Есептеуіш техниканың даму тарихы

[өңдеу]Компьютер зияны

Толық мақаласы: Компьютер зияны

Компьютер – ақпараттық процестерді жүзеге асыратын негізгі ақпараттық құрылғы, ал ақпараттық процестер дегеніміз ақпаратты алу, есту, көру, өңдеу, тарту болып табылады. Осы компьютердің пайдасы өте көп.

Мысал келтіретін болсақ: әр пәнен жазылатын рефераттардың көрнекі әрі таза, әдемі жазылуын мұғалімдер талап етеді. Қолмен жай сиямен және компьютерде терілген жұмыстарды салыстырайықшы. Екеуінің айырмашылығы жер мен көктей. Осы жазылған рефераттың бірнеше көшірмесі керек дейік. Оны ашып принтермен көшірмесін жасаған әлде қайда аз уақыт жұмсалады. Сөзімді қорытындылап келіп «Компьютер – уақыт талабы» біз уақытымызды ұтымды пайдаланамыз.

Компьютер зияны  туралы мақалалар өткен ғасырдың сексенінші жылдарынан бастап жарық  көрген.Әсіресе, ондағы алуан түрлі  ойындар жеткіншек балалар мен  бүлдіршіндердің денсаулығына, жүйке  жүйесіне зақым келтіретінін сол кезден-ақ ғылыми негізде дәлелденген.

Сонымен компьютердің адам ағзасына залалын тигізетін факторлары мынандай:

• Көздің көру қабілетін төмендетеді;
• Омыртқалардың қисаюына әкеледі;
• Жүйкеге салмақ түсіреді;
• Шаршағыштық, әлсіздік басады.

Бұған қоса және жағымсыздықтары  бала күнгі құмарпаздықтар секілді  еркінен тыс компьютерге тәуелді болып "байланады".Мінезі күрт өзгереді, айналасына немқұрайлы қарауды әдетке айналдырады. Басқа ойындарға, ақыл-ойды дамытатын қызықты тақырыптарға талпынысы болмайды. Баланың көңіл-күйіне де әсер етеді, яғни көңілді, сергек жүргеннен гөрі көбінесе ашулы, күш көрсетуге бейім тұрады. Сонымен бірге балада тек өзіне ғана мәлім "жабық әлем" қалыптасады. Тек компьютермен шектелетіндіктен мұндай бала ерте ме, кеш пе әйтеуір қатарластарымен тілдесе алмайтын халге жетеді. Тіпті,бұған дейін достасып жүрген жолдастарын жоғалтады...

[өңдеу]Компьютер техникасының экспоненциалды дамуы

Егер есептеуіш  құрылғылардың 1900 жылдан бастап даму тарихына көз жүгіртетін болсақ, машиналардың жұмыс өнімділігі әрбір 18-24 айда екі есеге өсіп отырғанын байқаймыз. Бұл ерекшелікті алғаш рет 1965 жылы «Intel» компаниясының басшыларының бірі Гордон Е. Мур сипаттаған болатын. Компьютерлер көлеміні кішірею процессі де осындай жылдамдықпен жүріп келеді. Алғашқы электрондық есептеуіш машиналар көптеген тонна салмағы бар, бірнеше бөлмеде орналасқан үлкен құрылғылар болатын. Олардың қымбат екені сонша, оларды тек үкіметтер мен үлкен зерттеу ұйымдары ғана пайдалана алатын еді. Олармен салыстырғанда, қазіргі заманғы компьютерлер біршама қуатты, кішкентай және арзан болып табылады. Компью́тер (ағылшынша: computer — «есептегіш»), ЭЕМ (электрондық есептеуіш машина) — есептеулерді жүргізуге, және ақпаратты алдын ала белгіленген алгоритм бойынша қабылдау, қайта өңдеу, сақтау және нәтиже шығару үшін арналған машина. Компьютер дәуірінің бастапқы кезеңдерінде компьютердің негізгі қызметі — есептеу деп саналатын. Қазіргі кезде олардың негізгі қызметі — басқару болып табылады.

Негізгі принциптері: Өзінің алдына қойылған тапсырманы орындау  үшін компьютер механикалық бөліктердің  орын ауыстырылуын, электрондардың, фотондардың, кванттық бөлшектердің ағынын немесе басқа да жақсы зерттелген физикалық құбылыс әсерлерін қолданады. Көбімізге компьютерлердің ең көп таралған түрі — дербес компьютер жақсы таныс.

Компьютер архитектурасы  алға қойылған мәселені, зерттеліп отырған физикалық құбылысты максималды айқын көрсетіп, модельдеуге мүмкіндік береді. Мысалы, электрондық ағындар бөгеттер салу кезіндегі су ағынының үлгісі ретінде қолданылуы мүмкін. Осылай құрастырылған аналогтық компьютерлер ХХ ғасырдың 60-жылдары көп болғанымен, қазір сирек кездеседі.

Қазіргі заманғы  компьютерлердің басым бөлігінде  алға қойылған мәселе әуелі математикалық  терминдерде сипатталады, бұл кезде  барлық қажетті ақпарат екілік жүйеде (бір және ноль ретінде) көрсетіледі, содан кейін оны өңдеу үшін қарапайым логика алгебрасы қолданылады. Іс жүзінде барлық математикалық есептерді бульдік операциялар жиынына айналдыруға болатындықтан, жылдам жұмыс жасайтын электронды компьютерді математикалық есептердің, сонымен қатар, ақпаратты басқару есептерінің көпшілігін шешу үшін қолдануға болады.

Бірақ, компьютерлер кез-келген математикалық есепті шеше алмайды. Компьютер шеше алмайтын есептерді ағылшын математигі Алан Тьюринг сипаттаған болатын.

Орындалған есеп нәтижесі пайдаланушыға әр түрлі енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен көрсетіледі, мысалы, лампалық индикаторлар, мониторлар, принтерлер және т.б.

Компьютер — жай  ғана машина, ол өзі көрсетіп тұрған сөздерді «түсінбейді» және өз бетінше «ойламайды». Компьютер тек қана бағдарламада көрсетілген сызықтар мен түстерді енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен механикалық түрде көрсетеді. Адам миы экрандағы көріністі қабылдап, оған белгілі бір мән береді.б.э.д. 3000 жыл — Ежелгі Вавилонда алғашқы есептегіштер — абак пайда болды. б.э.д. 500 жыл — Қытайда абактың «жаңа» нұсқасы пайда болды. 1492 жыл — Леонардо да Винчи өзінің бір күнделігінде он тісті сақиналары бар 13-разрядты есептегіш құрылғының сызбасын көрсеткен. Бұл сызбалар негізінде жұмыс жасайтын құрылғы ХХ ғасырда ғана жасалғанымен Леонардо да Винчи жобасының дұрыстығы расталды. 1623 жыл — Вильгельм Шиккард, Тюбинген университетінің профессорі, тісті сақиналар неізінде алты разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын құрылғы жасап шығарды. 1960 жылы профессордың сызбасы бойынша қайта жасалып, дұрыс жұмыс жасайтындығын көрсетті. 1630 жыл — Ричард Деламейн шеңберлік логарифмдік сызғыш жасады. 1642 жыл — Блез Паскаль «Паскалин» — алғашқы нақты жүзеге асырылған және кең танылған цифрлық есептеуіш құрылғыны ұсынды. Құрылғы прототипі бес разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын еді. Паскаль бұндай есептегіштердің оннан астамын жасады, соңғы үлгілері сегіз разрядты сандармен де жұмыс жасай алатын еді. 1673 жыл — көрнекті неміс философы және математигі Готфрид Вильгельм Лейбниц механикалық калькулятор жасады, ол екілік санау жүйесінің көмегімен көбейту, бөлу, қосу және азайтуды орындай алатын еді. Осы кездер шамасында Исаак Ньютон математикалық анализ негіздерін қалады. 1723 жыл — неміс математигі және астрономы Христиан Людвиг Герстен, Лейбниц жұмыстарының негізінде арифметикалық машина жасады. Машина сандарды көбейту кезінде бүтін бөлігін және тізбектелген қосу амалдарының санын есептей алатын еді. Сонымен қатар бұл машина енгізілген мәліметтерді енгізудің дұрыстығын тексере алатын еді. 1786 жыл — неміс әскери инженері Иоганн Мюллер «айырмалық машина» идеясын ұсынды — бұл машина айырмалық әдіспен есептелетін логарифмдерді табуляциялай алатын еді. Лейбництің тісті доңғалақтары негізінде жасалған бұл машина біршама кішкентай (биіктігі 13 см, диаметрі 30 см) болғанымен, 14-разрядты сандармен негізгі төрт арифметикалық амалды орындай алатын еді. 1801 жыл — Жозеф Мария Жаккард бағдарлама арқылы басқарылатын тігін станогын құрды, оның жұмысы перфокарталар жиыны көмегімен көрсетілетін еді. 1820 жыл — француз Тома де Кальмар арифмометрлерді алғаш рет өндірістік жағдайда шығарды. 1822 жыл — ағылшын математигі Чарльз Бэббидж айырмалық машинаны (математикалық кестелерді автоматты түрде құруға арналған арифмометр) ойлап тапты, бірақ іс жүзінде жасап көрсете алмады. 1855 жыл — Стокгольм қаласында ағайынды Георг және Эдвард Шутц Чарльз Бэббидж жұмыстарының негізінде алғашқы айырмалық машина жасады. 1876 жыл — орыс математигі П.Л.Чебышев ондықтарды үзіліссіз тасымалдайтын қосқыш аппарат құрды. Бұл ғалым 1881 жылы осы машинаға көбейту және бөлуге арнап қосымша бөліктер жасады. 1884—1887 жж — Герман Холлерит электрлік табуляциялық жүйе (Холлерит табуляторын) жасап шығарды, бұл жүйе 1890 және 1900 жылдары АҚШ-тағы, 1897 жылы Ресейдегі халық санағында қолданылды. 1912 жыл — орыс ғалымы А.Н.Крылов жобасы бойынша қарапайым дифференциалдық теңдеулерді интеграциялауға арналған машина жасалды. 1927 жыл — Массачусетс технологиялық университетінде аналогтық компьютер жасап шығарылды. 1938 жыл — неміс инженері Конрад Цузе өзінің алғашқы есептеуіш машинасын жасап, оған Z1 деген ат берді (Оның соавторы ретінде Гельмут Шрейердің есімі де аталады). Бұл толықтай механикалық, бағдарламаланатын цифрлық машина еді. Бұл үлгі іс жүзінде қолданылмады. Оның қалпына келтірілген нұсқасы Берлиндегі неміс техникалық мұражайында сақталған. Осы жылы Цузе Z2 машинасын жасауға кірісіп кетті. 1941 жыл — Конрад Цузе Z3 машинасын жасады. Бұл машина қазіргі заманғы компьютердің барлық қасиеттерін ие болатын. 1942 жыл — Айова штатының университетінде Джон Атанасов және оның аспиранты Клиффорд Берри АҚШ-тағы алғашқы электрондық цифрлық компьютерді жасап бастады. Бұл машина толықтай аяқталмағанымен (Атанасов әскерге кетті), тарихшылардың айтуына қарағанда, американ ғалымы Джон Мочлидің екі жылдан кейін Эниак ЭЕМ-ін жасап шығаруыны көп әсерін тигізді. 1943 жылдың басында алғашқы американдық есептеуіш машина — Марк I жасалды. Бұл машина АҚШ әскери-әуе күштерінің күрделі баллистикалық есептерін шығаруға арналған еді. 1943 жылдың соңында арнайы мақсаттарда қолданылатын ағылшын есептеуіш машинасы — Колосс жасалды. Машина фашисттік Германияның құпия кодтарын шешумен айналысты. 1944 жылы Конрад Цузе Z4 компьютерін жасап шығарды. 1946 жылы алғашқы әмбебап электронды цифрлық есептеуіш машина — Эниак жасап шығарылды. Кеңес Одағында алғашқы электрондық есептеуіш машинасы Киевте Сергей Алексеевич Лебедевтің басшылығымен 1950 жылы жасалды

[өңдеу]Қолданылуы бойынша бөлу

• Калькулятор
• Консольдық компьютер
• Миникомпьютер
• Мэйнфрейм
• Дербес компьютер

• Ойын консолі

• Қалталық дербес компьютер

• Жұмыс станциясы

• Ноутбук (Лэптоп)

• Сервер
• Суперкомпьютер

[өңдеу]Физикалық жүзеге асыру

Компьютерлерді  жіктеу үшін оларды құру кезінде қолданылған технологияларды пайдалануға болады. Бастапқыда компьютерлер толықтай механикалық жүйе болғандығы белгілі. Соған қарамастан, ХХ ғасырдың 30-жылдары телекоммуникациялық өндіріс электромеханикалық компоненттерді ұсынды, ал 40-жылдары вакуумдық электрондық лампалар негізінде құрылған толықтай электрондық компьютерлер жасалды. 50-60-жылдары лампалардың орнына транзисторлар келді, ал 70-жылдардың басында — қазіргі кезге дейін қолданылатын интегралдық жүйелер (кремний чиптері) пайдаланыла бастады.

Бұл тізім толық  деп айта алмаймыз; ол тек есептеуіш техниканың негізгі даму тенденциясын ғана көрсетеді. Әр кезеңдерде көптеген түрлі технологиялар қолданылған болатын. Мысалы, гидравликалық және пневматикалық компьютерлерді жасау мүмкіндігі қарастырылған, ал 1903-1909 жылдары Перси И. Луджет атты өнертапқыш тігін механизмінің негізінде жұмыс жасайтын аналитикалық машина жобасын құрған болатын.

Қазіргі кезде оптикалық компьютерлердің жобасы жасалуда. Бұл компьютерлер электр сигналдарының орнына жарық сигналдарын қолданады. Басқа бағыт бойынша молекулярлық иология және ДНҚ зерттеулерінің жетістіктерін қолдану қажет. Ақыр аяғында, есептеуіш техника саласындағы өте үлкен өзгерістерге әкелуі мүмкін тәсілдердің бірі кванттық компьютерлерді жасауға негізделген.

• Кванттық компьютер
• Механикалық компьютер
• Оптикалық компьютер
• Пневматикалық компьютер
• Электрондық компьютер

[өңдеу]Құрылыс ерекшеліктері

Қазіргі заманғы  компьютерлер есептеуіш техниканың даму барысында жасалған конструкторлық шешімдерді қолданады. Бұл шешімдер, негізінде, компьютерлердің физикалық жүзеге асырылуына байланысты емес, керісінше, компьютер жасаушылар сүйенетін негіз болып табылады. Төменде компьютер жасаушылар шешетін ең маңызды сұрақтар келтірілген:

[өңдеу]Цифрлық немесе аналогтық

Комьютерді құру кезінде, оның цифрлық немесе аналогтық  жүйе болатынын анықтап алу керек. Егер цифрлық компьютерлер дискретті  сандық және таңбалық айнымалылармен жұмыс жасайтын болса, аналогтық  компьютерлер келіп түсетін мәліметтер ағынын үзіліссіз өңдеуге арналған. Қазір цифрлық компьютерлер кеңінен қолданылады, бірақ аналогтық компьютерлер де кейбір арнайы мақсаттарда қолданылады. Бұл жерде импульстік немесе кванттық есептеулер туралы айтпай отырған себебіміз — олар арнайы салаларда ғана қолданылады, немесе әзірге тек тәжірибе жүзінде қолданылады.

Аналогтық компьютерлер: логарифдік сызғыш, астролябия, осциллограф, теледидар, аналогтық дыбыстық процессор, автопилот, ми.

Ең қарапайым  дискретті есептегіштер ретінде  абакты айтсақ, ең күрделісі суперкомпьютер болып табылады.

• Аналогтық компьютер

[өңдеу]Екілік, ондық немесе үштік

Есептеуіш техниканың дамуындағы маңызды қадам ретінде  сандардың ішкі көрсетілімінің екілік жүйеге ауысуын айтуға болады. Бұл қадам есептеуіш техникалардың және перифериялық құрылғылардың құрылыстарын біршама қарапайым етті. Екілік жүйесін қолдану арифметикалық функцияларды және логикалық амалдарды орындауды жеңілдетті.

Соған қарамастан, екілік логикаға өту процессі бір мезетте бола қойған жоқ. Көптеген ғалымдар компьютерді адамға ыңғайлы ондық санау жүйесінде жасап шығаруға тырысты. Басқа да тәсілдер қолданылды. Мысалы, кеңестік машиналардың бірі үштік жүйе негізінде жұмыс жасады, кей жағдайларда үштік жүйенің екілік жүйеден артықшылықтары бар еді (үштік Сетунь компьютерінің жобасын кеңес ғалымы Н.П.Брусенцов жасап шығарды)

Ондық санақ жүйесі негізіндегі компьютер ретінде  алғашқы американдық есептеуіш  машина — Марк I машинасын атауға болады.

Толықтай алғанда, мәліметтерді ішкі көрсету жүйесін  таңдау компьютер жұмысының негізгі  принциптерін өзгертпейді — кез-келген компьютер басқа жүйедегі компьютер жүйесін эмуляциялай алады.

[өңдеу]Бағдарламаланатын

Компьютерлердің басты  ерекшелігі — олардың физикалық құрылысын өзгертпестен, белгілі бір өзгеріп отыратын инструкциялар тізімін (бағдарламаны) орындау мүмкіндігі. Бұл ерекшелікті әрі қарай дамыта отырып, бағдарламаның орындалу процессін динамикалық түрде басқаруға болады. Яғни, мәліметтердің жағдайына байланысты, бағдарлама бұйрықтарының орындалу ретін өзгертуге болады.

[өңдеу]Бағдарламаларды және мәліметтерді сақтайтын

Есептеулерді орындау  кезінде аралық мәліметтерді сақтау қажеттігі пайда болады. Көптеген компьютерлердің жұмыс өнімділігі көп жағдайда оның жадынан және онымен жұмыс жасау жылдамдығына байланысты болады. Алғашқыда компьютер жадысы тек аралық мәндерді сақтау үшін ғана қолданылған, бірақ кейініректе компьютер бағдарламасының кодын да жадта сақтау туралы ұсыныс пайда болды (фон Нейман архитектурасы бойынша). Бұл шешім қазіргі заманғы компьютерлік жүйелердің көпшілігінде қолданылады.

[өңдеу]Мүмкіндігі бойынша бөлу

Есептеуіш техникаларды жіктеудің тәсілдерінің бірі ретінде олардың қабілеттерін анықтауды атауға болады. Барлық есептеуіш машиналар, келесі үш типтің біреуіне жатқызылуы мүмкін:

• бір қызметті ғана орындайтын арнайы құрылғылар;
• аз ғана қызмет орындай алатын құрылғылар;
• қазіргі кезде қолданылатын жалпы мақсаттағы құрылғылар. Компьютер деп, осы үшінші тип машиналарын атайды.

[өңдеу]Қазіргі заманғы жалпы мақсаттағы компьютер