История развития вычислительной техники и информатики

2.Конспект: история развития  вычислительной техники  и информатики 

Счётно-решающие средства до появления ЭВМ

История вычислений уходит глубокими корнями в даль веков так же, как и развитие человечества. Накопление запасов, делёж добычи, обмен — все подобные действия связаны со счётом. Потребность в поиске решений всё более и более сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений, поставила человека перед необходимостью находить способы, изобретать приспособления, которые могли бы ему в этом помочь.

Одним из первых устройств (VI—V вв. до н. э.), облегчающих вычисления, можно считать специальную доску  для вычислений, названную «абак».

В Древней Руси при  счёте применялось устройство, похожее  на абак, называемое «русский шот». В XVII веке этот прибор уже обрёл вид привычных русских счёт.

   В начале XVII столетия, когда математика стала  играть ключевую роль в науке,  в середине века молодой французский  математик и физик Блез Паскаль создал «суммирующую» машину, названной Паскалиной, которая кроме сложения выполняла и вычитание.

В 1670—1680 гг. немецкий математик Готфрид Лейбниц конструировал счётную машину, которая выполняла все арифметические действия. В течение следующих двухсот лет было изобретено и построено ещё несколько подобных счётных устройств, которые, однако, из-за своих недостатков, в том числе из-за медлительности в работе, не получили широкого распространения.

Лишь в 1878 году русский  ученый П. Чебышёв предложил счётную машину, выполнявшую сложение и вычитание многозначных чисел. Наибольшую популярность получил тогда арифмометр, сконструированный петербургским инженером Однером в 1874 году Конструкция прибора оказалась весьма удачной, так как позволяла довольно быстро выполнять все четыре арифметических действия.

В 30-е годы XX столетия в нашей стране был разработан более совершенный арифмометр —  «Феликс». Эти счётные устройства использовались несколько десятилетий, став основным техническим средством  облегчения человеческого труда.

Создание  первых компьютеров

В 1812 году английский математик и экономист Чарльз Бэббидж начал работу над созданием, так называемой «разностной» машины, которая, по его замыслам, должна была не просто выполнять арифметические действия, а проводить вычисления по программе, задающей определённую функцию. В качестве основного элемента своей машины Бэббидж взял зубчатое колесо для запоминания одного разряда числа (всего таких колёс было 18). К 1822 году учёный построил небольшую действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов.

В 1834 году Бэббидж приступил к созданию «аналитической» машины. Машина Бэббиджа предполагалась как чисто механическое устройство с паровым приводом. Она состояла из хранилища для чисел («склад»), устройства для производства арифметических действий над числами (Бэббидж назвал его «фабрикой») и устройства, управляющего операциями машины в нужной последовательности, включая перенос чисел из одного места в другое; были предусмотрены средства для ввода и вывода чисел. Бэббидж работал над созданием своей машины до конца своей жизни (он умер в 1871 году), успев сделать лишь некоторые узлы своей машины, которая оказалась слишком сложной для того уровня развития техники.

После Бэббиджа значительный вклад в развитие техники автоматизации  счёта внёс американский изобретатель Г. Холлерит, который в 1890 году впервые построил ручной перфоратор для нанесения цифровых данных на перфокарты и ввёл механическую сортировку для раскладки этих перфокарт в зависимости от места пробива. Им была построена машина — табулятор, которая прощупывала отверстия на перфокартах, воспринимала их как соответствующие числа и подсчитывала их.

Первым создателем автоматической вычислительной машины считается немецкий учёный К. Цузе. Работы им начаты в 1933 году, а в 1936 году он построил модель механической вычислительной машины, в которой использовалась двоичная система счисления, форма представления чисел с «плавающей» запятой, трёхадресная система программирования и перфокарты.. В 1938 году Цузе изготовил модель машины Z1 на 16 слов; в следующем году модель Z2, а еще через два года он построил первую в мире действующую вычислительную машину с программным управлением (модель Z3), которая демонстрировалась в Германском научно-исследовательском центре авиации. После войны Цузе изготовил модели Z4 и Z5. К. Цузе в 1945 году создал язык Plankalkul (от немецкого «исчисление планов»), который относится к ранним формам алгоритмических языков. Этот язык был большей степени машинно-ориентированным, но по некоторым возможностям превосходил АЛГОЛ. 

Другую идею релейного  компьютера выдвинул в 1937 году аспирант Гарвардского университета Г. Айкен. Его идеей заинтересовалась фирма IBM. В помощь Айкену подключили бригаду инженеров во главе с К. Лейком. Работа по проектированию и постройки машины, названной «Марк-1», началась в 1939 году и продолжалась 5 лет. Машина состояла из стандартных деталей, выпускаемых IBM в то время. Электронные лампы при создании вычислительной машины были впервые применены американским профессором физики и математики Д. Атанасовым. Атанасов работал над проблемой автоматизации решения больших систем линейных уравнений. В декабре 1939 году Атанасов окончательно сформулировал и осуществил на практике свои основные идеи, создав вместе с К. Берри работающую настольную модель машины. После этого он приступил к созданию машины, способной решить систему с 29 неизвестными.

Долгое время считалось, что ENIAC единственный электронный компьютер, но в 1975 году Великобритания сообщила о том, что уже с декабря 1945 года в государственном институте  Блетчли-Парк работал первый программируемый ЭВМ «Колосс», но для правильной оценки компьютера Англия не предоставила много данных.

С точки зрения архитектуры  ЭВМ с хранимой в памяти программой революционными были идеи американского  математика, Члена Национальной АН США и американской академии искусств и наук Джона фон Неймана (1903—1957). Эти идеи были изложены в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного  устройства», написанная вместе с А. Берксом и Г. Голдстайном и опубликованная в 1946 году.

В 1945 г. Англия приступила к созданию первой машины с неймовским типом памяти. Работа была возглавлена Т. Килбрном из Манчестерского университета и Ф. Вильямсем из Кембриджского. Уже 21 июня 1948 года Т. Килбрн и Ф. Вильямс просчитали первую программу на ЭВМ «Марк-1» (одинаковое название с машиной Айкена).

В ноябре месяце того же года в Киевской лаборатории моделирования  и вычислительной техники Института  электротехники АН СССР под руководством академика С. А. Лебедева была создана  первая советская ЭВМ — МЭСМ. МЭСМ была принципиально новой машиной, так как профессор Лебедев  применил принцип параллельной обработки  слов.

Ламповые  ЭВМ

Разработка первой серии электронной машины UNIAC (Universal Automatic Computer) начата примерно в 1947 году. Д. П. Эккертом и Д. Мочли, основавшими фирму Eckert-Mauchly. Первый образец UNIAC-1 был построен для Бюро переписи США в 1951 г. UNIAC был создан на базе ЭВМ ENIAC и EDVIAC. Работала с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Емкость памяти — 1000 12-разрядных десятичных чисел.

В разработку электронных  компьютеров включилась и фирма IBM, которая в 1952 году выпустила первый промышленный компьютер IBM-701. Машина содержала 4000 электронных ламп и 12 000 германиевых  диодов. В 1956 году IBM выпустила новый  серийный компьютер — IBM-704, отличавшийся высокой скоростью работы.

После ЭВМ IBM-704 была выпущена машина IBM-709, в архитектурном плане приблизившаяся к машинам второго и третьего поколения.

В 1956 году IBM разработала  плавающие магнитные головки  на воздушной подушке, изобретение  которых позволило создать новый  тип памяти — дисковые запоминающие устройства (ЗУ). Впервые ЗУ на дисках появились в машине IBM-305 и RAMAC-650Вслед за первым серийным компьютером UNIAC-1 фирма REMINGTON-RAND в 1952 году выпустила ЭВМ UNIAC-1103, которая работала в 50 раз быстрее.

В октябре 1952 году группа сотрудников фирмы REMINGTON-RAND предложила алгебраическую форму записи алгоритмов; на основе этого офицер военно-морских  сил США и руководитель группы программистов, капитан Грейс Хопперт разработала первую программу-компилятор A-0.

Фирма IBM также сделала  первые шаги в области автоматизации  программирования, создав в 1953 году для  машины IBM-701 «Систему быстрого кодирования». В 1957 году группа Д. Бэкуса завершила  работу над ставшим впоследствии популярным языком программирования высокого уровня ФОРТРАНОМ. Он способствовал  расширению сферы деятельности компьютеров.

 В СССР в  1948 году проблемы развития вычислительной  техники становятся общегосударственной  задачей.

В 1950 году в Институте  точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ АН СССР) организован отдел цифровой ЭВМ для разработки и создания большой ЭВМ. Эту работу возглавил С. А. Лебедев (1902—1974). В 1951 году здесь была спроектирована машина БЭСМ, а в 1952 году началась её эксплуатация.

В проекте вначале  предлагалось использовать трубки Вильямса, но до 1955 г. в качестве элемента памяти использовали ртутные линии. БЭСМ могла  совершать 8 000 оп/с. Серийно она стала выпускаться с 1956 года под названием БЭСМ-2.

Транзисторные ЭВМ 

В середине 50-ых гг. XX века, когда ламповые компьютеры достигли «насыщения», ряд фирм объявил о  работах по созданию транзисторных  ЭВМ. В 1955 году в США было объявлено  о создании цифрового компьютера TRADIC, построенного на 800 транзисторах и 11 000 германиевых диодах. В этом же году фирма объявила о создании полностью  транзисторной ЭВМ. Первая такая  машина «Philco-2000» была сделана в  ноябре 1958 года, она содержала 56 тыс. транзисторов, 1 200 диодов, но всё же в её составе было 450 электронных ламп. «Philco-2000» выполняла сложение за 1,7 мкс, умножение — за 40,3 мкс.

В Англии транзисторная  ЭВМ «Elliot-803» была выпущена в 1958 году, в ФРГ — «Simens-2002» и в Японии H-1 — в 1958 году, во Франции и Италии — в 1960 году. В СССР группа разработчиков  во главе с Е. Л. Брусиловским в 1960 году в НИИ математических машин  в Ереване завершила разработку полупроводниковой ЭВМ «Раздан-2», её серийный выпуск начат в 1961 году. В это же время появились компьютеры и не на полупроводниках. Так, в Японии была выпущена ЭВМ «Senac-1» на параметронах, в СССР — «Сетунь», а во Франции — CAB-500 на магнитных элементах. «Сетунь», разработанная в МГУ под руководством Н. П. Брусенцова, стала единственной серийной ЭВМ, работавшая в троичной системе счисления.

Большой вклад в  развитие компьютеров второго поколения  внесла фирма Control Data, разработавшая в 1960 году ЭВМ CDC-6600 (первый образец был установлен в Лос-Анжелесе в 1964 г.).

В СССР после выпуска  первой серийной ЭВМ второго поколения  «Раздан-2» было разработано ещё  около 30 моделей по такой же технологии. Минским заводом вычислительной техники им. Серго Орджоникидзе в 1963 году была выпущена первая транзисторная  ЭВМ «Минск-2», а затем её модификации: «Минск-22», «Минск-22М», «Минск-23» и  в 1968 году — «Минск-32», которые долгое время играли главную роль в автоматизации  различных отраслей народного хозяйства.

В 1964 году в Ереване  также были созданы малые ЭВМ  серии «Наири», отличающихся от ЭВМ «Мир» некоторыми структурными особенностями.

В том же году в  Пензе была разработана и пущена в производство серия машин «Урал» (главный конструктор Б. И. Рамеев), позже в 1965 и 1967 гг. появились модификации — «Урал-11» и «Урал-16». ЭВМ серии «Урал» имели унифицированную систему связи с периферийными устройствами. 

.При появлении  ЭВМ второго поколения разработчики  занялись разработкой и создание  языков программирования, обеспечивающих  удобный набор программ. 
 
 
 
 

Первые  персональные компьютеры

MITS Altair 8800

На обложке январского номера за 1975 год журнала "Popular Electronics" красовалось изображение первого в мире микрокомпьютера Altair 8800, собранного на базе новейшего микропроцессора 8080 фирмы Intel. Микрокомпьютер продавался по почте в виде набора деталей для самостоятельной сборки крошечной компанией из города Альбукерке, штат Нью-Мексико. Называлась эта компания MITS и возглавлял её некий Эд Робертс. Он первым понял, что

Apple I  

Историю, а вернее предысторию фирмы Apple можно начать с 1975 года, времени зарождения микрокомпьютерной индустрии. В этом году увидели свет первые широкоизвестные образцы микрокомпьютеров, персональными их тогда ещё никто не называл. Это были Altair 8800 фирмы MITS, IMSAI 8080 - улучшенный вариант Альтаира фирмы IMSAI, Jupiter II фирмы Wavamate, M6800 фирмы Southwest Technical Products, JOLT фирмы Microcomputer Associates. Все они представляли собой комплекты для самостоятельной сборки и покупали их только энтузиасты этого дела. Чтобы такой набор деталей заработал, требовалось приложить немалые усилия и обладать серьёзными знаниями в микроэлектронике.

Commodore PET

Вторая половина 70-х годов XX века. Идея успешного  персонального компьютера буквально  носится в воздухе. Еще в 1974 году увидел свет Altair 8800 – Word`s First Minicomputer Kit, как окрестила его компания-изготовитель MITS, по-сути первый микрокомпьютер. Уже родилась Apple Computer, представившая в 1975 году Apple I. В 1977 году были запущены в массовое производство сразу три персональных компьютера. Первый в списке – разработка компании Commodore Business Machines.