История компьютера

История компьютера тесным образом связана с попытками человека облегчить автоматизировать большие объемы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счетное устройство-абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчеты.

Еще в XVII веке в связи с бурным развитием мореплавания и астрономии появилась потребность в быстром и точном составлении различных математических таблиц. Возникла мысль создать устройство, облегчающее проведение арифметических операций над большим количеством чисел.

В развитии вычислительной техники обычно выделяют несколько поколений ЭВМ: на электронных лампах (40-е начало 50-х годов), дискретных полупроводниковых приборах (середина 50-х начало 60-х годов), интегральных микросхемах (в середине 60-х годов) сверхбольших интегральных схемах (70-е,80-е).

В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьми зарядный суммирующий механизм. В 1673 году немецкий ученый Лейбниц разработал счетное устройство, в котором использовал механизм, известный под названием «колесо Лейбница». Оно выполняло сложение, вычитание, деление и умножение. Два столетия спустя в 1820 француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял свое место на бухгалтерских столах.

Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 году английским математиком Чарльзом Бэббиджом. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал устройство современного компьютера, а также его задачи. Для ввода вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты-листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты использовались в текстильной промышленности. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем.

Идеи Бэббиджа стали реально выполняться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 году изобретение Холлерита было использовано в 11-ой американской переписи населения. Работа, которую 500 сотрудников выполняли в течении семи лет, Холлерит с 43 помощниками на 43 табуляторах выполнил за один месяц.

В 1896 году Герман Холлерит основал фирму COMPUTING TOBULATING RECORTING COMPANY, которая стала основой для будущей Интернешинал Бизнес Мэшинс (IBM)- компании внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники. Дальнейшее развитие науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. В феврале 1944 года на одном из предприятий Ай-Би-Эм в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1». Это был монстр весом в 35 тонн.

«Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами длиной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо 4 секунды.

Но электромеханические реле работали недостаточно быстро. Поэтому уже в 1943 году американцы начали разработку альтернативного варианта вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 году была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC (ЭНИАК). Ее вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал 18000 электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения в секунду. Машина на электронных лампах работали существенно быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. Для их замены в 1947 году американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили использовать изобретенные ими стабильные переключающие полупроводниковые элементы-транзисторы.

Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 году к созданию компьютера UNIVAC. Он стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первым экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.

С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить сорок электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой объем информации.

В 1959 году были изобретены интегральные микросхемы (чипы), в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволяет сократить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Существенно уменьшаются габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение третьего поколения компьютеров.

К началу 1960-х годов компьютеры нашли широкое применение для обработки большого количества статистических данных, производства научных расчетов, решения оборонных задач, создания автоматизированных систем управления. Высокая цена, сложность и дороговизна обслуживания больших вычислительных машин ограничивали их использование во многих сферах. Однако процесс миниатюризации компьютера позволил в 1965 году америк5анской фирме DIGITAL EQUIPMENT выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тысяч долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.

В 1970 году сотрудник компании INTEL Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Это революционное изобретение кардинально перевернуло представление о компьютерах как о громоздких, тяжеловесных монстрах. С микропроцессором появляются микрокомпьютеры-компьютеры четвертого поколения, способные разместиться на письменном столе пользователя. В середине 1970-х годов начинают предприниматься попытки создания 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, мировому распространению микрокомпьютеров во всем мире.

За последние десятилетия 20 века микрокомпьютеры проделали значительный эволюционный путь, многократно увеличили свое быстродействие и объемы перерабатываемой информации, но окончательно вытеснить микрокомпьютеры и большие вычислительные системы – мейнфреймы они не смогли. Более того, развитие больших вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера – суперпроизводимой 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.

История ЭВМ: от перфокарт до персональных компьютеров

Ровно 33 года назад, 12 августа 1981 года, на свет появился первый массовый персональный компьютер IBM PC, который со временем стали называть просто PC (ПК). То, что для нас уже давно стало привычным делом, в то время было настоящей революцией. M24.ru выделило основные этапы развития электронно-вычислительных машин.

Электронные вычислительные машины того времени представляли из себя массивные конструкции весом в несколько тонн. Каждый новый этап развития ЭВМ был связан не только с техническим прогрессом, но и с программным. Взять хотя бы Windows, который пришел на смену “бездушному” DOS.

Именно IBM, годом основания которой считается 1889 год, внесла огромный вклад в развитие компьютерной техники. Ее прародительница, корпорация CTR (Computing Tabulating Recording) включала в себя сразу три компании и выпускала самое различное электрическое оборудование: весы, сырорезки, приборы учета времени. После смены директора в 1914 году компания начала специализироваться на создании табуляционных машин (для обработки информации). Спустя 10 лет CTR поменяло свое название на International Business Machines или IBM.

M24.ru выделило основные этапы развития ЭВМ и их основных представителей, давших толчок к развитию современных компьютеров.

Еще в 1888 году инженер Герман Холлерит, основатель IBM, создал первую электромеханическую счетную машину – табулятор, который мог считывать и сортировать данные, закодированные на перфокартах (бумажных карточках с отверстиями). Его даже использовали при переписи населения в 1890 году в США.

При этом история компьютеров IBM началась спустя более полувека, в 1941 году, когда был разработан и создан первый программируемый компьютер “Марк 1” весом порядка 4,5 тонн, 17 метров в длину, 2,5 метра – в высоту. Президент IBM вложил в него 500 тысяч долларов. Впервые “Марк 1” был запущен в Гарвардском университете в 1944 году. Чтобы понять, насколько сложна была конструкция машины, достаточно сказать, что общая длина проводов составила 800 км. При этом компьютер осуществлял три операции сложения и вычитания в секунду.

Первое поколение ЭВМ

Первая ЭВМ, основанная на ламповых усилителях, под названием “Эниак” была создана в США в 1946 году. По размерам она была больше, чем “Марк 1”: 26 метров в длину, 6 метров в высоту, а ее вес составлял около 30 тонн. При этом по производительности “Эниак” в 1000 раз превышала “МАРК-1”, а на ее создание ушло почти 500 тысяч долларов. Но у нее были существенные недостатки: очень мало памяти для хранения данных и долгое время перепрограммирования – от нескольких часов и до нескольких дней.

Кстати, среди создателей “Эниак” был ученый Джон фон Нейман, предложивший архитектуру ЭВМ, заложенную в компьютерах с конца 1940-х до середины 1950-х годов. Именно он осуществил переход к двоичной системе счисления и хранению полученной информации.

В 1951 году появился первый коммерческий компьютер UNIVAC, и уже в 1952 году вышел “IBM 701”. Это был первый крупный ламповый научный коммерческий компьютер, причем создали его достаточно быстро – в течение двух лет. Его процессор работал значительно быстрее, чем у UNIVAC – 2200 операций в секунду против 455. В одну секунду процессор “IBM 701” мог выполнять почти 17 тысяч операций сложения и вычитания.

Второе поколение ЭВМ

Второе поколение ЭВМ использовало в своей основе транзисторы, созданные в 1947 году. Это была очередная революция, в результате которой существенно уменьшились размеры и энергопотребление компьютеров, так как сами биполярные транзисторы в разы меньше вакуумных ламп.

В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах. Они были надежны, и ВВС США стали использовать их в системе раннего оповещения ПВО. А в 1960 году IBM разработала мощную систему Stretch или “IBM-7030”. Она была и вправду сильна – создатели добились 100-кратного увеличения быстродействия. В течение трех лет он был самым быстрым компьютером в мире. Однако со временем IBM уменьшила его стоимость, а вскоре и вовсе сняла с производства.

Третье поколение ЭВМ

Третье поколение компьютеров связано с использованием интегральных схем (в которых используется от десятков до сотен миллионов транзисторов), впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом.

В 1964 году IBM объявила о начале работы над целой линейкой IBM System/360.

System/360 хорошо продавалась даже спустя шесть лет после анонса системы. За 6 лет IBM выпустила более 30 тысяч машин. Однако затраты на разработку System/360 были очень велики – около пяти миллиардов долларов. Таким образом, System/360 заложила фундамент для следующих поколений, первым из которых был System/370.

Четвертое поколение ЭВМ

Четвертое поколение связано с использованием микропроцессоров. Первый такой микропроцессор под названием “Intel-4004” был создан в 1971 году компанией Intel, до сих пор остающейся в лидерах. Спустя 10 лет IBM выпустила первый персональный компьютер, который так и назывался IBM PC. Самая дорогая конфигурация стоила 3000 долларов и предназначалась для бизнеса, а конфигурация за 1500 долларов – для дома.

Процессор Intel 8088 работал на частоте 4,77 МГц (сейчас этот показатель в тысячи раз больше), а объем ОЗУ – 64 кбайта (сейчас – в миллионы раз больше). Для хранения информации использовались 5,25-дюймовые флоппи-дисководы. Жесткий диск нельзя было установить из-за недостаточной мощности блока питания.

Интересно, что разработкой компьютера занимались всего четыре человека. Причем IBM не запатентовала ни операционную систему DOS, ни BIOS, что породило огромное количество клонов. Уже в 1996 году IBM уступило первое место по продажам ПК на ею же основанном рынке.

Несмотря на то, что современные гаджеты сильно отличаются по характеристикам от своего предшественника, все они относятся к тому же поколению ЭВМ.

Основные толчки для развития компьютеров дала наука (появление ламп, а затем транзисторов). В настоящее время распространяется ввод информации с голоса, общения с машиной на человеческом языке (приложение Siri в iPhone) и активная работа над роботами. Основное мнение, что будущее – за квантовыми компьютерами, которые будут использовать в своей основе молекулы и нейрокомпьютерами, использующими центральную нервную систему человека и непосредственно его мозг. Однако для того, чтобы эти технологии появились, необходимо досконально изучить эти системы.

История компьютера: от калькулятора до кубитов

Те компьютеры, которые мы привыкли видеть дома и в офисах, появились не так давно. Пожалуй, ни у какой другой техники нет такой богатой истории, как у ПК. С чего все началось и что повлияло на современные гаджеты, расскажем в нашей статье.

Когда появился компьютер?

Точное время изобретения компьютеров определить очень трудно. Их предшественники — механические вычислительные машины, например счеты, были придуманы человеком задолго до нашей эры. Однако сам термин «компьютер» намного моложе и появился только в XX веке.

Наряду с машинами с перфокартами IBM 601 (1935) важную роль в истории развития компьютерной техники сыграли первые изобретения немецкого ученого Конрада Цузе. На сегодняшний день многие считают, что есть несколько первых компьютеров, изобретенных примерно в одно время.

1936: Конрад Цузе (Konrad Zuse) и Z1

В 1936 году Конрад Цузе начал разрабатывать первый программируемый калькулятор, работа над которым была завершена в 1938 году. Z1 был первым компьютером с двоичным кодом и работал с перфолентой. Но к сожалению, механические части калькулятора были очень ненадежны. Реплика Z1 находится в Музее технологий в Берлине.

1941: Конрад Цузе и Z3

Z3 — это преемник Z1 и первый свободно программируемый компьютер, который можно было использовать в разных областях, а не только для вычислений. Многие историки считают, что Z3 — первый в мире функционирующий универсальный компьютер.

1946: системы обработки данных первого поколения

В 1946 году исследователи Экерт и Мочли изобрели первый полностью электронный компьютер ENIAC — Electronic Numerical Integrator and Computer (электронный цифровой интегратор и компьютер). Он использовался армией США для расчета баллистических таблиц. ENIAC владел основными математическими операциями и мог вычислять квадратные корни.

1956-1980 годы: системы обработки данных 2-5 поколений

В эти годы были разработаны языки программирования более высокого уровня, а также принципы работы виртуальной памяти, появились первые совместимые компьютеры, базы данных и многопроцессорные системы. Первый в мире свободно программируемый настольный компьютер был создан компанией Olivetti. В 1965 году стала доступна для покупки электронная машина Programma 101 стоимостью 3200 долларов.

1970-1974: Компьютерная революция

Микропроцессоры стали дешевле, и в течение этого периода времени на рынок было выпущено достаточно много компьютерной техники. Ведущую роль здесь сыграли, прежде всего, компании Intel и Fairchild. В эти годы Intel создал, первый микрокомпьютер: 15 ноября 1971 года был представлен 4-битный процессор Intel 4004. В 1973 году вышел Xerox Alto — первый компьютер с графическим пользовательским интерфейсом (монитором), мышью и встроенной картой Ethernet.

1976-1979 годы: микрокомпьютеры

Микрокомпьютеры стали популярны, появились новые операционные системы, а также флоппи-дисководы. Компания Microsoft зарекомендовала себя на рынке. Появились первые компьютерные игры и стандартные названия программ. В 1978 году на рынок вышел первый 32-разрядный компьютер от DEC.

IBM разработала IBM 5100 — первый «портативный» компьютер весом 25 килограмм. Он имел 16 килобайт оперативной памяти, дисплей 16х64 и стоил более 9 000 долларов. Именно такая высокая цена не позволила компьютеру утвердиться на рынке.

1980-1984: первый «настоящий» ПК

В 80-е годы наступило время «домашних компьютеров», таких как Commodore VC20, Atari XL или компьютеров компании Amiga. IBM оказала большое влияние на будущие поколения ПК, представив в 1981 году IBM PC. Обозначенный IBM класс оборудования действителен и сегодня: процессоры x86 основаны на последующих разработках оригинального дизайна IBM.

В конце 1970-х годов существовало множество технических устройств и производителей, но IBM стала доминирующим поставщиком компьютерной техники. В 1980 году компания выпустила первый «настоящий» компьютер — он задал направление развития компьютерных технологий по настоящее время. В 1982 году IBM также вывела на рынок Word, NetWare и другие знакомые нам и по сей день приложения.

В 1983 появился первый Apple Macintosh, сделав ставку на удобство пользователя. В 1984 начали серийный выпуск ПК в СССР. Первый отечественный компьютер, ставший на поток, назывался «АГАТ».

1985/1986: дальнейшее развитие компьютерных технологий

В 1985 году вышел 520ST. Это был чрезвычайно мощный для того времени компьютер Atari. В эти же годы был выпущен первый миникомпьютер MicroVAX II. В 1986 году IBM вывела на рынок новую операционную систему (OS/2).

1990: Появление Windows

22 мая 1990 года появилась Windows 3.0, что стало большим прорывом для Microsoft в те годы. Только за первые шесть месяцев было продано около трех миллионов копий операционной системы. Интернет начал рассматривался как глобальный способ коммуникации.

1991-1995: Windows и Linux

В результате прогресса изначально очень дорогие компьютеры стали более доступными. Приложения Word, Excel и PowerPoint наконец объединили в пакет Office. В 1991 году финский разработчик Линус Торвальдс начал работу над Linux.

Во многих компаниях Ethernet стал стандартом передачи данных. Благодаря возможности подключения компьютеров друг к другу, становилась все популярнее модель клиент-сервер, позволявшая работать в сети.

1996-2000: Интернет приобретает все большее значение

В эти годы ученый-программист Тим Бернерс Ли разработал язык разметки HTML, протокол передачи HTTP и URL-адрес — унифицированный указатель ресурсов, чтобы дать каждому сайту имя и передать контент с веб-сервера в браузер. Начиная с 1995 года было доступно множество веб-редакторов, что позволило многим людям создавать свои собственные сайты.

XXI век: дальнейшее развитие

В 2003 году Apple выпустила PowerMac G5. Это был первый компьютер с 64-битным процессором. В 2005 году Intel создала первые двухъядерные процессоры.

В последующие годы основной курс развития стал направлен на разработку многоядерных процессоров, расчеты на графических чипах и также планшетных компьютерах. С 2005 года начали учитывать экологические аспекты при дальнейшей разработке компьютерной техники.

Новейшие технологии: квантовый компьютер

Сегодня ученые работают над квантовыми компьютерами. Эти машины основаны на кубитах. Как именно работают квантовые компьютеры, мы рассказывали в нашем журнале и в этой статье.

Читайте также:

• Проверь свой ПК: рейтинг самых опасных программ
• С 1884 до наших дней: история цветного телевидения
• Лайфхаки для работы за компьютером

Фото: wikipedia.org, pxhere.com

При подготовке материала использовались источники:
https://studfile.net/preview/9122617/page:2/
https://www.m24.ru/articles/kompyutery/12082014/52795
https://ichip.ru/tekhnologii/istoriya-kompyutera-ot-kalkulyatora-do-kubitov-245122