Одним із перших пристроїв (V-IV ст. до н.е.), з яких, можна вважати, почалася історія розвитку комп'ютерів, була спеціальна дошка, названа згодом «абак». Обчислення на ній проводилися переміщенням кісток або каміння у заглибленнях дощок з бронзи, каменю, слонової кістки тощо. У Греції абак існував вже у V ст. е., у японців він називався «серобаян», у китайців - «суанпань». У Стародавній Русі для рахунку застосовувалося пристрій, схожий на абак, - "дощаний рахунок". У XVII столітті цей прилад набув вигляду звичних російських рахунків.
Абак (V-IV ст. до н.е.)
Французький математик і філософ Блез Паскаль у 1642 р. створив першу машину, що отримала на честь свого творця назву Паскаліна. Механічне пристрій у вигляді ящика з багатьма шестернями крім додавання виконувала і віднімання. Дані вводилися в машину за допомогою повороту набірних коліс, які відповідали числам від 0 до 9. Відповідь з'являлася у верхній частині металевого корпусу.
Паскаліна У 1673 році Готфрід Вільгельм Лейбніц створив механічний рахунковий пристрій (ступінчастий обчислювач Лейбніца — калькулятор Лейбніца), який вперше не тільки складав і вичитував, а ще множив, ділив і обчислював квадратний корінь. Згодом колесо Лейбніца стало прототипом для масових лічильних приладів – арифмометрів.
Модель ступінчастого обчислювача Лейбниця Англійський математик Чарльз Беббідж розробив пристрій, який не тільки виконував арифметичні дії, а й одразу ж друкував результати. У 1832 р. була побудована десятикратно зменшена модель із двох тисяч латунних деталей, яка важила три тонни, але була здатна виконувати арифметичні операції з точністю до шостого знака після коми та обчислювати похідні другого порядку. Ця обчислювальна машина стала прообразом реальних комп'ютерів, називалася вона диференціальною машиною.
Диференціальна машина Підсумовуючий апарат із безперервною передачею десятків створює російський математик та механік Пафнутий Львович Чебишев. У цьому апараті досягнуто автоматизації виконання всіх арифметичних дій. У 1881 році була створена приставка до підсумовуючого апарату для множення та поділу. Принцип безперервної передачі десятків широко використовувався у різних лічильниках та обчислювальних машинах.
Підсумовуючий апарат Чебишева Автоматизована обробка даних з'явилася наприкінці минулого століття США. Герман Холлеріт створив пристрій - Табулятор Холлеріту - в якому, нанесена на перфокарти, розшифровувалося електричним струмом.
Табулятор Холлеріту У 1936 році молодий вчений з Кембриджу Алан Т'юрінг придумав уявний лічильний апарат-комп'ютер, який існував лише на папері. Його «розумна машина» діяла за певним заданим алгоритмом. Залежно від алгоритму, уявна машина могла застосовуватися для різноманітних цілей. Однак у той час це були суто теоретичні міркування та схеми, які послужили прототипом програмованого комп'ютера як обчислювального пристрою, який обробляє дані відповідно до певної послідовності команд.
Інформаційні революції в історії
В історії розвитку цивілізації відбулося кілька інформаційних революцій — перетворень соціальних суспільних відносин унаслідок змін у галузі обробки, збереження та передачі інформації.
Першареволюція пов'язана з винаходом писемності, що призвело до гігантського якісного та кількісного стрибка цивілізації. Виникла можливість передачі знань від поколінь до поколінь.
Друга(середина XVI ст.) революція викликана винаходом друкарства, яке радикально змінило індустріальне суспільство, культуру, організацію діяльності.
Третя(кінець XIX ст.) революція з відкриттями в галузі електрики, завдяки чому з'явилися телеграф, телефон, радіо, пристрої, які дозволяють оперативно передавати та накопичувати інформацію у будь-якому обсязі.
Четверта(З сімдесятих років XX ст.) Революція пов'язана з винаходом мікропроцесорної технології та появою персонального комп'ютера. На мікропроцесорах та інтегральних схемах створюються комп'ютери, системи передачі (інформаційні комунікації).
Цей період характеризують три фундаментальні інновації:
- перехід від механічних та електричних засобів перетворення інформації до електронних;
- мініатюризація всіх вузлів, пристроїв, приладів, машин;
- створення програмно-керованих пристроїв та процесів.
Історія розвитку комп'ютерної техніки
Потреба у зберіганні, перетворенні та передачі в людини з'явилася значно раніше, ніж було створено телеграфний апарат, перша телефонна станція та електронна обчислювальна машина (ЕОМ). Фактично весь досвід, всі знання, накопичені людством так чи інакше сприяли появі обчислювальної техніки. Історія створення ЕОМ - загальна назва електронних машин для виконання обчислень - починається далеко в минулому і пов'язана з розвитком практично всіх сторін життя та діяльності людини. Скільки існує людська цивілізація, стільки часу використається певна автоматизація обчислень.
Історія розвитку комп'ютерної техніки налічує близько п'яти десятиліть. За цей час змінилося кілька поколінь ЕОМ. Кожне наступне покоління відрізнялося новими елементами (електронні лампи, транзистори, інтегральні схеми), технологія виготовлення яких була іншою. Нині існує загальноприйнята класифікація поколінь ЕОМ:
- Перше покоління (1946 – початок 50-х рр.). Елементна база – електронні лампи. ЕОМ відрізнялися великими габаритами, великим споживанням енергії, малою швидкодією, низькою надійністю, програмуванням у кодах.
- Друге покоління (кінець 50-х – початок 60-х рр.). Елементна база - напівпровідникові. Поліпшилися проти ЕОМ попереднього покоління майже всі технічні характеристики. Для програмування застосовуються алгоритмічні мови.
- 3-тє покоління (кінець 60-х - кінець 70-х). Елементна база – інтегральні схеми, багатошаровий друкований монтаж. Різке зниження габаритів ЕОМ, підвищення їхньої надійності, збільшення продуктивності. Доступ до віддалених терміналів.
- Четверте покоління (з середини 70-х - кінець 80-х). Елементна база – мікропроцесори, великі інтегральні схеми. Поліпшились технічні характеристики. Масовий випуск персональних комп'ютерів Напрямки розвитку: потужні багатопроцесорні обчислювальні системи з високою продуктивністю, створення дешевих мікроЕОМ.
- П'яте покоління (з середини 80-х рр.). Почалася розробка інтелектуальних комп'ютерів, яка поки що не увінчалася успіхом. Впровадження у всі сфери комп'ютерних мереж та його об'єднання, використання розподіленої обробки даних, повсюдне застосування комп'ютерних інформаційних технологій.
Разом зі зміною поколінь ЕОМ змінювався і їх використання. Якщо спочатку вони створювалися і використовувалися здебільшого на вирішення обчислювальних завдань, то подальшому сфера їх застосування розширилася. Сюди можна віднести обробку інформації, автоматизацію управління виробничо-технологічними та науковими процесами та багато іншого.
Принципи роботи комп'ютерів Конрада Цузе
Ідея про можливість побудови автоматизованого рахункового апарату спала на думку німецькому інженеру Конраду Цузе (Konrad Zuse) і в 1934 р. Цузе сформулював основні принципи, на яких повинні працювати майбутні комп'ютери:
- двійкова система числення;
- використання пристроїв, що працюють за принципом «так/ні» (логічні 1/0);
- повністю автоматизований процес роботи обчислювача;
- програмне управління процесом обчислень;
- підтримка арифметики з плаваючою комою;
- Використання пам'яті великої ємності.
Цузе першим у світі визначив, що обробка даних починається з біта (біт він називав «статусом так/ні», а формули двійкової алгебри - умовними судженнями), першим увів термін «машинне слово» (Word), першим об'єднав у обчислювачі арифметичні та логічні операції, зазначивши, що «елементарна операція комп'ютера — перевірка двох двійкових чисел на рівність. Результатом буде теж двійкове число з двома значеннями (одночасно, не дорівнює)».
Перше покоління – ЕОМ з електронними лампами
Colossus I — перша обчислювальна машина на лампах, створена англійцями 1943 р., для розкодування німецьких військових шифрів; вона складалася з 1800 електронних ламп – пристроїв для зберігання інформації – і була одним із перших програмованих електронних цифрових комп'ютерів.
ENIAC - було створено для розрахунку артилерійських таблиць балістики; цей комп'ютер важив 30 тонн, займав 1000 квадратних футів та споживав 130-140 кВт електроенергії. Комп'ютер містив 17468 вакуумних ламп шістнадцяти типів, 7200 кристалічних діодів і 4100 магнітних елементів, і вони містилися в шафах загальним обсягом близько 100 м 3 . ENIAC мав продуктивність 5000 операцій на секунду. Загальна вартість машини становила $ 750 000. Потреба споживання електрики - 174 кВт, загальний займаний простір - 300 м 2 .
ENIAC - пристрій для розрахунку артилерійських таблиць балістики Ще один представник 1-го покоління ЕОМ, який слід звернути увагу, це EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC цікавий тим, що в ньому була спроба записувати програми електронним способом у так званих «ультразвукових лініях затримки» за допомогою ртутних трубок. У 126 таких лініях можна було зберігати 1024 рядків чотиризначних двійкових чисел. То була «швидка» пам'ять. Як «повільної» пам'яті передбачалося фіксувати числа та команди на магнітному дроті, проте цей метод виявився ненадійним, і довелося повернутися до телетайпних стрічок. EDVAC працював швидше за свого попередника, додавання займало 1 мкс, розподіл - 3 мкс. Він містив лише 3,5 тис. електронних ламп та розташовувався на 13 м 2 площі.
UNIVAC (Universal Automatic Computer) був електронним пристроєм з програмами, що зберігаються в пам'яті, які вводилися туди вже не з перфокарт, а за допомогою магнітної стрічки; це забезпечувало високу швидкість читання та запису інформації, а, отже, і більш високу швидкодію машини загалом. Одна стрічка могла містити мільйон символів, записаних у двійковій формі. Стрічки могли зберігати і програми та проміжні дані.
Представники І-го покоління ЕОМ: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Universal Automatic Computer Друге покоління – ЕОМ на транзисторах.
Транзистори прийшли на зміну електронним лампам на початку 60-х. Транзистори (які діють як електричні перемикачі), споживаючи менше електроенергії та виділяючи менше тепла, займають і менше місця. Об'єднання кількох транзисторних схем однією платі дає інтегральну схему (chip — «щіпка», «стружка» буквально, пластинка). Транзистори це лічильники двійкових чисел. Ці деталі фіксують два стани — наявність струму та відсутність струму, і тим самим обробляють інформацію, подану їм саме у такому двійковому вигляді.
У 1953 р. Вільям Шоклі винайшов транзистор з p - n переходом (junction transistor). Транзистор замінює електронну лампу і працює з більшою швидкістю, виділяє дуже мало тепла і майже не споживає електроенергію. Одночасно з процесом заміни електронних ламп транзисторами вдосконалювалися методи зберігання інформації: як пристрої пам'яті стали застосовуватися магнітні сердечники та магнітні барабани, а вже у 60-ті роки набуло поширення зберігання інформації на дисках.
Один з перших комп'ютерів на транзисторах - Atlas Guidance Computer - був запущений в 1957 і використовувався при керуванні запуском ракети Atlas.
Створений в 1957 р. RAMAC був недорогим комп'ютером з модульною зовнішньою пам'яттю на дисках, комбінованим оперативним пристроєм, що запам'ятовує, на магнітних сердечниках і барабанах. І хоча цей комп'ютер ще не був повністю транзисторним, він відрізнявся високою працездатністю та простотою обслуговування і мав великий попит на ринку засобів автоматизації діловодства в офісах. Тому для корпоративних замовників терміново випустили вже "великий" RAMAC (IBM-305), для розміщення 5 Мбайт даних системі RAMAC потрібно було 50 дисків діаметром 24 дюйми. Створена на основі цієї моделі інформаційна система безвідмовно обробляла масиви запитів 10 мовами.
В 1959 IBM створила свій перший повністю транзисторний великий універсальний комп'ютер моделі 7090, здатний виконувати 229 тис. операцій в секунду - справжній транзисторний мейнфрейм. У 1964 році на основі двох 7090-х мейнфреймів американська авіакомпанія SABRE вперше застосувала автоматизовану систему продажу та бронювання авіаквитків у 65 містах світу.
У 1960 році DEC представила перший у світі мінікомп'ютер - модель PDP-1 (Programmed Data Processor, програмований процесор даних), комп'ютер з монітором і клавіатурою, який став одним із найпомітніших явищ на ринку. Цей комп'ютер був здатний виконувати 100 000 операцій на секунду. Сама машина займала на підлозі всього 1,5 м2. PDP-1 став, по суті, першою у світі ігровою платформою завдяки студенту MIT Стіву Расселу, який написав для нього комп'ютерну іграшку Star War!
Представники ІІ-го покоління ЕОМ: 1) RAMAC; 2) PDP-1 В 1968 Digital вперше налагодила серійне виробництво міні-комп'ютерів - це був PDP-8: ціна їх була близько $ 10000, а розміром модель була холодильник. Саме цю модель PDP-8 змогли купувати лабораторії, університети та невеликі підприємства.
Вітчизняні комп'ютери на той час можна охарактеризувати так: по архітектурним, схемним і функціональних рішень вони відповідали своєму часу, та його можливості були обмежені через недосконалість виробничої та елементної бази. Найбільшою популярністю користувалися машини серії БЕСМ. Серійне виробництво, досить незначне, почалося випуском ЕОМ «Урал-2» (1958), БЕСМ-2, «Мінськ-1» та «Урал-3» (усі – 1959 р.). У 1960 р. пішли в серію «М-20» та «Урал-4». Максимальну продуктивність наприкінці 1960 мав «М-20» (4500 ламп, 35 тис. напівпровідникових діодів, пам'ять на 4096 осередків) — 20 тис. операцій на секунду. Перші комп'ютери на напівпровідникових елементах (Роздан-2, Мінськ - 2, М-220 і Дніпро) знаходилися ще в стадії розробки.
Третє покоління – малогабаритні ЕОМ на інтегральних схемах
У 50-х і 60-х роках складання електронного обладнання представляло трудомісткий процес, який уповільнювався складністю електронних схем. Так, наприклад, комп'ютер типу CD1604 (1960, Control Data Corp.), містив близько 100 тис. діодів та 25 тис. транзисторів.
У 1959 році американці Джек Сент Клер Кілбі (фірма Texas Instruments) і Роберт Н. Нойс (фірма Fairchild Semiconductor) незалежно один від одного винайшли інтегральну схему (ІС) - сукупність тисяч транзисторів, розміщених на одному кристалі кремнію всередині мікросхеми.
Виробництво комп'ютерів на ІВ (мікросхем їх стали називати пізніше) було набагато дешевше, ніж на транзисторах. Завдяки цьому багато організацій змогли придбати та освоїти такі машини. І це, своєю чергою, призвело до зростання попиту універсальні ЕОМ, призначені на вирішення різних завдань. У ці роки виробництво комп'ютерів набуло промислових масштабів.
У цей час з'являється напівпровідникова пам'ять, яка й досі використовується в персональних комп'ютерах.
Представник ІІІ-го покоління ЕОМ - ЄС-1022 Четверте покоління – персональні комп'ютери на процесорах
Попередниками IBM PC були Apple II, Radio Shack TRS-80, Atari 400 та 800, Commodore 64 та Commodore PET.
Народження персональних комп'ютерів (ПК, PC) повною мірою пов'язують із процесорами Intel. Корпорація була заснована в середині червня 1968 р. з того часу Intel перетворилася на найбільшого у світі виробника мікропроцесорів з кількістю співробітників понад 64 тисячі. Метою Intel було створення напівпровідникової пам'яті і щоб вижити, фірма стала брати і сторонні замовлення на розробку напівпровідникових пристроїв.
У 1971 р. Intel отримала замовлення на розробку набору з 12 мікросхем для програмованих мікрокалькуляторів, але інженерам Intel створення 12 спеціалізованих чіпів здалося громіздким та неефективним. Завдання скорочення номенклатури мікросхем було вирішено шляхом створення «спарки» з напівпровідникової пам'яті та виконавчого пристрою, здатного працювати за командами, що зберігаються у ній. Це був прорив у філософії створення обчислювальних засобів: універсальний логічний пристрій у вигляді 4-розрядного центрального процесорного пристрою i4004, який пізніше був названий першим мікропроцесором. Він був набір з 4 чіпів, серед яких був один чіп, керований командами, які зберігалися в напівпровідниковій внутрішній пам'яті.
Як комерційна технологія, мікрокомп'ютер (так тоді називалася мікросхема) з'явився на ринку 11 листопада 1971 під назвою 4004: 4 бітний, що містить 2300 транзисторів, тактова частота 60 кГц, вартість - $ 200. У 1972 р. компанія Intel випустила восьми0 в 1974 р. - його вдосконалену версію Intel-8080, яка до кінця 70-х стала стандартом для мікрокомп'ютерної індустрії. Вже 1973 року у Франції з'являється перший комп'ютер з урахуванням процесора 8080 — Micral. З різних причин цей процесор у відсутності успіху в Америці (у Радянському Союзі він був скопійований і випускався довгий час під назвою 580ВМ80). Тоді ж група інженерів пішла з Intel та утворила фірму Zilog. Найбільш гучним її продуктом є Z80, який має розширений набір команд 8080 і що забезпечило його комерційний успіх для побутових приладів обходився однією напругою живлення 5В. На його основі було створено, зокрема, комп'ютер ZX-Spectrum (іноді його називають на ім'я творця - Sinclair), що став практично прообразом Home PC середини 80-х. У 1981 р. Intel випускає 16-розрядний процесор 8086 і 8088 - аналог 8086, за винятком зовнішньої 8-бітної шини даних (вся периферія тоді була ще 8-бітною).
Конкурент Intel, комп'ютер Apple II відрізнявся тим, що не був цілком закінченим апаратом і залишалася деяка свобода для доопрацювання безпосередньо користувачем — можна було встановлювати додаткові інтерфейсні плати, плати пам'яті та ін. його основною перевагою. Успіху Apple II сприяли ще дві новинки, розроблені 1978 року. Недорогий накопичувач на гнучких дисках і перша програма для комерційних розрахунків — електронна таблиця VisiCalc.
Великою популярністю у 70-х роках користувався комп'ютер Altair-8800, збудований на основі процесора Intel-8080. Хоча можливості Altair були досить обмежені - оперативна пам'ять становила всього 4 Kb, клавіатура та екран були відсутні, його поява була зустрінута з великим ентузіазмом. Він був випущений на ринок у 1975 році, і у перші місяці було продано кілька тисяч комплектів машини.
Представники IV-го покоління ЕОМ: а) Micral; б) Apple II Цей комп'ютер, розроблений фірмою MITS, продавався поштою як набору деталей для самостійного складання. Весь комплект для збирання коштував $397, тоді як тільки один процесор від Intel продавався за $360.
Поширення ПК до кінця 70-х років призвело до деякого зниження попиту на великі ЕОМ і міні-ЕОМ - фірма IBM в 1979 випустила IBM PC на базі процесора 8088. Існуюче на початку 80-х років програмне забезпечення було орієнтоване на обробку текстів та простих електронних таблиць, а сама думка про те, що «мікрокомп'ютер» може стати звичним та необхідним пристроєм на роботі та вдома, здавалася неймовірною.
12 серпня 1981 IBM представила Personal Computer (PC), що став, у поєднанні з програмним забезпеченням від Microsoft, стандартом для всього парку ПК сучасного світу. Ціна моделі IBM PC з монохромним дисплеєм становила близько $3.000, із кольоровим — $6.000. Конфігурація IBM PC: процесор Intel 8088 з частотою 4,77 МГц і 29 тисяч транзисторів, 64 Кб оперативної пам'яті, 1 флоппі-дисковод ємністю 160 Кб, - звичайний вбудований динамік. В цей час запуск додатків і робота з ними були справжнім борошном: через відсутність жорсткого диска доводилося весь час міняти дискети, не було ні «миші», ні графічного віконного інтерфейсу користувача, ні точної відповідності між зображенням на екрані і кінцевим результатом (WYSIWYG ). Кольорова графіка була вкрай примітивна, про тривимірну анімацію або фотообробку не йшлося, проте історія розвитку персональних комп'ютерів почалася саме з цієї моделі.
1984 року IBM представила ще дві новинки. По-перше, була випущена модель для домашніх користувачів, названа PCjr на базі процесора 8088, яка була оснащена чи не першою бездротовою клавіатурою, але успіху на ринку ця модель не досягла.
Друга новинка – IBM PC AT. Найважливіша особливість: перехід на мікропроцесори вищих рівнів (80286 із цифровим співпроцесором 80287) із збереженням сумісності з попередніми моделями. Цей комп'ютер виявився законодавцем стандартів на багато років уперед у цілій низці відносин: тут вперше з'явилася 16-розрядна шина розширень (що залишається стандартною і до цього дня) та графічні адаптери EGA з роздільною здатністю 640х350 при глибині уявлення кольору 16 біт.
У 1984 р. відбувся випуск перших комп'ютерів Macintosh з графічним інтерфейсом, маніпулятором «миша» і багатьма іншими атрибутами інтерфейсу користувача, без яких не мисляться сучасні настільні комп'ютери. Користувачів новий інтерфейс не залишив байдужими, але революційний комп'ютер не сумісний ні з колишніми програмами, ні з апаратними компонентами. А у тодішніх корпораціях вже стали нормальними робочими інструментами WordPerfect та Lotus 1-2-3. Користувачі вже звикли та пристосувалися до символьного інтерфейсу DOS. На їхню думку, Macintosh виглядав навіть якось несерйозно.
П'яте покоління комп'ютерів (з 1985 і до нашого часу)
Відмітні ознаки V-го покоління:
- Нові технології виробництва.
- Відмова від традиційних мов програмування, таких як Кобол та Фортран на користь мов з підвищеними можливостями маніпулювання символами та з елементами логічного програмування (Пролог та Лісп).
- Акцент на нові архітектури (наприклад, архітектуру потоку даних).
- Нові способи введення-виводу, зручні для користувача (наприклад, розпізнавання мови та образів, синтезу мови, обробка повідомлень природною мовою)
- Штучний інтелект (тобто автоматизація процесів розв'язання задач, отримання висновків, маніпулювання знаннями)
Саме на рубежі 80-90-х сформувався союз Windows-Intel. Коли на початку 1989 р. Intel випустила мікропроцесор 486, виробники комп'ютерів не стали чекати на приклад з боку IBM або Compaq. Почалися перегони, до яких вступили десятки фірм. Але все нові комп'ютери були надзвичайно схожі один на одного – їх поєднувала сумісність із Windows та процесори від Intel.
У 1989 р. було випущено процесор i486. Він мав вбудований математичний співпроцесор, конвеєр та вбудований кеш першого рівня.
Напрями розвитку комп'ютерів
Нейрокомп'ютери можна віднести до шостого покоління ЕОМ. Незважаючи на те, що реальне застосування нейромереж почалося відносно недавно, нейрокомп'ютинг як науковому напрямку пішов сьомий десяток років, а перший нейрокомп'ютер був побудований в 1958 році. Розробником машини був Френк Розенблатт, який подарував своєму дітищу ім'я Mark I.
Теорія нейронних мереж вперше була позначена в роботі МакКаллока і Піттса в 1943: будь-яку арифметичну або логічну функцію можна реалізувати за допомогою простої нейронної мережі. Інтерес до нейрокомп'ютера знову спалахнув на початку 80-х років і був підігрітий новими роботами з багатошаровим перцептроном та паралельними обчисленнями.
Нейрокомп'ютери - це ПК, що складаються з багатьох працюючих паралельно простих обчислювальних елементів, які називають нейронами. Нейрони утворюють звані нейросети. Висока швидкодія нейрокомп'ютерів досягається саме за рахунок величезної кількості нейронів. Нейрокомп'ютери побудовані за біологічним принципом: нервова система людини складається з окремих клітин - нейронів, кількість яких у мозку досягає 1012, при тому, що час спрацьовування нейрона - 3 мс. Кожен нейрон виконує досить прості функції, але оскільки пов'язаний у середньому із 1 — 10 тис. інших нейронів, такий колектив успішно забезпечує роботу людського мозку.
Представник VI покоління ЕОМ — Mark I В оптоелектронних комп'ютерах носієм інформації є світловий потік. Електричні сигнали перетворюються на оптичні і назад. Оптичне випромінювання як носій інформації має ряд потенційних переваг у порівнянні з електричними сигналами:
- Світлові потоки, на відміну електричних, можуть перетинатися друг з одним;
- Світлові потоки можуть бути локалізовані у поперечному напрямку нанометрових розмірів та передаватися по вільному простору;
- Взаємодія світлових потоків з нелінійними середовищами розподілено по всьому середовищу, що дає нові ступені свободи в організації зв'язку та створення паралельних архітектур.
В даний час ведуться розробки зі створення комп'ютерів, що повністю складаються з оптичних пристроїв обробки інформації. Сьогодні цей напрямок є найцікавішим.
Оптичний комп'ютер має небачену продуктивність і зовсім іншу, ніж електронний комп'ютер, архітектуру: за 1 такт тривалістю менше 1 наносекунди (це відповідає тактовій частоті понад 1000 МГц) в оптичному комп'ютері можливе оброблення масиву даних близько 1 мегабайта і більше. До теперішнього часу вже створено та оптимізовано окремі складові оптичних комп'ютерів.
Оптичний комп'ютер розміром з ноутбук може дати користувачеві можливість розмістити в ньому майже всю інформацію про світ, при цьому комп'ютер зможе вирішувати завдання будь-якої складності.
Біологічні комп'ютери — це звичайні ПК, засновані лише на ДНК-обчислень. Реально показових робіт у цій галузі так мало, що говорити про суттєві результати не доводиться.
Молекулярні комп'ютери - це ПК, принцип дії яких заснований на використанні зміни властивостей молекул у процесі фотосинтезу. У процесі фотосинтезу молекула приймає різні стани, отже вченим залишається лише надати певні логічні значення кожному стану, тобто «0» чи «1». Використовуючи певні молекули, вчені визначили, що їхній фотоцикл складається всього з двох станів, «перемикати» які можна змінюючи кислотно-лужний баланс середовища. Остання дуже легко зробити за допомогою електричного сигналу. Сучасні технології вже дозволяють створювати цілі ланцюжки молекул, організовані таким чином. Таким чином, дуже навіть можливо, що й молекулярні комп'ютери чекають на нас «не за горами».
Історія розвитку комп'ютерів ще закінчена, крім вдосконалення старих, йде і розробка абсолютно нових технологій. Приклад того, квантові комп'ютери — пристрої, що працюють на основі квантової механіки. Повномасштабний квантовий комп'ютер - гіпотетичний пристрій, можливість побудови якого пов'язана з серйозним розвитком квантової теорії в області багатьох частинок та складних експериментів; ця робота лежить на передовому краї сучасної фізики. Експериментальні квантові комп'ютери існують; елементи квантових комп'ютерів можуть застосовуватися підвищення ефективності обчислень вже існуючої приладової базі.
Наразі використання персональних комп'ютерів від Apple, Samsung, HP, Dell та інших виробників здається нам чимось абсолютно природним. Проте менше століття тому середньостатистична людина не мала уявлення про комп'ютерні технології, і будь-які розробки, які сьогодні використовуються на кожному пристрої, ставали справжнім проривом в індустрії.
У цій статті ми поговоримо про те, що були найпершими комп'ютерами у світі, хто і навіщо їх розробляв, якими були їхні можливості, і наскільки великий внесок у розвиток технологій вони привнесли.
Створення перших комп'ютерів
Найперші комп'ютери у світі займали десятки квадратних метрів, а їхня вага вимірювалася тоннами. Тим не менш, саме вони дозволили людству дійти тих компактних і зручних пристроїв, якими ми користуємося зараз. Точної відповіді питання, яка ЕОМ справді була найпершим комп'ютером, на жаль, немає. Проте є кілька варіантів цієї відповіді, які ми розглянемо нижче.
Комп'ютер "Марк 1"
Марк 1, також відомий як ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator), був спроектований і створений в 1941-му році. У ролі замовника робіт виступав Військово-морський флот США, а як генеральний підрядник – компанія IBM. Безпосередньо розробкою пристрою займалося п'ять інженерів, якими керував представник американської армії Говард Ейкен. За основу під час реалізації проекту розробники взяли аналітичну обчислювальну машину, яку створив відомий британський винахідник Чарльз Беббідж.
По суті «Марк 1» був удосконаленим арифмометром, який можна було запрограмувати і який не вимагав людського втручання безпосередньо в сам процес виконання розрахунків. Розробники не врахували всіх переваг двійкової системи числення, якою користується більшість сучасних комп'ютерів світу, і змусили машину оперувати десятковими числами.
Введення інформації пристрій виконувався за допомогою перфострічок. Жодних умовних переходів "Марк 1" виконувати не міг, і тому код кожної програми був дуже довгим і громіздким. Програмної можливості для створення циклів також не було: щоб зробити петлю в коді, перфострічку з кодом у буквальному значенні слова потрібно було «замкнути», поєднавши її початок та кінець.
Фізично ASCC мав такий вигляд:
- довжина близько 17 м;
- висота понад 2,5 м;
- вага близько 4,5 тонни;
- 765 000 деталей;
- 800 км з'єднувальних дротів;
- 15-метровий вал, що забезпечує синхронізацію основних обчислювальних елементів;
- електричний двигун потужністю 4 квт.
На вимогу головного виконавчого директора IBM Томаса Вотсона комп'ютер був поміщений у корпус з нержавіючої сталі та скла, тоді як Говард Ейкен наполягав на прозорому корпусі, щоб залишити «начинки» ЕОМ видимими.
"Марк 1" умів працювати з числами, довжина яких становила до 23 розрядів. На віднімання та додавання витрачалося всього 0,3 с, на множення – 6 секунд, на розподіл – 15,3 секунди, на виконання тригонометричних функцій та обчислення логарифмів – більше хвилини. На той час це була разюча швидкодія, що дозволяло за один день виконувати розрахунки, на які раніше знадобилося б півроку. Тому на завершальному етапі Другої Світової війни пристрій досить успішно використовувався американським флотом, після чого близько 15 років пропрацював у Гарвардському університеті.
Суперечки про те, хто створив перший у світі комп'ютер, і коли це сталося, не вщухають і досі. Як не складно здогадатися, у США першим предком сучасних ПК вважають саме Марк 1. Однак насправді він почав працювати приблизно через 2 роки після того, як німецький інженер Конрад Цузе розробив свою ЕОМ Z3, представлену широкому загалу все того ж 1941-го року. Крім того, Цузе в принципі використав прогресивніші технології (хоча б двійкову систему числення), тоді як «Марк 1», за оцінками низки дослідників, застарів ще до того, як був створений.
Або все-таки Z3 від Цузе Конрада
Конрад Цузе – одне з найважливіших постатей історія всього комп'ютеробудування у світі, хоча він і працював на благо Третього рейху. Втім, головною мотивацією у своїй праці Цузе вважав бомбардування Дрездена та інших німецьких міст, де залишалося переважно громадянське населення, англо-американською авіацією. Працювати над своїми обчислювальними машинами Конрад почав ще у 1930-х роках, проходячи навчання у Берлінському політехнічному університеті.
Його роботи були засновані на кількох, революційних на той момент, ідеях:
- Пам'ять має бути розділена: одна її частина повинна відводитися під керуючі дані, інша - під обчислювані.
- Числа повинні бути представлені у двійковій системі числення.
- Машина повинна вміти працювати з числами з плаваючою комою (тоді як "Марк 1" працював тільки з числами з фіксованою комою). Варто зазначити, що алгоритм реалізації цієї ідеї, який Цузе назвав «напівлогарифмічним записом», аналогічний до сучасних комп'ютерів.
Дані Z3 вводилися за допомогою перфострічки. Всі інструкції, які могла виконати машина, були поділені на три групи: арифметичні оператори, пам'ять, а також введення та виведення. Жодних обмежень на розташування інструкцій у межах перфострічки не накладалося, при цьому існували дві специфічні команди – Ld та Lu – призначені для виведення інформації на дисплей та читання з клавіатури відповідно.
Обидві ці вказівки зупиняли машину, щоб оператор зміг записати отриманий результат, або ввести необхідне число. Умовні переходи ця ЕОМ не підтримувала, а цикли, як і у випадку з Марк 1, доводилося реалізовувати скріпленням початку і кінця перфострічки.
Основні характеристики машини зводяться до:
- операція додавання виконувалася за 0,7 секунди;
- операції множення та розподілу тривали 3 секунди;
- пристрій складався з 2600 телефонних реле;
- тактова частота Z3 становила приблизно 5,33 Гц;
- пристрій споживало 4 кВт енергії;
- його розмір був приблизно вдвічі менший, ніж габарити "Марк 1";
- його вага становила 1 тонну.
Машина проіснувала до 1944 року і допомагала Третьому рейху проводити складні розрахунки для фашистської авіації. 1944-го року ЕОМ згоріла разом із проектною документацією після одного з чергових авіабомбардувань. Втім, незабаром Конрад Цузе створив Z4, а комп'ютер Z3 був у 1960 році реконструйований силами компанії «Zuse KG». Але це вже зовсім інша історія.
Неупереджені критики сходяться на тому, що статус першого вільного програмованого та працездатного комп'ютера у світі по праву належить саме Z3, а спроби спростувати це твердження – псевдопатріотична спекуляція представників окремих країн. Навряд чи колись буде покладено край цим дискусіям, однак однозначно можна сказати наступне: якщо «Марк 1» застарів ще до свого випуску, то в Z3 було реалізовано багато технологій і принципів, які почали застосовуватися в комп'ютерах майбутнього.
Перша в СРСР та континентальній Європі електронно-обчислювальна машина
Першою ЕОМ біля СРСР і континентальної Європи вважається розробка під назвою «МЭСМ», що розшифровується як «Мала електронна рахункова машина». Пристрій було створено в Україні, у лабораторії обчислювальної техніки Київського Інституту електротехніки. Проект реалізовувався під керівництвом академіка Сергія Лебедєва.
Над створенням ЕОМ Сергій Олексійович, як і Цузе, почав замислюватися ще у 30-х роках минулого століття. Проте впритул розпочати цю роботу він зміг лише після війни, та й то не в найкращих умовах: Інституту електротехніки надали приміщення монастирського готелю у Феофанії (на відстані близько 10 км від Києва), у напівзруйнованому будинку.
Проте вітчизняним інженерам вдалося більш-менш відремонтувати будівлю, і лише за три роки створити та налагодити МЕСМ. При цьому над проектом працювали лише 12 інженерів, а також 15 монтажниць і техніків, які допомагали їм при необхідності. Машина мала такі характеристики:
- займала кімнату площею близько 60 квадратних метрів;
- могла здійснювати 3000 операцій на хвилину, що на той час було неймовірним показником;
- працювала на 6000 електронних ламп, які споживали 25 кВт;
- могла виконувати складання, віднімання, розподіл, множення та зрушення з урахуванням порівняння за абсолютною величиною, знака, передачі чисел з магнітного барабана, передачі управління та складання команд.
Як не складно здогадатися, 6000 ламп забезпечили у приміщенні практично тропічний клімат. Тим не менш, МЕСМ аж до 1957 року успішно використовувалася у великій кількості наукових досліджень: у галузі космічних польотів, термоядерних процесів, механіки, далеких ліній електропередач і так далі.
Інші найперші системи
«Марк 1» та Z3 – це далеко не всі учасники суперечки за титул найпершого комп'ютера у світі. Враховуючи, що в середині ХХ століття розробка комп'ютерних технологій почала розвиватися в геометричній прогресії, і ЕОМ набували все більше ознак сучасних комп'ютерів, багато дослідників віддають перше місце в цьому своєрідному «рейтингу» і тим системам, про які йтиметься нижче.
Обчислювачі Eniac
Електронний цифровий обчислювач ЕНІАК почали розробляти 1943-го року, а закінчили – 1945-го. Над його створенням працювали вчені з Пенсільванського університету Джон Еккерт та Джон Моклі. Замовлення на розробку ЕНІАК виконала Армія США, якій потрібно було пристрій для точного розрахунку таблиць стрілянини. Але через те, що комп'ютер зібрали тільки до кінця війни, його призначення довелося поміняти: з 1947-го по 1955-й роки його використовувала Лабораторія балістичних досліджень Армії США, яка за допомогою ENIAC виконувала різні розрахунки розробки термоядерної зброї. Цікаво, що першими програмістами цього комп'ютера стали шість дівчат.
Перші комерційні екземпляри UNIVAC
Умовно перший комп'ютер серії UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer I) вважають першою комерційною ЕОМ США, і третій – у всьому світі. Його розробкою займалися ті ж Джон Еккерт та Джон Моклі, на замовлення ВПС США та Армії США у співпраці з Бюро перепису населення. Розробка UNIVAC I проводилася з 1947 по 1951 роки. Першу ЕОМ цієї серії офіційно продали саме Бюро, кілька інших десятків примірників з'явилися у приватних корпораціях, урядових установах та трьох американських університетах. UNIVAC I використав двійково-десяткову арифметику, 5200 електровакуумних ламп із споживанням 125 кВт електрики, та важив 13 тонн. За одну секунду він міг здійснювати 1905 операцій. Для його розміщення була потрібна кімната площею 35,5 квадратних метрів.
Перший комп'ютер від Apple
Перша ЕОМ від іменитого «яблучного» бренду мала назву «Apple I» і була випущена в 1976-му році. Ключовою новинкою, використаною при створенні цього комп'ютера стала можливість вводити інформацію з клавіатури з її миттєвим відображенням на дисплеї. Під час презентації пристрою виявився ораторський та підприємницький талант Стіва Джобса, тоді як безпосередньо розробкою Apple I займався його сором'язливий приятель Стів Возняк. Ця ЕОМ була повністю зібрана на монтажній платі, яка складалася приблизно з тридцяти мікросхем, через що її часом називають найпершим повноцінним ПК у світі.
Ціна першого комп'ютера
Ціна розробок перших ЕОМ у світі була значно вища, ніж актуальні ціни на комп'ютери середнього цінового сегмента. Так, у створення "Марк 1" було вкладено близько 500 000 доларів. Z3 обійшовся Третьому рейху 50 000 рейхсмарок, що за курсом тих часів становило приблизно 20 000 доларів. На створення ЕНІАК розробники запросили 61 700 доларів. А для виконання першого замовлення на Apple I, зробленого Полом Терреллом, Джобсу та Возняку знадобилося 15 000 доларів. При цьому перші моделі яблучного комп'ютера продавалися по 666,66 доларів за штуку.
Відео «Перший комп'ютер»
Вся надана інформація була взята з відкритих джерел, переважно – з вільної енциклопедії «Вікіпедія».
Один з найбільших винаходів свого часу. Мільярди людей використовують комп'ютери у своєму повсякденному житті у всьому світі.
Протягом десятиліть, комп'ютер перетворився з дуже дорогого та повільного пристрою, на нинішні вкрай розумні машини з неймовірною обчислювальною потужністю.
Жодній людині не приписують винахід комп'ютера, багато хто вважає, що Конрад Цузе та його машина Z1 була першою в довгій низці нововведень, які дали нам комп'ютер. Конрад Цузе був німцем, який отримав популярність за створення першого вільно програмованого механічного обчислювального пристрою в 1936 році. Z1 Цузе був створений з акцентом на три основні елементи, які все ще використовуються в сучасних калькуляторах. Пізніше Конрад Цузе створив Z2 і Z3.
Перші комп'ютери із серії Mark були побудовані у Гарварді. МАРК створили в 1944 році, і цей комп'ютер був величиною з кімнату, що має розмір 55 футів завдовжки і 8 футів заввишки. МАРК міг виконувати широкий спектр розрахунків. Він став успішним винаходом та був використаний ВМС США, експлуатувався до 1959 року.
Комп'ютер ENIAC був одним із найважливіших досягнень у обчислювальній техніці. Його було замовлено під час Другої світової війни американськими військовими. У цьому комп'ютері використовувалися вакуумні трубки замість електродвигунів та важелів для швидких обчислень. Його швидкість була в тисячі разів швидше, ніж будь-який інший обчислювальний пристрій того часу. Цей комп'ютер був величезний і мав загальну вартість $500,000. ENIAC був в експлуатації до 1955 року.
ОЗУ або Random Access Memory було введено у 1964 році. Перший ОЗУ був металошукаючою пластиною, розташованою поруч із вакуумною трубкою, яка виявляла різницю в електричних зарядах. То справді був легкий спосіб зберігання комп'ютерних команд.
Існувало багато нововведень у 1940 році. Манчестер розробив телекомунікацію Research Establishment. Це був перший комп'ютер, який використовував програму, і вона почала функціонувати в 1948 році. Манчестер MARK I продовжував жити 1951 року і показав величезний прогрес.
UNIVAC було збудовано творцями ENIAC. Це був найшвидший і найінноваційніший комп'ютер здатний обробляти безліч обчислень. Це був шедевр свого часу та отримав високу оцінку громадськості.
IBM, перший персональний комп'ютер, що широко використовується і доступний для людей. IBM 701 був першим комп'ютером загального призначення, розробленим IBM. Нова комп'ютерна мова звана "Фортран" була використана в новій 704 моделі. IBM 7090 також мав великий успіх і домінував як офісний комп'ютер протягом наступних 20 років. Наприкінці 1970-х і 1980 IBM розробила персональний комп'ютер, відомий як ПК. IBM вплинула на комп'ютери, що використовуються сьогодні.
Зі зростанням ринку персональних комп'ютерів на початку і середині 1980-х років багато компаній зрозуміли, що графічний інтерфейс більш дружній до користувача. Це спричинило розробку операційної системи під назвою Windows, Майкрософт. Перша версія була названа Windows 1.0 і пізніше прийшла Windows 2.0 і 3.0. Microsoft стає все популярнішим сьогодні.
Сьогодні комп'ютери є надзвичайно потужним і доступнішим, ніж будь-коли. Вони практично проникли у кожен аспект нашого життя. Вони використовуються як потужний інструмент спілкування та торгівлі. Майбутнє у комп'ютерів величезне.
Наш час комп'ютеризації зобов'язує кожну освічену людину знати безліч речей, пов'язаних безпосередньо з комп'ютерними технологіями. А можна почати з вивчення того, коли з'явився перший комп'ютер. Погодьтеся, мало хто замислюється про походження комп'ютера.
Історія створення першого комп'ютера
Комп'ютер, яким ми його зараз бачимо, не завжди був таким. "Життєвий шлях" комп'ютера легко можна простежити. Початок йому було покладено при винаході Блезом Паскалем в 1642 пристрої, здатного додавати і віднімати десяткові числа - «паскалина». Перший комп'ютер у світі складно було назвати комп'ютером, тому що це було щось схоже на калькулятор. Ця обчислювальна машина виконувала лише дві дії – додавання та віднімання. Потім, в 1653 році, до цих функцій додалися множення та розподіл. Далі розвиток функціоналу дещо завмерло, упор стали робити на зовнішній вигляд, тобто ті самі опції намагалися вдягнути більш компактну і менш громіздку оболонку. І лише 1822 року винайшли машину, яка могла вирішувати прості рівняння. Це був переломний момент історії розвитку обчислювальної техніки. Після цього автоматизовані обчислювальні пристрої еволюціонували з величезною швидкістю. Вже 1946 року світові постала нова ЕОМ. Звичайно, порівнюючи першу ЕОМ та сучасний ПК, можна скептично посміхатися, адже незрозуміло, як машина, вагою 30 тонн могла перетворитися на те, що з легкістю підніме навіть жінка. 
Хто розробник першого комп'ютера
Безумовно, той, хто винайшов перший комп'ютер у світі, зробив велику справу у розвитку технологій. То хто ж цей чоловік, який представив світові перший комп'ютер? То справді був учений німецького походження Конрад Цузе. Перший комп'ютер у світі, як стверджує вікіпедія, якраз і є винайдена в сорокових роках XX століття ЕОМ, оскільки в ній були закладені всі основні функції сучасного комп'ютера. Але розмір цієї техніки все ще був неймовірно великим, часом займаючи цілу кімнату. І лише з винаходом мікропроцесора, за що дякуємо Тедду Хоффу, комп'ютер став наближатися за розмірами до звичного нам з вами ПК. 
До речі, широку популярність набув ПК після початку конкуренції двох фірм Apple і Microsoft. У битві за клієнтів ці компанії все вдосконалювали та вдосконалювали свою продукцію, радуючи нас компактністю та функціональністю. З того часу, як був винайдений перший ПК, пройшло порівняно небагато часу, але відмінності того пристрою і нинішнього величезні. Ми можемо лише здогадуватися, які покращення чекають комп'ютер у майбутньому.
Завантаження...