедіа.

Висновок

Ось і закінчилась наша екскурсія в світ комп'ютерних технологій. Ми познайомились з основними, але далеко не всіма, поняттями, ідеями і досягненнями в цій захоплюючій області. Стало очевидним те, що спочатку здавалось неймовірним або сумнівним. Зокрема, ми переконались, що вже сьогодні комп'ютерна інформатика стала потужним інструментом, здатним полегшити нам вирішення багатьох складних завдань. Якщо пригадати, що ще 20-30 років тому назад громіздкі ЕОМ розміщувались в спеціальних обчислювальних центрах і обслуговувались лише операторами-професіоналами, то теперішні потужні компактні комп'ютери забезпечують спеціалістам широчезний доступ до автоматизованих банків даних і знань, а діапазон ефективного використання комп'ютерів з їх новітніми технологіями зростає з кожним днем.

Хочеться сказати, що комп'ютерні ігри, які є розвагами як для дорослих, так і дітей, і якими небезпідставно невдоволені батьки тих дітей,що бездумно проводять весь свій вільний час у світі нереальних героїв, є досить часто початком самого серйозного програмування. Мультимедійні програми комп'ютера дають нам можливість якісно відновити музику, показувати кіно і мультфільми, приймати і показувати телевізійні передачі, використовувати лазерні диски ( CD ROM ), на яких можна знайти безодню найцікавішої інформації. До наших послуг подорожі по бібліотеках і музеях всього світу, вивчення мов, історії, літератури і медицини, заняття музикою, художнім малюванням і архітектурою. «Cерйозні» програми допомагають фахівцям у роботі над текстами, у діловодстві і бухгалтерії, математичних, інженерних або фінансових розрахунках, конструюваннях и проектуваннях. Комп'ютерні технології зробили можливими нереальні раніше речі. Тепер люди можуть випробовувати на міцність ще не зроблені автомобілі і літаки, придумувати спецефекти для фантастичних фільмів,відправлятися у тривимірні віртуальні світи, спілкуватися з колегами або просто людьми багатьох країн світу через Інрернет, відчуваючи себе громадянином всієї планети. Комп'ютери полегшують нам виконання повсякденних завдань: рахують гроші в касах магазинів, ставлять діагнози хворим, заказують квитки на поїзд, допомагають писати листи тощо.

Знайомлячись з останніми досягненнями науки в цій сфері, ми бачимо, наскільки складний і високоорганізований комп'ютерний «розум». Однак він дуже специфічний і досить далекий від нашого особистого розуму, як кмп'ютер від мозку.Тим не менше сучасні засоби комп'ютерної інформатики дозволяють вирішувати багато інтелектуальних завдань, звільняючи нас від значної кількості видів розумової праці.

Використана література

1. Винаходи ХХ ст.: Комп'ютери. Автори: А.Клюкін, А.Лаврик, В.Добришевін.

2. Ви купили комп'ютер 1000 порад. Автори: Г.Єсеєв, С.Пацюк, С.Симонович.

3. Симонович С.В., Евсеев Г.А., Мураховский В. И. Вы купили компьютер: Полное руководство для начинающих в вопросах и ответах.--М.: АСТ-ПРЕСС; Инфорком-Пресс, 2001.-544 с.: ил.(1000 советов).

4. Тимофеев А. В. Информатика и компьютерный интеллект.-- М.: Педагогика, 1991.-128 с.:ил. (Б-чка Детской энциклопедии «Ученые- школьнику»)

5. http://www.VVCompany.uCoz.com/

6. http:// www. School. Keldish. Ru