Необходимость в вычислениях всегда была неразрывно связана с практической деятельностью человека. Понятие числа возникло задолго до появления письменности. Люди очень медленно и трудно учились считать, передовая свой опыт из поколения в поколение. По мере роста потребностей в вычислениях и развития методов вычислений возникали и развивались приспособления для счета.

Древнейшим счетным инструментом, который сама природа предоставила природа в распоряжение человека, была его собственная рука. Для облегчения счета люди стали использовать пальцы - сначала одной руки, затем обеих, а в некоторых племенах и пальцы ног. Счет на пальцах использовался очень долго - время его возникновения определить очень трудно. В XVI в. его приёмы излагались еще в учебниках. В наше время им пользуются остальные народности и маленькие дети, постигающие понятие числа.

Следующим шагом в развитии счета стало использование камешков или других предметов, а для запоминания чисел - зарубок на палках или костях животных, узелков на верёвках.

Раннему развитию письменного счета препятствовала сложность арифметических действий при существовании в то время способах записи чисел. Попробуйте перемножить числа 26 и 18, не записывая их так как мы привыкли. Вряд ли сразу удастся даже придумать как это сделать. Кроме того, писать умели немногие и отсутствовал учебный материал для письма - пергамент начал производится со II в. до н. э папирус был слишком дорог, а глиняные таблички неудобны в пользовании. Эти обстоятельства объясняют появление специального счетного прибора. называемого абаком. К V в до н. Э он получил широкое распространение в Египте, Греции, Риме. Абак представлял собой доску с желобками, в которых по позиционному принципу размещали какие-нибудь предметы-камешки, косточки и т. п. историки полагают, что абак был походным инструментом купцов, поскольку значения, приписываемые камешками в различных желобках, соответствовали различным денежным единицам.

В Древнем Риме абак назывался abaculi или calculi. Латинское слово calculus означает камешек, галька. От него произошло в дальнейшем слово calculator - перекладывать камешки, подсчитывать. Сегодня так называется настольное или карманное вычислительное устройство - микрокалькулятор.

Впоследствии абак был усовершенствован - доска была заменена рамкой, камешки _ шариками или дисками, нанизанными на нитки или прутики. И получились счеты, которые и в настоящее время еще используются. Русские счеты появились на рубеже XVI и XVII вв. [1; С. 135]

Примерно в VI в. н. Э в Индии сформировались весьма совершенные способы записи чисел и правила выполнения арифметических операций, называемые ныне десятичной системой счисления. В IX в. великий математик и астроном Абу Джафар Мухаммад ибн Муса аль Хуваризм написал знаменитый труд, , Китаб ал-джебр в*алмукабалаФ (Правила восстановления и преобразования). В нем он изложил и развил эту систему счета, которая и стала общепринятой в арабском мире. Книга была переведена на латынь - в то время язык науки - в XII в. и оказало сильное влияние на развитие европейской математики. Значки, с помощью которых записываются числа, были придуманы в Индии, но к нам пришли из Персии, поэтому мы называем их арабскими цифрами.

С XIII в. в западной Европе не совсем мирно существует две арифметические школы - абакистов (от абака) и алгоритмиков (от аль Хорезми). Дело в том, что счет на абаке проще, ибо не требует сложения и умножения, В этом отношении способы счета алгоритмиков труднее, но зато позволяют выполнять более сложные вычисления - характерным примером являются умножение и деление. Поэтому после двух столетий соперничества в конце концов победили алгоритмики, чему способствовало помимо прочего распространение письменности и бумаги. Однако первым прибором для вычисления был абак, Но он не очень приспособлен для умножения и деления. Поэтому блестящим достижением математики явилось изобретение лагорифмов Джоном Непером (1550 - 1617). Это дало возможность заменить умножение и деление сложением и вычитанием и привело к созданию намного более совершенного и очень полезного инструмента - логарифмической линейки.

Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся быстро, просто, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых расчетов.

Эскиз механического суммирующего устройства был разработан еще Леонардо да Винчи (1452-1519) Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г. профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592 - 1636). Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара, а рукописи Леонардо да Винчи были обнаружены лишь в 1967 г. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины. изготовленной в 1642 г. Блезом Паскалем (1623-1662), в дальнейшем великим математиком и физиком.

В 1673 г. другой великий математик Лейбниц разработал счетное устройство, на котором уже можно было умножать и делить. С некоторыми усовершенствованиями эти машины, а названы они были арифмометрами, использовались до недавнего времени.

Суммирующие машины, изобретавшиеся в XVII-XVIII вв. , были ненадежны, неудобны в работе и не были еще по-настоящему необходимыми. Лишь в XIX столетии рост промышленности, транспорта и расширение коммерческой деятельности банков сделали построение быстродействующих и надежных счетных машин актуальной задачей.

Первая фирма специализировавшаяся по выпуску счетных машин, была основана в США в 1887 г. В России арифмометры начали выпускаться с 1894 г. и производились более 70 лет.

Все вычислительные устройства, о которых шла речь, были ручными, т. е. требовали участия человека в процессе вычислений. Для выполнения каждой операции нужно было набрать исходные данные и привести в движение счетные элементы механизма. Результаты почти всех операций необходимо было записывать. Даже использование современных электронных калькуляторов инженерного типа, выполняющих арифметические операции за доли секунды, не даст большого выигрыша в скорости, так как почти всё время занимает набор чисел на клавиатуре и запись промежуточных результатов. [5; С. 211]

Мысль о создании автоматической вычислительной машины, которая бы работала без участия человека, впервые была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем (1791 - 1864) в начале XIX в. В 1820-1822 гг. он построил машину, которая могла вычислять таблицы значений многочленов второго порядка. С 1934г. и до конца жизни Ч. Бэббидж работал над чертежами универсальной вычислительной машины, но сложность разработки чисто механического устройства и финансовые трудности не позволили ему изготовить работающий экземпляр.

Сущность идеи Бэббиджа Заключалась в том, что машина могла бы автоматически выполнить арифметические операции, если бы ей каким - либо образом было задано, какие операции, с какими числами и в какой последовательности она должна выполнить. Однако недостаточный уровень развития техники привёл к тому, что идеи Бэббиджа были осуществлены только в конце 30-х годов нашего века в машинах, работавших на электромагнитных реле. Первые вычислительные машины, у которых основными элементами были не реле, а электронные лампы были построены в Англии и США в 1943-1946 гг. В СССР первая ЭВМ была построена в 1950 г. в Киеве под руководством академика С. А. Лебедева. Она называлась МЭСМ - малая электронно-счетная машина. Это было экспериментальное изделие, но уже в 1952 г. появилась серийно выпускаемая машина БЭСМ - быстродействующая электронно-счетная машина, последние варианты которой успешно работают и сейчас. [4; С. 105]

2. История развития ЭВМ за рубежом

В 1883 г. Томас Альва Эдисон, пытаясь продлить срок службы лампы с угольной нитью ввёл в её вакуумный баллон платиновый электрод и положительное напряжение, то в вакууме между электродом и нитью протекает ток. Не найдя никакого объяснения столь необычному явлению, Эдисон ограничивается тем, что подробно описал его, на всякий случай взял патент и отправил лампу на Филадельфийскую выставку. О ней в декабре 1884 г. в журнале ''Инженеринг'' была заметка '' Явление в лампочке Эдисона''.

Американский изобретатель не распознал открытия исключительной важности (по сути это было его единственное фундаментальное открытие - термоэлектронная эмиссия). Он не понял, что его лампа накаливания с платиновым электродом по существу была первой в мире электронной лампой. Первым, кому пришла в голову мысль о практическом использовании '' эффекта Эдисона '' был английский физик Дж. А. Флеминг (1849 - 1945). Работая с 1882 г. консультантом эдисоновской компании в Лондоне, он узнал о '' явлении '' из первых уст - от самого Эдисона. Свой диод - двухэлектродную лампу Флейминг создал в 1904 г. В октябре 1906 г. американский инженер Ли де Форест изобрёл электронную лампу - усилитель, или аудион, как он её тогда назвал, имевший третий электрод - сетку. Им был введён принцип, на основе которого строились все дальнейшие электронные лампы, - управление током, протекающим между анодом и катодом, с помощью других вспомогательных элементов. В 1910 г. немецкий инженеры Либен, Рейнс и Штраус сконструировали триод, сетка в котором выполнялась в форме перфорированного листа алюминия и помещалась в центре баллона, а чтобы увеличить эмиссионный ток, они предложили покрыть нить накала слоем окиси бария или кальция. В 1911 г. американский физик Ч. Д. Кулидж предложил применить в качестве покрытия вольфрамовой нити накала окись тория - оксидный катод - и получил вольфрамовую проволоку, которая произвела переворот в ламповой промышленности.

В 1915 г. американский физик Ирвинг Ленгмюр сконструировал двухэлектронную лампу - кенотрон, применяемую в качестве выпрямительной лампы в источниках питания. В 1916 г. ламповая промышленность стала выпускать особый тип конструкции ламп - генераторные лампы с водяным охлаждением. Идея лампы с двумя сотками - тетрода была высказана в 1919 г. немецким физиком Вальтером Шоттки и независимо от него в 1923 г. - американцем Э. У. Халлом, а реализована эта идея англичанином Х. Дж. Раундом во второй половине 20-х г. г. В 1929 г. голландские учёные Г. Хольст и Б. Теллеген создали электронную лампу с 3-мя сетками - пентод. В 1932 г. был создан гептод, в 1933 - гексод и пентагрид, в 1935 появились лампы в металлических корпусах. . Дальнейшее развитие электронных ламп шло по пути улучшения их функциональных характеристик, по пути многофункционального использования. Проекты и реализация машин '' Марк - 1 '', EDSAC и EDVAC в Англии и США, МЭСМ в СССР заложили основу для развёртывания работ по созданию ЭВМ вакуумноламповой технологии - серийных ЭВМ первого поколения. Разработка первой электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer) начата примерно в 1947 г. Эккертом и Маучли, основавшими в декабре того же года фирму ECKERT-MAUCHLI. Первый образец машины (UNIVAC-1) был построен для бюро переписи США и пущен в эксплуатацию весной 1951 г. Синхронная, последовательного действия вычислительная машина UNIVAC-1 создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC. Работала она с тактовой частотой 2, 25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство в ёмкостью 1000 12 - разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки. Вскоре после ввода в эксплуатацию машины UNVIAC - 1 её разработчики выдвинули идею автоматического программирования. Она сводилась к тому, чтобы машина сама могла подготавливать такую последовательность команд, которая нужна для решения данной задачи. 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. По словам одного из пионеров вычислительной техники - Д. Эккерта, '' архитектура машины определяется памятью ''. Исследователи сосредоточили свои усилия на запоминающих свойствах ферритовых колец, нанизанных на проволочные матрицы. [4; С. 78]

В 1951 г. в 22 - м томе '' Journal of Applid Phisics '' Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации. В машине '' Whirlwind - 1 '' впервые была применена память на магнит. Она представляла собой 2 куба с 323217 сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16 - разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на чётность. В разработку электронных компьютеров включилась фирма IBM. В 1952 г. она выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12000 германиевых диодов. Усовершенствованный вариант машины IBM 704 отличалась высокой скоростью работы, в ней использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой. После ЭВМ IBM 704 была выпущена машина IBM 709, которая в архитектурном плане приближалась к машинам второго и третьего поколений. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода - вывода. В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти - дисковые ЗУ, значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC - Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12000 об / мин. НА поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10000 знаков каждая. Вслед за первым серийным компьютером UNIVAC - 1 фирма Remington - Rand в 1952 г. выпустила ЭВМ UNIVAC - 1103, которая работала в 50 раз быстрее. Позже в компьютере UNIVAC - 1103 впервые были применены программные прерывания. Сотрудники фирмы Remington - Rand использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием '' Short Cocle '' (первый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Маучли). Кроме того, необходимо отметить офицера ВМФ США и руководителя группы программистов, в то время капитана (в дальнейшем единственная женщина в ВМФ - адмирала) Грейс Хоппер, которая разработала первую программу - компилятор А - О. (Кстати, термин " компилятор " впервые ввела Г. Хоппер в 1951 г). Эта компилирующая программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме. Фирма IBM также сделала первые шаги в области автоматизации программирования, создав в 1953 г. для машины IBM 701 " Систему быстрого кодирования ". В нашей стране А. А. Ляпунов предложил один из первых языков программирования. В 1957 г. группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над ставшим в последствии популярным первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН. Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров. В Великобритании в июле 1951 г. на конференции в Манчестерском университете М. Уилкс представил доклад " Наилучший метод конструирования автоматической машины", который стал пионерской работой по основам микропрограммирования. Предложенный им метод проектирования устройств управления нашел широкое применение. Свою идею микропрограммирования М. Уилкс реализовал в 1957 г. при создании машины EDSAC-2. М. Уилкс совместно с Д. Уиллером и С. Гиллом в 1951 г. написали первый учебник по программированию " Составление программ для электронных счетных машин " (русский перевод - 1953 г). 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 между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров - аккумуляторов. [3; С. 246]

3. развитие ЭВМ в России

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 проекте вначале предполагалось применить память на трубках Вильямса, но до 1955 г. в качестве элементов памяти в ней использовались ртутные линии задержки. По тем временам БЭСМ была весьма производительной машиной - 800 оп / с. Она имела трёхадресную систему команд, а для упрощения программирования широко применялся метод стандартных программ, который в дальнейшем положил начало модульному программированию, пакетам прикладных программ. Серийно машина стала выпускаться в 1956 г. под названием БЭСМ - 2. В этот же период в КБ, руководимом М. А. Лесечко, началось проектирование другой ЭВМ, получившей название '' Стрела ''. Осваивать серийное производство этой машины было поручено московскому заводу САМ. Главным конструктором стал Ю. А. Базилевский, а одним из его помощников - Б. И. Рамеев, в дальнейшем конструктор серии '' Урал ''. Проблемы серийного производства предопределили некоторые особенности '' Стрелы '': невысокое по сравнению с БЭСМ быстродействие, просторный монтаж и т. д. В машине в качестве внешней памяти применялись 45 - дорожечные магнитные ленты, а оперативная память - на трубках Вильямса. '' Стрела '' имела большую разрядность и удобную систему команд. Первая ЭВМ '' Стрела '' была установлена в отделении прикладной математики Математического института АН (МИАН), а в конце 1953 г. началось серийное её производство. В лаборатории электросхем энергетического института под руководством И. С. Брука в 1951 г. построили макет небольшой ЭВМ первого поколения под названием М-1. В следующем году здесь была создана вычислительная машина М - 2, которая положила начало созданию экономичных машин среднего класса. Одним из ведущих разработчиков данной машины был М. А. Карцев, внёсший впоследствии большой вклад в развитие отечественной вычислительной техники. В машине М - 2 использовались 1879 ламп, меньше, чем в '' Стреле '', а средняя производительность составляла 2000 оп / с. Были задействованы 3 типа памяти: электростатическая на 34 трубках Вильямса, на магнитном барабане и на магнитной ленте с использованием обычного для того времени магнитофона МАГ - 8. В 1955 - 1956 г. г. коллектив лаборатории выпустил малую ЭВМ М - 3 с быстродействием 30 оп / с и оперативной памятью на магнитном барабане. Особенность М - 3 заключалась в том, что для центрального устройства управления был использован асинхронный принцип работы. Необходимо отметить, что в 1956 г. коллектив И. С. Брука выделился из состава энергетического института и образовал Лабораторию управляющих машин и систем, ставшую впоследствии Институтом электронных управляющих машин (ИНЭУМ). Ещё одна разработка малой вычислительной машины под названием '' Урал '' была закончена в 1954 г. коллективом сотрудников под руководством Рамеева. . Эта машина стала родоначальником целого семейства ''Уралов'', последняя серия которых ('' Урал - 16 ''), была выпущена в 1967 г. Простота машины, удачная конструкция, невысокая стоимость обусловили её широкое применение. В 1955 г. был создан Вычислительный центр Академии наук, предназначенный для ведения научной работы в области машинной математики и для предоставления открытого вычислительного обслуживания другим организациям Академии. [7; С. 220]

Во второй половине 50 - х г. г. в нашей стране было выпущено ещё 8 типов машин по вакуумно-ламповой технологии. Из них наиболее удачной была ЭВМ М - 20, созданная под руководством С. А. Лебедева, который в 1954 г. возглавил ИТМ и ВТ. Машина отличалась высокой производительностью (20 тыс. оп / с), что было достигнуто использованием совершенной элементной базы и соответствующей функционально - структурной организации. Как отмечают А. И. Ершов и М. Р. Шура - Бура, '' эта солидная основа возлагала большую ответственность на разработчиков, поскольку машина, а более точно её архитектуре, предстояло воплотиться в нескольких крупных сериях (М - 20, БЭСМ - 3М, БЭСМ - 4, М - 220, М - 222) ''. Серийный выпуск ЭВМ М - 20 был начат в 1959 г. . В 1958 г. под руководством В. М. Глушкова (1923 - 1982) в Институте кибернетики АН Украины была создана вычислительная машина '' Киев '', имевшая производительность 6 - 10 тыс. оп / с. ЭВМ '' Киев '' впервые в нашей стране использовалась для дистанционного управления технологическими процессами. В то же время в Минске под руководством Г. П. Лопато и В. В. Пржиялковского начались работы по созданию первой машины известного в дальнейшем семейства '' Минск - 1 ''. Она выпускалась минским заводом вычислительных машин в различных модификациях: '' Минск - 1 '', '' Минск - 11 '', '' Минск - 12 '', '' Минск - 14 ''. Машина широко использовалась в вычислительных центрах нашей страны. Средняя производительность машины составляла 2 - 3 тыс. оп / с. При рассмотрении техники компьютеров первого поколения, необходимо особо остановиться на одном из устройств ввода - вывода. С начала появления первых компьютеров выявилось противоречие между высоким быстродействием центральных устройств и низкой скоростью работы внешних устройств. Кроме того, выявилось несовершенство и неудобство этих устройств. [4; С. 145]

Заключение

Заключительным этапом в создании ЭВМ стало в середине 1970-х годов создание персонального компьютера - вычислительной машины, предназначенной для частного пользователя. Во второй половине 1970-х годов появляются наиболее удачные образцы микрокомпьютеров американской фирмы APPLE, но широкое распространение персональные компьютеры получили созданием в августе 1981 года фирмой IBM модели компьютера IBM PC. Применение принципа открытой архитектуры, стандартизация основных компьютерных устройств и способов их соединения привели к массовому производству клонов IBM PC, мировому распространению микрокомпьютеров во всём мире. За последние десятилетия 20 века микрокомпьютеры проделали значительный эволюционный путь, многократно увеличили своё быстродействие и объёмы перерабатываемой информации, но окончательно вытеснить микрокомпьютеры и большие вычислительные системы-мейнфреймы они не смогли. Более того, развитие больших вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера - суперпроизводительной и супердорогой машины, способной просчитывать модель ядерного взрыва или крупного землетрясения. В конце 20 века человечество вступило в стадию формирования глобальной информационной сети, которая способна объединить возможности компьютерных систем.

В последней четверти XX в. человечество вступило в новую стадию своего развития - в эпоху информационного общества со всеми его достижениями, противоречиями и конфликтами. Идею информационного общества предложил еще в середине 40-х гг. ХХ в. японский исследователь Й. Масуда, и тогда эта идея не нашла особой поддержки. Но спустя несколько десятилетий человечество стало свидетелем информационной революции, естественным итогом которой стало формирование информационного общества и информационной культуры.

Список использованной литературы

1. Андреева Л. Д. Информатика и становление современного рынка ПК. - М. , 2005

2. Артамонов М. Г. Информационные технологии в обществе. - М. , 2005

3. Козырев А. А. Информатика: конспект лекций. - СПб. : Изд-во Михайлова В. А. 2001

4. Митин П. С. Развитие вычислительной техники. - М. , 2001.

5. Паулин Г. Малый толковый словарь по вычислительной технике: пер. с нем. М. . : Энергия, 1975

6. Самойлов Д. И. Эволюция развития вычислительной техники. - СПб. , 2006

7. Толковый словарь по вычислительным системам: Пер. с англ. М. : Машиностроение, 1990