История развития вычислительной техники

История развития вычислительной техники 

 Более 5000 лет назад были изобретены  счеты (Китай).  Создавались различные  технические средства, облегчающие  счет.  

 

Рис.1 Счеты 

 С появлением  первых государств появляется  иероглифическое письмо, законодательства прибавляют формальности  рассуждениям. Появилась потребность в измерении длин, площадей, весов. Не случайно первыми вычислительными машинами были линейка и весы. В Древнем Египте и Древней Греции получили распространение автоматы (от греч. ” автоматос” - самодвижущийся), развивалась почта, использовались устройства типа абаков для механического счета. Возникли позиционные системы счисления. Появляется понятие "кибернетикос" - наука управления  колесницами (термин  принят  в древней Греции при проведении Олимпийских игр). 

      

Рис 2. Блез Паскаль  и его вычислительное устройство 

1642 -  Блез  Паскаль  (Англия)  изобрел вычислительное  устройство, механически выполняющее  сложение и вычитание чисел. 
 

Рис. 3. Готфрид  Вильгельм Лейбниц  

 

Рис. 4. Арифмометры (середина 20 века) 

     1673 -  Готфрид Вильгельм Лейбниц  усовершенствовал устройство Паскаля,  добавив еще два  арифметических  действия. Данное устройство  применялось  до 70-х годов 20 века и называлось  арифмометром. Появилось специальная  профессия - счетчик (человек, работающий с арифмометром) 

     

Рис. 5. Чарльз Беббидж  и проект его машины 

     В  начале XIX века Чарльз Бэббидж  (Англия) пытался  построить аналитическую  машину.  Это  устройство должно  было иметь память, а ввод информации  должен был, осуществляется  с  помощью "перфокарт". Работа по созданию аналитической машины не  была доведена до конца,  т.к.  в то время не было соответствующих технологий для ее воплощения. 

Машина должна была работать по заранее составленной инструкции - программе. Эти первые в мире  программы были  написаны  Адой  Августой  Лавлейс (дочерью Джорджа Байрона), которая заложила основы современного программирования.  

 

Рис.6 Ада Августа  Лавлейс   

Развитие промышленности потребовало эффективного управления средствами производства.  В первой половине  XIX  века Андре Мари Ампер предположил, что должна существовать специальная наука управления, которую он назвал "кибернетикос". 

1836 г. - изобретен  телеграф 

1846 г. - изобретена  швейная машинка 

1860 г. - изобретен ДВС 

1867 г. - изобретена  пишущая машинка 

1876 г. - изобретен  телефон 

В 1890 году американец Герман Холлерит создал машину для  проведения переписи населения в  США. Перфокарты выступали в ней  в качестве носителя информации, (то есть внешнего запоминающего устройства). Впервые для расчетов было использовано электричество. Он создал фирму - прообраз IBM. 
 

Рис.7 Герман Холлерит за своей машиной 

1895 г. - изобретено  радио 

1930 г. - первый  аналоговый компьютер Буша 

1936 г. -  двадцатипятилетний  студент Кембриджского университета англичанин Алан Тьюринг опубликовал статью “О вычисляемых числах”, в которой рассматривалось гипотетическое устройство (машина Тьюринга), пригодное для решения любой разрешимой математической или логической задачи, - прообраз программируемого компьютера. 

 

Рис.8 Алан Тьюринг 

1944 г. -  Говард  Эйкен на основе работ Бейббиджа  и технологий 20 века построил  первую цифровую вычислительную  машину "Марк-1". 

1945 г. -  Конрад  Цузе изобрел систему записи  программ Планканкюль - первый язык программирования высокого уровня. Язык не был реализован в компьютере. 

1945 г., 21 июня - разослан  отчет американского математика  венгерского происхождения Джона  фон Неймана ”Предварительный  отчет о машине EDVAC”, содержащий  концепцию хранения команд компьютера в его собственной внутренней памяти. 

 

Рис.9 Джон фон  Нейман и его концепция архитектуры  ЭВМ 

1946 г. опубликована  статья  фон Неймана, в который  сформулировал основные принципы  функционирования вычислительных  устройств (концепцию архитектуры): 

         Любая вычислительная  машина  должна включать в себя арифметическо-логическое  устройство,  устройство управления, запоминающее устройство, внешние  устройства. 

1946 г. - первый  полностью электронный цифровой  компьютер Моушли и Эккерта  (ENIAC) 

Продолжается  развитие науки  управления  -  "кибернетикос". В  1948 году американский математик Норберт Винтер определил  ее как науку управления в живой  природе и  технических системах. 

1948 г. -  изобретен  транзистор 

1949 г. - завершена  работа над первым компьютером с хранимой программой, мало отличающаяся от современных ЭВМ (EDSAC) 

1951 г. -  под  руководством академика Лебедева  построена ЭВМ МЭСМ 
 

Рис.10 Сергей Алексеевич Лебедев  

1964 г. - появление  интегральных схем 

1965 г. - первый  миникомпьютер 

При создании компьютеров  используются специалисты различных  направлений - математики, физики, техники,  программисты и т.д.  В этом смысле информатика определялась как  совокупность  дисциплин изучающих свойства информации, а так же процессы передачи, накопления, обработки информации с помощью технических средств. 

Выделяется часть  науки,  которая занимается проблемами применения средств вычислительной техники для работы  с  информацией. В  Англии и США это Computer Science (наука о вычислительной технике), во Франции - informatique (информатика). В  60-е  годы происходит становление информатики ,  как фундаментальной естественной науки изучающей процессы  обработки, передачи  и накопления информации.  Данная дисциплина создана на стыке точных и естественных наук. Ядро информатики - информационные технологии. 

  Информационная  технология - совокупность технических   и программных средств, с помощью  которых обрабатывается информация. Центральное место в информационных технологиях занимает компьютер. 

1970 - е г. - создание  БИС 

1970 г. - создана  саморазмножающаяся программа для  одной из первых компьютерных  сетей - ARPnet. Программа Creepeer, которая  по некоторым данным была написана  Бобом Томасом из, путешествовала по сети, обнаруживая свое появление сообщением “Я КРИППЕР...ПОЙМАЙ МЕНЯ, ЕСЛИ СМОЖЕШЬ”. 

1971 г. - создан  первый микрокомпьютер Kenback1 

1972 г. - 31-летний  специалист по системному программированию  из фирмы  Bell Labs Деннис Ритчи разработал язык программирования С.  

1972 г. - опубликована  работа Эдсгера Дайкстры “  Заметки по структурному программированию”,  содержащая блестящее описание  основных идей структурного программирования 

1973 г. - швейцарский  специалист по программированию Никлаус Вирт опубликовал “Пересмотренное сообщение”, определившее точный стандарт языка Pascal. Строгий стиль языка Pascal  был с восторгом принят приверженцами структурного программирования. 
 

Рис.11. Никлаус  Вирт 

1975 г. - год образования  фирмы Microsoft  

1977 г. - первый  микрокомпьютер Уозняка и Джобса, выпущенный фирмой  Apple 

1980 г. - создан  центральный процессор на одном  кремниевом кристалле 

1980-е г. - появление  СБИС. 

ЭВМ - это программируемое  электронное устройство обработки  и накопления информации. 

·      микроЭВМ, или персональный компьютер, используется для автоматизации  отдельных рабочих мест, для обработки  деловой информации, для обучения в средней и высшей школе, в  быту; 

·      миниЭВМ (отличаются от первых большим  количеством дополнительных устройств) - это средства автоматизации различных технологических процессов, научных исследований, проектно - конструкторских работ и т.д.; 

·      средние и большие ЭВМ используются для решения задач управления производством (эти машины, как правило, отличаются от предыдущих большим объемом памяти); 

·      суперЭВМ применяются в решении  сложнейших народнохозяйственных задач  и проведения научных экспериментов (метеорологических и геофизических  исследованиях, космических проектах, исследованиях по ядерной физике). 

На основании  элементной базы ЭВМ принято классифицировать по поколениям: 

·      1 поколение ( 1944-1958 ) Ламповые машины с  быстродействием порядка 10-20 тыс. операций в секунду, программы писались на машинном языке. 

 

Рис.12.  ЭВМ EDSAC 

·      2 поколение (1959 - 1963 ) Полупроводниковые  машины на транзисторах. Быстродействие 100 тыс. операций в секунду. Имеются  программы перевода с алгоритмических  языков на машинный язык. Есть набор  стандартных программ. 
 

Рис.13.  ЭВМ ENIAK 

·      3 поколение (1964-1970) Миникомпьютеры на интегральных схемах. Отличаются большей надежностью и малыми размерами. Быстродействие 10 млн. оп/с. Образуют системы программно-совместимых устройств. 

 

Рис.14.  Миникомпьютер  на интегральных схемах 

·      4 поколение (1971 - до сегодняшнего дня) Вычислительные системы на больших интегральных схемах (БИС). Имеют большой объем памяти, позволяют подключать большое количество устройств ввода и вывода информации. Для ввода данных и команд используется клавиатура. Микропроцессор, разработанный, в 1971 году позволил создать центральный процессор на одном чипе. 

 

Рис.15.  Миникомпьютер «Электроника» на БИС 

·      5 поколение (настоящее и будущее) Еще создается, предполагается развитие искусственного интеллекта на основе оптико-лазерных технологий и применения СБИС. Планируется создать компьютер с большим быстродействием, огромным по мощности процессором и неограниченной виртуальной памятью. 

·      В качестве основного элемента для  электрических цепей будет использован арсенид галия. Работа этих компьютеров будет основана на параллельных вычислениях. 

  Информатика  как учебная дисциплина появилась   первой  в библиотечных ВУЗах.  В 1983 году создано отделение  информатики и вычислительной  техники,  Академии Наук СССР. 

  Информатика  - это техническая  наука, систематизирующая  приемы создания,  хранения,  обработки  и передачи информации средствами  вычислительной техники, а так  же принципы функционирования  этих средств и методы управления  ими.