История компьютеров

  СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ             

 

 

 

 

  СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ  ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ             

 

 

 

 

                                                         РЕФЕРАТ

 

По дисциплине: Инорматика

 

                        Тема: История компьютеров

 

 

                                                                                                

 

 

                                                                                            Выполнил студент 1 курса.

                                                                         Факультет – Управление персоналом

                                                                                             Велева.М.В.

                                                                                           Проверил_______

 

 

 

 

Новосибирск .2011                                                                             

Содержание.

Введение………………………………………………………………..

Глава 1.  Исторические предшественники компьютерам ……...……

Глава 2.  Компьютеры с хранимой в памяти программой.…………..

Глава 3.  Персональные компьютеры.………………………….…….

Выводы…………………………………………………………………

Список литературы……………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

«Человек в  XXI века, который 

не будет уметь пользоваться ЭВМ,

 будет подобен человеку XX века,

не умевшему ни читать, ни писать»

Академик Глушков.

 

История вычислительной техники начинается в глубокой древности. В её развитии отмечают  предысторию и 4 поколения  ЭВМ. Предыстория начинается (абак, счеты), а первая настоящая счетная  машина появилась лишь в 1642г. Её изобрел  французский математик Паскаль. Построенная на основе зубчатых колёс, она могла суммировать десятичные числа. В 1673г. немецкий математик Лейбниц  изобрел машину, которая выполняла  все четыре арифметические действия. Она стала прототипом арифмометров, использовавшихся с 1820г. до 60-х годов ХХ века.

 

 Первая идея программно-управляемой  счетной машины, имеющей арифметическое  устройство, устройства управления, ввода и печати (хотя и использующей  десятичную систему счисления), была  выдвинута в 1822г. английским  математиком Бэббиджем. Его проект  опережал технические возможности  своего времени и не был  реализован. Лишь в 40-х годах  ХХ века удалось создать программируемую  счетную машину, причем на основе  электромеханических реле, которые  могут пребывать в одном из  двух устойчивых состояний: “включено”  и “выключено”. Это технически  проще, чем пытаться реализовать  десять различных состояний, опирающихся  на обработку информации на  основе десятичной, а не двоичной  системы счисления. Во второй  половине 40-х годов появились  первые электронно-вычислительные  машины, элементной базой которых  были электронные лампы. 

 

 С появлением в 80-х годах  первых персональных компьютеров,  темпы развития резко возросли. Практически каждый день появляются  новые разработки, и ПК становится все более доступен и все более необходим. В настоящее время нет ни одной сферы деятельности, где не использовались бы компьютеры.

 

 Компьютер в наше время  – это универсальное, многофункциональное,  электронное автоматическое устройство  для работы с информацией. Компьютеры  в современном обществе взяли  на себя значительную часть  работ, связанных с информацией.  По историческим меркам компьютерные  технологии обработки информации  ещё очень молоды и находятся  в самом начале своего развития. Компьютерные технологии сегодня  преобразуют или вытесняют старые  технологии обработки информации. С каждым новым поколением  ЭВМ увеличивались быстродействие  и надежность их работы при  уменьшении стоимости и размеров, совершенствовались устройства  ввода и вывода информации.

 

           Прогресс  в вычислительной технике не  может не восхищать. Всего за 50 лет быстродействие серийно  выпускаемых ЭВМ увеличилось  в миллион раз при существенном  уменьшении размеров и энергопотребления  этих умных монстров. 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.

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность  в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад  для счета использовались счетные  палочки, камешки и т.д.  Все  еще очень хорошо помнят служившие  верой и правдой до конца XX века русские счеты которые работали в десятичной позиционной системе, и в учебниках по торговому вычислению еще в 80-е годы прошлого века присутствовали главы, посвященные методам работы на них.

В наше время трудно представить  себе, что без компьютеров можно  обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало известным широкой публике. Однако в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, вне всякого сомнения знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым  названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила 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.

Компьютер уже занимает очень много  место в жизни человека. Кто-то использует компьютер для игр, кто-то для обучения, некоторые любят  посидеть в Internet.  Но все эти компьютеры имеют общую структуры и принципы функционирования, а соответственно, и историю развития. Эволюционный процесс, который привел к современным компьютерам, был и продолжает оставаться чрезвычайно быстрым и динамичным. Ученые вывели даже закономерность, что частота процессоров увеличивается вдвое каждые 18 месяцев!

 

 

В конце XX века невозможно представить  себе жизнь без персонального  компьютера. Компьютер прочно вошел  в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в  мире существует множество компьютеров  различных фирм, различных групп  сложности, назначения и поколений.

При создании машины, известной как "персональный компьютер", было использовано большое число открытий и изобретений, каждое из которых внесло свою лепту  в развитие компьютерной техники. И  в данном реферате мы рассмотрим историю  развития и историю изобретений  вычислительной техники, а также  сделаем краткий обзор о возможностях применения современных вычислительных систем и дальнейшие тенденции развития персональных компьютеров.

 

 

 

 

 

Глава 1.

 

Исторические предшественники  компьютерам. 

 

TC "Механические предпосылки" f C l "2"

 

Начало развития технологий принято  считать с Блеза Паскаля, который в 1642г. изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел. Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля имела размеры 36´13´8 сантиметров, этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие изобретения в области вычислительной техники.

Следующего этапного результата добился  выдающийся немецкий математик и  философ Готфрид Вильгельм Лейбниц, высказавший 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: 100´30´20 сантиметров.

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 y=x2+x+41 и ряд других таблиц. 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.1). 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. Эта идея и ее инженерная детализация опередили время на 100 лет!

Воссозданная в 1991 году в Лондоне  аналитическая машина Чарлза Бэббиджа отлично заработала, исправно вычисляя логарифмы и другие  математические функции. Однако ее создателю, потратившему 10 лет (с 1823 по 1833 год) на разработку чертежей, так и не удалось ее собрать  вплоть до  1842-го, когда проект был  заброшен.

Уроженец Эльзаса 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 (такую последовательность действий впоследствии стали называть программой). 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.

Пожалуй, 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». Ими были оснащены практически все конторы.

            В доэлектронную  эру механические вычислители использовались и для решения дифференциальных уравнений, и для шифрования секретных сообщений. Военные, по сути, первыми осознали важность вычислительной техники, и все последнее время именно вопросы национальной безопасности были главным двигателем прогресса ЭВМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2.

 

Компьютеры с хранимой в памяти программой.

В 40-х годах XX в. сразу несколько  групп исследователей повторили  попытку Бэббиджа на основе техники XX в. — электромеханических реле. Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и  переоткрыли 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.

 

 

Электронные лампы. ЭВМ 1-го поколения

 

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.2) 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. Однако обнаружилось, что большую часть времени этот компьютер простаивал — ведь для задания метода расчетов (программы) в этом компьютере приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. А сам расчет после этого мог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.                             

 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 знаменитый 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, т. е. универсальных вычислительных устройств. 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.3). Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.

 

Транзисторы. ЭВМ 2-го поколения.

 

 В 40-х и 50-х годах компьютеры  создавались на основе электронных  ламп. Поэтому компьютеры были  очень большими (они занимали  огромные залы), дорогими и ненадежными  — ведь электронные лампы,  как и обычные лампочки часто  перегорают. Но в 1948 г. были  изобретены транзисторы — миниатюрные  и недорогие электронные приборы,  которые смогли заменить 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 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 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. долларов (компьютеры 40- х и 50- х годов обычно стоили миллионы долларов).