Представить современную жизнь без компьютера сегодня просто невозможно. Всего каких-то 10-12 лет назад «чудо» современной электроники могли себе позволить далеко не все. Мы собирается проследить эволюционное развитие персональных компьютеров, а также обозначить ключевые этапы перехода ПК из разряда «кому средства позволяют» в категорию «общедоступно». В историческом развитии компьютерной техники отмечают всего восемь имен людей, внесших наибольший вклад в основные эволюционные этапы производства ПК. За несколько десятков лет электроника не только обогнала, но и во многом вытеснила механику . Не просто эволюционные, а революционные шаги были предприняты для того, чтобы за менее, чем столетие общество так «пристрастилось» к компьютерам.
Вместо предисловия
Пожалуй, представить современную жизнь без компьютера сегодня просто невозможно. А всего десяток лет назад «чудо» современной электроники могли себе позволить далеко не все. Помню, как приходилось сидеть в библиотеке над книгами, переписывая нужное в конспект. А эти жуткие рефераты от руки, мозоль на среднем пальце правой кисти…
В отличие от немецкого компьютера, где основу составляли реле, в ЭНИАК большую часть элементов представляли вакуумные лампы. Это был настоящий монстр, стоимостью почти в 500 тысяч долларов, занимающий целую комнату. Устройство весило 27 тонн, общее число комплектующих: около 17,5 тысяч ламп различных типов, 7,2 тысячи кремниевых диодов, 1,5 тысячи реле, 70 тысяч резисторов и 10 тысяч конденсаторов. Машине требовалось энергоснабжение в 174 кВт. Вычислительная мощность – 357 операций умножения или 5 тысяч операций сложения в секунду. Основы вычисления – десятичная система исчисления. Компьютер легко работал с числами длиной в 20 разрядов.
Несмотря на свои вычислительные превосходства, ЭНИАК имел кучу недостатков. Например, если сгорала хотя бы одна лампа, из строя выходил полностью весь компьютер. Длительным также был и сам процесс программирования компьютера: на решение задачи уходило несколько минут, когда как ввод данных мог занимать несколько дней.
ЭНИАК так и не получил широкое распространение, устройство было произведено в единичном экземпляре и в дальнейшем нигде не применялось. Но некоторые принципы, которые были основаны при конструированы ЭНИАК, впоследствии нашли свое отображение в более усовершенствованных моделях электронно-вычислительной техники.
«Сделано в СССР»
В 1951 году на территории Украинской ССР создается малая электронная счетная машина – МЭСМ . В ней было 6 тысяч электронных ламп, она еле уместилась в левом крыле здания общежития бывшего монастырского поселка Феофания (в 10 км от Киева). МЭСМ создана в лаборатории вычислительной техники Института электротехники АН УССР под руководством академика С.А. Лебедева.
Мысли о создании вычислительной машины сверхспособностей у Лебедева появились еще в 30-х годах, когда молодой ученый занимался исследованиями по устойчивости энергосистем. Но войны, разразившиеся в 40-х, заставили на время забросить все начинания.
В 1948 году Лебедев вместе с группой инженеров переезжает в Феофанию (одно из отделений ИЭ АН УССР) и начинает трехлетнюю работу над реализацией секретного проекта по созданию первой отечественной ЭВМ.
«Машина занимала комнату площадью в 60 квадратных метров. Работала МЭСМ с небывалой по тем временам скоростью – 3 тысячи операций в минуту (современные компьютеры производят миллионы операций в секунду) и могла производить операции по вычитанию, сложению, умножению, делению, сдвигам, сравнению с учетом знака, сравнению по абсолютной величине, передачи управления, передачи чисел с магнитного барабана, сложению команд. Общая мощность электронных ламп – 25 кВт».
После ряда испытаний, С.А. Лебедев доказал, что его машина «умнее человека». Далее следовала череда публичных демонстраций и заключение экспертной комиссии о введении МЭСМ в эксплуатацию (декабрь 1951 года).
МЭСМ была практически единственной в стране ЭВМ, на которой решались разнообразные научно-технические задачи из области термоядерных процессов, космических полетов и ракетной техники, дальних линий электропередач, механики, статистического контроля качества. Одной из важнейших задач, решенных на МЭСМ, были расчеты устойчивости параллельной работы агрегатов Куйбышевской гидроэлектростанции, определяемые системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка. Нужно было определить условия, при которых максимально возможная мощность может передаваться в Москву без нарушения устойчивости системы. В связи с быстрым развитием реактивной и ракетной техники, перед машиной ставились задачи по расчетам внешней баллистики различной сложности, начиная от относительно простых многовариантных расчетов траекторий, проходящих в пределах земной атмосферы при незначительном перепаде высот до весьма сложных, связанных с полетом объектов за пределами земной атмосферы .
МЭСМ использовали во многих научно-исследовательских работах аж до 1957 года, после чего машину демонтировали и разобрали на части. Оборудование было доставлено в Киевский политехнический институт для проведения лабораторных работ.
Первые компьютеры с возможность хранения данных
Как уже упоминалось ранее, некоторые из первых электронно-вычислительных систем стали прототипами для создания более усовершенствованных компьютеризированных устройств. Главная задача разработчиков новых компьютеров была связана с наделением машин возможностью хранить обрабатываемые и полученный данные в электронной памяти .
Ода из таких машин называется «Манчестерское дитя» (The Manchester Baby). В 1948 году в Университете Манчестера (Великобритания) было разработано, а через год введено в эксплуатацию, электронно-вычислительное компьютерное устройство, способное сохранять данные во внутренней оперативной памяти. Манчестерский «Марк 1» стал усовершенствованной версией компьютера Неймана .
Устройство могло не только считывать информацию с перфолент , но и имело возможность ввода-вывода данных с магнитного барабана прямо во время работы программы. «Запоминающая» система представляла собой цепь электронно-лучевых трубок Уильямса (патентная разработка 1946 года).
«Манчестерское дитя» имело совсем «не детские» габариты: 17 м в длину. Систему представляли 75 тысяч электронных ламп, 3 тысячи механических реле, 4 трубки Уильямса (память компьютера 96 40-битных слов), магнитный барабан (1024-4096 40-битных слов), процессор на 30 инструкций и система аккумуляторных батарей. На самые простые математические действия машине требовалось от 3 до 12 секунд.
В 1951 году «Дитя» было утилизировано, а на его место «взошел» полноценный коммерческий компьютер Ferranti Mark 1.
Приблизительно в этот же период в Кембридже (Великобритания) группа инженеров под руководством Мориса Уилкса создает компьютер с хранимой в памяти программой – EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Это устройство становится первым широко применяемым электронно-вычислительным устройством с возможностями внутренней памяти .
В компьютере использовались почти 3 тысячи электронных ламп. Основная память компьютера – 1024 ячеек памяти: 32 ртутных ультразвуковых линий задержки (РУЛЗ), каждая из которых хранила 32 слова по 17 бит, включая бит знака. Была возможность включить дополнительные линии задержки, что позволяло работать со словами в 35 двоичных разрядов. Вычисления производились в двоичной системе со скоростью от 100 до 15 тысяч операций в секунду. Потребляемая мощность - 12 кВт, площадь занимаемой поверхности - 20 квадратных метров.
В 1953 году под руководством Уилкса и Ренвика началась работа над второй моделью ЭВМ – EDSAC-2. В качестве ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) уже использовались элементы на ферритовых сердечниках, общей емкостью в 1024 слова. В новой машине появилось ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - сначала на диодной, а затем на ферритовой матрице. Но главным новшеством было использование микропрограммного управления: некоторые из команд можно было составлять из набора микроопераций; микропрограммы записывались в постоянной памяти. Этот компьютер использовался вплоть до 1965 года.
«Транзисторная» история
Начало эры компьютеров «для жизни» связывают с той же IBM. После смены руководства в 1956 году компания меняет и производственный вектор. В 1957 году IBM вводит в обиход язык FORTRAN («FORmula TRANslation»), применявшийся для научных вычислений. В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах, достигшие такого уровня надёжности и быстродействия, что стали использоваться военными в системах раннего оповещения ПВО. В 1964 году было представлено целое семейство IBM System/360. Они стали: первым спроектированным семейством компьютеров, первыми универсальными компьютерами, первыми компьютерами с байтовой адресацией памяти (на этом перечисление первенства не заканчивается). Совместимые с System/360 компьютеры IBM System z выпускаются до сих пор, это абсолютный рекорд совместимости.
Эволюционное развитие компьютерной техники предусматривало: уменьшение габаритов, переход на более совершенные комплектующие, увеличение вычислительной мощности, увеличение объемов оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства, возможность повсеместного применения в различных отраслях, а также возможность персонализации компьютера.
В 50-60-х годах ХХ столетия на замену ламповым пришли транзисторные компьютеры. В качестве основного элемента использованы полупроводниковые диоды и транзисторы, в качестве устройств памяти – магнитные сердечники и магнитные барабаны (далекие предки современных жестких дисков). Второе отличие этих ЭВМ: появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня (Фортран, Алгол , Кобол). Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Программирование, оставаясь наукой, становится более прикладным. Все это привело к уменьшению габаритов и существенному снижению стоимости компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.
Производственная мощность этих компьютеров – до 30 тысяч операций в секунду. Объем оперативной памяти – 32 Кб. Большие преимущества – уменьшение габаритов и снижение расхода потребляемой энергии. Программирование транзисторных компьютеров становится основой для появления так называемых «операционных систем». Работать с устройством становиться легче, что под силу не только ученым, но уже и менее «продвинутым» пользователям. Компьютерное оснащение появляется на производствах, в офисах (в основном, в бухгалтерии).
Среди транзисторных электронно-вычислительных устройств этого периода самые известные:
Начало 50-х годов. Самая мощная ЭВМ в Европе – советская М-20 со средним быстродействием 20 тысяч 3-адресных команд в секунду над 45-разрядными числами с плавающей запятой; ее оперативная память реализовалась на ферритовых сердечниках и имела объем 4096 слов.
1954-1957 года. Фирма NCR (США) производит первый компьютер на транзисторах –NCR-304;
1955 год. Транзисторный компьютер фирмы «Bell Telephone Laboratories» – TRADIS – содержит 800 отдельных транзисторных элементов;
1958 год. Корпорация NEC разрабатывает первый японский компьютер NEC-1101 и 1102;
Заметим, что это не единственные представители «транзисторной» истории в эволюции компьютеров. В этот период разработки велись в Массачусетском технологическом институте (США), во многих научно-технических лабораториях по всему Советскому Союзу, в ведущих европейских научно-исследовательских и технологических высших школах.
Микрочипы и серийное производство
Всего несколько лет понадобилось разработчикам, чтобы произвести компьютер с новыми комплектующими. Как транзисторы пришли на смену электронным лампам (а те заменили механические реле), так и микросхемы заняли свою эволюционную ячейку. Конец 60-х годов ХХ столетия приносит ЭВМ следующие метаморфозы: разработаны интегральные схемы, состоящие из цепочки транзисторов, объединенных под одним полупроводником; появляется полупроводниковая память, которая становиться основным элементом оперативной памяти компьютера; освоен метод одномоментного программирования нескольких задач (принцип диалогового режима); центральный процессор может параллельно работать и управлять различными периферийными устройствами; открывается возможность удаленного доступа к данным компьютера.
Как раз в этот период появляется «знаменитое» семейство компьютеров IBM. Производство электронно-вычислительной техники становится на конвейер, налаживается серийное производство компьютеризированного оборудования.
Конечно же, здесь стоит больше сказать об IBM System/360 (S/360). В 1964 году компания выпускает серию компьютеров разных размеров и функциональности. В зависимости от требований, на производстве можно одинаково использовать как малые машины с низкой производительностью, так и большие – с более высокими производственными показателями. Все машины работают на аналогичном программном обеспечении, поэтому, если приходится заменять маломощное устройство более подвинутым, то не требуется переписывать основную программу. Для обеспечения совместимости IBM впервые применяет технологию микрокода, который используется во всех моделях серии, кроме самых старших. Эта серия компьютеров становится первой производной, когда ведется четкое разграничение между архитектурой и реализацией компьютера.
S/360 обошлась компании в 5 миллиардов долларов США (это колоссальные затраты по меркам 1964 года). Но данная система все равно не становится самым дорогим производством, первенство остается за проектом НИОКР. Модель 360 сменяют 370, 390 и System z, но архитектура компьютера в них сохраняется. На основе S/360 другие компании выпускают собственные модельные серии, например, семейство 470 фирмы Amdahl, мейнфреймы Hitachi, UNIVAC 9200/9300/940, советские машины серии ЕС ЭВМ и др.
Благодаря широкому распространению IBM/360, изобретённые для неё 8-битные символы и 8-битный байт как минимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники. Также IBM/360 была первой 32-разрядной компьютерной системой. Старшие модели семейства IBM/360 и последовавшее за ними семейство IBM/370 были одними из первых компьютеров с виртуальной памятью и первыми серийными компьютерами, поддерживающими реализацию виртуальных машин . В семействе IBM/360 впервые был использован микрокод для реализации отдельных команд процессора.
Но у некоторых микропроцессорных систем был один недостаток – низкое качество комплектующих. Особенно ярко это выражалось у советских электронно-вычислительных аппаратов. Они продолжали иметь значительные габариты и отставали в функциональности от западных разработок. Чтобы устранить это, отечественным конструкторам приходилось проектировать спецпроцессоры для выполнения частных задач (что исключало возможность мультипрограммирования).
В этот период также появляются первые миникомпьютеры (прототипы современных компьютеров). Самое главное, что произошло с ПК в конце 60-х – начале 70-х, это переход от большого количества элементов к использованию одной детальки, совмещающей все необходимые комплектующие. Микропроцессоры – сердце любого компьютера. Их появлением общество обязано компании Intel. Именно ей принадлежит первый микрочип, который стал поистине революционным и эволюционным скачком для компьютерной техники.
Наряду со стремительным усовершенствованием технического оснащения, электронно-вычислительные системы начинают объединять в локальные и глобальные компьютерные сети (прообраз Интернет). Усовершенствуется язык программирования , пишутся более продвинутые ОС.
Суперкомпьютеры и персональная портативная электроника
Семидесятые-восьмидесятые становятся основным периодом массового производства компьютеров общего потребления. Значительных инноваций в этот период не наблюдалось. Электронно-вычислительна техника делится на два лагеря: супермашины с неимоверными вычислительными возможностями и более персонализированные системы. Элементной базой этих систем становятся большие интегральные схемы (БИС), где в одном кристалле размещается больше тысячи элементов. Мощность таких компьютеров – десятки миллионов операций в секунду, увеличивается объем оперативной памяти до нескольких сотен мегабайт.
Компьютеризированные системы вычислений, применяемые на производстве, остаются комплексными, но массовое лидерство переходит к персональным компьютерам. Именно в этот период термин «электронно-вычислительная машина » заменяется на привычный нашему слуху термин «компьютер».
Эра персональных компьютеров начинается с Apple, IBM-PC (XT, AT, PS /2), «Искра», «Электроника», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и других. Данные системы по функциональности уступают суперкомпьютерам, но ввиду потребительского назначения ПК прочно утверждается на рынке: устройство становиться общедоступным, появляется ряд новшеств, упрощающих работу с устройством (графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети).
После выпуска микропроцессоров Intel 4004 и Intel 8008, технология была подхвачена другими компаниями: МП выпускались как на основе проекта Intel, так и собственных модификаций.
Вот здесь-то и появляется на арене молодая фирма Apple Computer Company Стива Джобса и Стива Возняка со своим первым персональным продуктом – компьютером Apple-1. Разработкой амбициозных предпринимателей заинтересовались не многие. Заказ на партию компьютеров Apple-1 поступил только один: Пол Террелл, владелец компьютерного магазина Byte, заказывает поставку из 50 единиц товара. Но условия следующие: это должны быть не просто компьютерные платы, а абсолютно укомплектованные машины. Преодолевая трудности с финансированием производства, фирма Apple Computer, все-таки, успевает выполнить обязательства в срок, и Apple-1 появляется на прилавках магазина Террелла. Правда без «боекомплекта», а только в виде платы, но Террелл соглашается на поставку и выплачивает обещанные 500 долларов за единицу товара.
Заметим, что большинство ПК того времени поставлялись как отдельные комплектующие, сборкой которых занимались дистрибьюторы или конечные покупатели.
Итак, в 1976 году Apple-1 поступает в продажу по цене 666,66 долларов за штуку. Apple I был полностью собран на монтажной плате, содержащей около 30 микросхем, за что и считается многими первым полноценным ПК. Но для получения рабочего компьютера пользователи должны были добавить к нему корпус, источник питания, клавиатуру и монитор. Дополнительная плата, выпущенная позже по цене в 75 долларов, обеспечивала связь с кассетным магнитофоном для хранения данных.
Многие эксперты не считают компьютер Apple первым персональным электронным устройством, а называют таковым микрокомпьютер «Альтаир 8800 », который был создан Эдом Роберсом и распространялся через каталоги в 1974-1975 годах. Но на самом деле данный аппарат не отвечал всем пользовательским требованиям.
Фирма продолжает производство, и в продажу поступает обновленная модель Apple II. Эта серия ПК была оснащена процессором MOS Technology 6502 на тактовой частоте 1 МГц, 4 КБ ОЗУ (расширяемыми до 48 КБ), 4 КБ ПЗУ, в комплекте шел монитор и интерпретатор Integer BASIC, а также интерфейс для подключения кассетного магнитофона. Apple II становится самым массово продаваем устройством на рынке электротехники (за годы производства было продано более 5 миллионов единиц данного товара). Apple II больше походил на офисный инструмент, чем на элемент электронного оборудования. Это был полноценный компьютер, который подходит для домашней обстановки, стола менеджера или школьного класса.
Для подключения монитора (либо телевизора) использовался композитный видеовыход в формате NTSC. В компьютерах, продаваемых в Европе, использовался дополнительный кодер PAL, размещённый на плате расширения. Звук обеспечивался динамиком, управляемым через регистр в памяти (использовался 1 бит). Компьютер имел 8 разъёмов расширения, 1 из которых позволял подключить дополнительное ОЗУ, остальные же использовались для обеспечения ввода-вывода (последовательные и параллельные порты, контроллеры внешних устройств). Начальная розничная цена компьютера составляла 1298-2638 долларов за модельную модификацию.
Apple II обзаводится семейством и до начала 90-х сохраняет свое лидерство на рынке компьютерной техники.
Общий стандарт ПК
В конце 1980 года компания IBM принимает решение произвести собственный ПК. Поставка микропроцессоров для будущих моделей IBM PC доверяется компании Intel, а под основную ОС принимается проект «недоучки» из Гарварда Била Гейтса – операционная система PC-DOS .
Компания не только задает производственные темпы, но и устанавливает собственные стандарты на производство компьютеров. Каждый производитель ПК мог приобрести лицензию у IBM и собирать аналогичные компьютеры, а производители микропроцессоров – изготавливать элементы для них (сохранить собственную архитектуру удалось, по сути, только Apple). Так появляется модель IBM PC XT с жестким диском. Следом за ним – IBM PC AT, построенный на основе МП 80286.
1985 год ознаменован выпуском высокопроизводительных ПК, Intel и Motorola совместно производят микропроцессоры 80386 и М68020. Из года в год компьютерные модификации усовершенствуются, постоянно на слуху имена IBM, Intel. Новые микропроцессоры достигают неимоверных мощностей обработки данных – до 50 миллионов операций в секунду. В 1993 году компания Intel выпускает МП Р5 «Pentium» с 64-разрядной архитектурой, за которым следуют модели 2, 3. «Pentium 4» уже оснащен технологией НТ, что позволяет обрабатывать информацию по 2-м параллельным потокам.
Компьютеры усовершенствуются во всем: уменьшается расход энергии, уменьшаются габариты, зато колоссально возрастает вычислительная мощь, увеличивается объем оперативной памяти (до 4 гигабайт), объемы жестких дисков исчисляются в терабайтах.
Практически все произведенные в мире компьютеры переходят на новую «оконную» операционную систему MicroSoft «Windows» и офисные приложения MS-Office. Так определяются компьютерные стандарты персонального компьютера: архитектура IBM PC и ОС Windows.
Что касается размеров ПК, то на ряду со стационарными компьютерами, производится портативная переносная электроника: ноутбуки, нэтбуки , затем планшеты и смартфоны (телефон-компьютер).
Вместо послесловия
За несколько десятилетий персональные компьютеры от электронных «счетных машинок» перешли в разряд повседневно используемого оборудования. Теперь ПК – это не просто электронно-вычислительное устройство. Это целая индустрия знаний, развлечений, работы, обучения и прочих потребительских возможностей.
Михаил Полюхович
Как сегодня прожить без компьютеров, смартфонов и других гаджетов? Еще сложнее осознать, что 50 лет назад эти технологии можно было узнать только из научно-фантастических книг.
Предлагаем небольшой экскурс в историю, чтобы узнать, как развивались персональные компьютеры.
Первые компьютеры были созданы уже по окончании Второй мировой войны. Они были очень большими и дорогими (стоили даже больше, чем последняя версия современного MacBook). Поэтому поиграть такими игрушками могли только сотрудники серьезных организаций, банков или ведущих университетов. А вот развитие домашнего ПК (персональных компьютеров) пришлось на вторую половину ХХ века. Первым можно назвать мини-компьютер PDP-8. Его выпустили в марте 1965 года, сделала это корпорация Digital Equipment Corporation.
Надо заметить, что когда мы называем PDP-8 мини-компьютером, то имеем в виду, что он не занимал всю комнату. PDP-8 был не больше, нежели обычный холодильник, что для нашего времени звучит довольно дико. Его цена составляла 18500$, однако это не мешало компьютерным энтузиастам покупать это чудо техники. Поэтому PDP-8 стал не только первым домашним ПК, но и первым коммерчески успешным компьютером.
Следующий «прорыв» сделала компания МІТЅ, когда в 1975 году выпустила компьютер Altair 8800. Он считается одним из «революционеров» домашних ПК, а также первым звеном становления компаний-производителей персональных компьютеров.
В чем же секрет Altair 8800? Он был компактным, производительным и недорогим. Всего за 439$ каждый желающий мог приобрести детали для компьютера и собрать его с помощью журнала Popular Electronics. За 621$ можно было получить уже готовую модель. Altair 8800 имел микропроцессор Intel 8080 с тактовой частотой 2 МГц, а также обрабатывать 8 и 16-разрядные числа. Кстати, Билл Гейтс начал карьеру именно благодаря Altair 8800!
В то же время еще два компьютерных энтузиаста – Стив Джобс и Стив Возняк – решили создать компанию, которая занималась бы разработкой компьютерной техники. Их действительно революционным проектом можно назвать Apple II, появившийся в 1977 году. Джобс и Возняк продемонстрировали, каким должен быть компьютер общего использования. С того времени техникой могли пользоваться не только энтузиасты или радиолюбители, но и обычные граждане.
IBM PC 5150
В 1981 г. IBM присоединилась к массовому ажиотажу и выпустила ПК IBM PC 5150, который, наверное, еще можно найти в некоторых государственных учреждениях.
Компьютер считается одним из самых успешных домашних ПК в мире. Всего было продано 20 миллионов устройств. ПК был оснащен процессором MOS 6510. Также его можно было подключить к телевизору и использовать как игровую приставку.
Apple Macintosh
Следующим успешным продуктом компании Apple стал Макинтош, который окончательно определил вид персонального компьютера. Основными нововведениями, которыми щеголял продукт, были манипулятор типа «мышь» и полностью графический интерфейс. Фактически, это прадедушка всех современных iMac и MacBook. А еще это первый компьютер, который поздоровался со своими будущими пользователями.
IBM PC Convertible – это первый в мире ноутбук, который в 1986 году представила компания IBM. Он имел процессор Intel 80С88 и объем ОЗУ 256 килобайт, которую можно было расширить до 512 кбайт. Также ноутбук мог похвастаться двумя дисководами и модемом. ПК продавался очень плохо. Он был тяжелым, недостаточно быстрым, а с жидкокристаллического монитора было непросто читать. IBM PC Convertible все равно остается первым ноутбуком, который был выпущен в массовое производство и повлиял на дальнейшее развитие индустрии.
Немного о будущем
Технологии не перестают развиваться. Сейчас большинство компаний пытается создать высокопроизводительные компьютеры, которые бы не занимали много места. Ведущей является Apple, чья продукция за последние десять лет приобрела огромную популярность во всех уголках Земли.
Большие персональные компьютеры начинают уступать место ультратонким ноутбукам и планшетам (хотя все еще остаются энтузиасты, которые самостоятельно собирают и модернизируют ПК). По прогнозам специалистов, через 100 лет функции ноутбука или ПК будут выполнять умные часы, смартфоны и голограмофоны, а мощные ПК будут использовать для вычисления больших объемов информации.
В современном обществе сложно представить себе жизнь без такой уникальной вещи, как компьютер. Модели и виды современных вычислительных машин удивляют нас своими возможностями, компактными габаритами, дизайном… Но первые компьютеры были совсем не такими .
Современные ПК благодаря определенным программам могут творить чудеса в абсолютно любой сфере деятельности общества. Графические изображения, редактирование текстовых, аудио и видео файлов, 3D моделирование, трансляция изображений и множество других функций сейчас кажутся обычным делом для работы машины. Однако так было не всегда. Для представления полной картины предлагаем рассмотреть наиболее известные факты из истории электронно-вычислительных машин.
Фото: www-mynet-com-demo.sitemod.ioВыполнение различных вычислений издавна играло важнейшую роль. Для этих целей использовали разные приспособления. Однако первым представителем вычислительных устройств стали счеты, впервые появившиеся в Поднебесной. В других античных государствах использовались аналоги китайского изобретения.
Древнегреческий абак - это обработанная дощечка с пазами для камней. В Древнем Риме стали использовать приспособление, сделанное из мрамора. На Руси для этой цели служили счеты, которые и сегодня хранятся в домах у некоторых бабушек. Возможно, это просто дань памяти или привычке.
Многие века спустя появились первые предпосылки для совершенствования технологий и появления новых вычислительных устройств. Так, в 1642 году инициатором стал французский математик Б. Паскаль. Благодаря его трудам была изготовлена первая арифметическая машина. Принцип ее действия основан на зубчатых колесах. Устройство позволяло производить сложение даже десятичных чисел, что определенно был прорывом в данной области. Изобретатель гордился своим детищем и утверждал, что манипуляции, производимые машиной, приближены к мысли больше, чем, к примеру, действия животных.
Фото: znaimo.com.ua
Над вопросом создания вычислительных устройств были сосредоточены умы всего Старого и Нового света. В 1673 году в Германии была представлена очередная новинка того времени. Немецкий математик Лейбниц создал машину с более сложным алгоритмом действий. Его детище было уже в состоянии выполнять основные математические расчеты.
1823 год ознаменовался возникновением нового проекта. Он связан с именем Чарлза Беббиджа , выдвинувшего идею создать универсальную счетную машину, в основе которой лежал бы четкий автоматизированный алгоритм - программа. Пожалуй, благодаря именно Англии начался новый период развития компьютерной техники. Однако, несмотря на все старания в достижении цели, идее не суждено было воплотиться в жизнь.
Для создания такого устройства был разработан специальный язык программирования. Автором его является Ада Лавлейс , в честь которой он и был назван. Для производства аппарата были необходимы специальные комплектующие, которые невозможно было приобрести в то время. Однако к 1940 году все же удалось создать подобную вычислительную машину, работающую на электромеханическом реле и на принципе математической логики.
Фото: dost.baria-vungtau.gov.vn
40-е годы XX века были отмечены бурным скачком в истории компьютеростроения . Параллельно выпуску программных аппаратов для вычисления появляется первая в мире электронно-вычислительная машина, работа которой базировалась на радиолампах.
В США Джон Мочли и Дж. ПресперЭкерт на следующий год поле окончания Второй мировой представили новое изобретение, получившее название Eniac, в создании которого участвовал Джон фон Нейман. Благодаря его заслугам были приняты основные компоненты вычислительной машины. Они продолжают составлять основу современных компьютеров.
Первоначально вычислительная машина создавалась для нужд армии. Она должна была поступить в распоряжение вооруженных сил с целью вычислять баллистическую траекторию полета снарядов и создания новых баллистических таблиц. К разработке проекта для ускорения процесса были привлечены всевозможные ресурсы и ведомства. Однако его утвердили лишь в 1943 году. В связи с этим модель вышла уже в послевоенное время. Но несмотря на это, ЭВМ хорошо зарекомендовала себя во многих гражданских отраслях.
Фото: vilne.org.ua
Работы по созданию вычислительных машин велись и в других странах. Так, в Англии прототип ЭВМ появился в 1949 году. СССР представил сразу два варианта чуда техники: в 50-м году 20 века появилась малая электронно-вычислительная машина, а еще через два года - ее большая по размеру вариация.
Первые ЭВМ для эксплуатации требовали больших усилий - большое количество работников обслуживало только одну машину. Более того, содержание такой техники подразумевало большие финансовые затраты из-за частого выхода из строя электронных ламп, которые были недешевыми и располагались на устройствах в большом количестве. Помимо этого, габариты первых компьютеров были настолько велики, что занимали целую комнату. Поэтому они становились доступными лишь немногочисленным организациям.
К 1948 году найдено решение по смене электронных ламп на более компактные транзисторы и предоставляющие память схемы, работающие на магнитных сердечниках. Данная инновация позволила значительно уменьшить размеры машины. Уже в 60-х годах представлен более компактный вариант техники PDP-8. Ее выпуском занималась компания DigitalEquipment.
Фото: encontreaquinoreca.com
Очередным новатором стал сотрудник TexasInstruments. На рабочем месте ему пришла идея создания интегральной схемы из полупроводников. Джек Килби решил разместить все элементы схемы на одной плате. Выдвинув свое предложение начальству, он получил одобрение.
Первый прототип выглядел невзрачно и представлял собой тонкое изделие из германия со встроенными элементами электрической цепи, служившей для преобразования постоянного тока в переменный. Соединения деталей были выполнены при помощи навесных проводов, для изготовления которых использовался металл. Данная модель была выполнена изобретателем вручную, однако произвела впечатление и после некоторых доработок был запланирован серийный выпуск.
Патентовать изобретение фирма не спешила. Лишь 6 февраля 1959 года оформление патента завершилось. Как ни странно, вокруг развития компьютерных технологий ходило множество слухов - в связи с большой конкуренцией каждый спешил заявить о своих изобретениях первым. Для TexasInstruments таким конкурентом была фирма RCA.
Однако Роберт Нойс из Калифорнии, являясь представителем FairchildSemiconductor, также предложил схожую идею и весной того же года поспешил запатентовать свое изобретение. Здесь, в отличие от Килби , была более детально продумана связь компонентов системы в схеме. Несмотря на многие споры, а, может, во избежание таковых, в 1966 году оба изобретателя признали равноправие в использовании авторского права.
Фото: deluxebattery.com
Интегральные микросхемы - важнейший шаг к персонализации ЭВМ. Для реализации этого замысла оставалось решить вопрос уменьшения габаритов процессора. На основе все того же чипа изобретатель Хофф создал миниатюрную копию мозга большой вычислительной машины. Однако, в отличие от своего предшественника, возможности микропроцессора были очень скромные.
Начался процесс совершенствования. Изготовлением процессоров для новых компьютеров занялась фирма Intel. С 1970 года изобретение претерпело ряд изменений. В кратчайшие сроки и на смену Intel-4004, обрабатывающего всего 4 бита информации, пришли Intel-8008 и Intel-8080 – 8-битовые.
В 1974 году несколько фирм решили заняться изобретением нового мини-компьютера с применением современного процессора Intel-8008. Они утверждали, что данная машина будет выполнять те действия, на которые была способна большая ЭВМ. 1975 год ознаменовался появлением первого нового ПК Altair-8800, работающего «под руководством» микропроцессора Intel-8080.
Фото: csef.ru
Стоит отметить немаловажный факт: хронологически Altair не являлся самым ранним прибором среди представителей вычислительной техники. Уже в 1974 году были выпущены две модели компьютеров Scelbi-8H и Mark-8. Однако в связи с исторической несправедливостью и отсутствием финансовой поддержки данные модели так и остались в статусе экспериментальных и не были поставлены на поток производства.
Фирма MITS, выпустившая IBMAltair-8800, поставляла новые машины по почте в виде составляющих деталей, то есть для дальнейшей эксплуатации было необходимо самостоятельно спаивать все узлы аппарата. В собранном виде машина представляла собой блок с тумблерами и световыми индикаторами. Для работы с ним необходимо было изучить систему двоичного кодирования в виде комбинаций единиц и нулей. К тому же, объем оперативной памяти был всего 256 байт.
Изобретателем такого чуда стал Эд Робертс. Однако он не мог даже предположить, что его изобретение будет пользоваться масштабным спросом среди населения. Робертс рассчитывал поставлять на рынок до 200 единиц техники в год, но эта цифра была превышена уже в первый день заказов.
Фото: preobr.vaonews.ru
В первоначальном изобретении отсутствовали многие устройства, к примеру, дисковод. Однако это не мешало изобретению пользоваться большим спросом. Позже обладатели IBM стали самостоятельно снабжать компьютер дополнительными комплектующими, например, монитором. Пол Аплен и Бил Гейтс в 1975 составили «Basic». Данный интерпретатор позволил значительно облегчить общение пользователя с компьютером.
Со временем стали выпускаться компьютеры уже в комплекте с устройствами ввода/вывода. Применение языков программирования также позволило создать специализированные программы, выполняющие определенные задачи. К примеру, в 1978 году вышел известный всем текстовый редактор WordStar.
Было замечено, что во многих сферах деятельности новые машины отлично справлялись с задачами, которые выполняли большие ЭВМ. Спрос на усовершенствованный «Altair» значительно вырос. Наряду с этим в больших ЭВМ, как и в их мини-версиях
, стали нуждаться меньше. Данный факт заставил обеспокоиться главного производителя и поставщика ЭВМ на тот момент - InternationalBusinessMachines Corporation.
Фото: rcp.ijs.si
В качестве эксперимента компания решает производить персональные компьютеры. Так как времени на разработку чего-то абсолютно нового было мало, и это стоило бы больших финансовых затрат, было принято решение об использовании уже готовых блоков и компонентов.
В августе 1981 года был представлен IBMPC. Существовали опасения в наличие спроса на него, однако вопреки этому фирма просто не успевала выпускать первые компьютеры, уже похожие на современные.
В качестве главной составляющей компьютера был использован новейший на тот момент 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Благодаря этому объем оперативной памяти был увеличен до 1 Мб. Еще одним нововведением стало применение программного обеспечения от фирмы Microsoft.
Современные технологии не стоят на месте. С каждым днем на рынке появляются все новые и новые модели. Первые компьютеры теперь пылятся в музеях. Однако все имеющиеся сейчас превосходства компьютерной техники - это заслуга многолетних трудов и опыта.
На этом у нас все . Мы очень рады, что вы заглянули на наш сайт и провели немного времени для обогащения новыми познаниями.
Присоединяйтесь к нашей
Если вы читаете этот текст, это значит, что пару секунд назад ваш компьютер совершил огромное количество сложных операций. Мы сегодня расскажем о тех временах, когда этот же процесс занял бы пару минут, и даже о тех временах, когда он был попросту невозможен. Эволюция компьютера — в новом материале
Diletant
.media
и «Ростеха».
Человек-компьютер
Компьютеры появились в Англии примерно в XV веке — и это не шутка
Компьютеры появились в Англии примерно в XV веке — и это не запоздавшая первоапрельская шутка. Компьютерами изначально в Англии называли людей, работа которых заключалась в проведении сложных арифметических вычислений. Само слово компьютер, собственно, и произошло от латинского «computo» — вычисляю. Конечно, функционал современных компьютеров давно вышел за рамки чисто математических операций, однако первые, известные под аббревиатурой ЭВМ (электронно-вычислительные машины), создавались именно с этой целью.
«Глобальная деревня»
В 1822 году молодой английский математик Чарльз Беббидж (в будущем, между прочим, член Императорской академии наук в Санкт-Петербурге) принёс на собрание Королевского Астрономического общества механизм с множеством шестеренок и рычагов. Разностная машина, как назвал её сам изобретатель, повергла в шок всех присутствующих: она могла, например, считать значения многочленов 7-й степени. Однако это изобретение так и осталось всего лишь удачным экспериментом, поскольку её небольшая память не позволяла производить нужные для астрономов вычисления.
Вычислительная часть разностной машины
После разностной машины Беббидж решил замахнуться на что-то более грандиозное и создал проект аналитической машины, по образу которой строятся современные компьютеры. Аналитическая машина так и не была построена: в окончательном виде она должна была быть не меньше железнодорожного локомотива. Устройство аналитической машины Беббиджа больше напоминало описание какой-то деревни: внутри находился «склад» (сейчас бы мы назвали это память), «мельница» (в современной терминологии — процессор), управляющий элемент (к нему Беббидж, вероятно, не смог придумать сельского названия) и устройство для ввода и вывода данных. По сути, для создания компьютера оставалось только придумать схему с хранимой программой. На это ушло больше сотни лет.
Чарльз Беббидж описал примерную конструкцию компьютера в середине XIX века
IBM — «голубой гигант» с гигантскими компьютерами
Компания «IBM» (тогда она, правда, называлась ещё «TMC») появилась в 1896 году, её основателем стал потомок германских эмигрантов Герман Холлерит. Изначально компания специализировалась на производстве счетных машин. В 1911 году Холлерит посчитал, что ему пора уйти в отставку, и продал компанию необычайно успешному предпринимателю, миллионеру Чарльзу Флинту. Одна из причин такого успеха Флинта в том, что он не гнушался никакими заказами: компания выполняла правительственные заказы США, и в то же время, как утверждает Эдвин Блэк, автор книги «IBM и холокост», статистика по заключенным евреям в нацисткой германии велась именно на машинах от IBM.
Среди сотрудников IBM — пять нобелевских лауреатов
В 1941 году, когда Европу сотрясала вторая мировая война, в IBM гарвардский математик Говард Эйкен и его четыре помощника собрали первый американский программируемый компьютер «MARKI». Гигант весил 4,5 тонны, достигал в длину порядка 17 метров, высотой же превосходил любого человека. Общая протяженность проводов в нём составляла почти 800 километров. Один логарифм «MARKI» вычислял больше минуты, а вот произвести деление мог всего за 15 секунд. Каждая программа для него представляла огромный ленточный рулон, с которого он считывал инструкции. При этом многие исследователи называют его первым реально работающим компьютером, поскольку не было необходимости человеку вмешиваться в его работу. В дальнейшем Говард Эйкен ушёл из IBM и самостоятельно продолжал развивать линейку Марков, в 1952 он создал уже «MARKIV».
Небольшая часть « MARK I »
« PDP -1» — дорогое удовольствие
1960 год стал переломным для комп-ой техники: компания DEC вывела на рынок первый миникомпьютер PDP-1
1960 год стал переломным для компьютерной техники: компания «DEC» вывела на рынок первый миникомпьютер «PDP-1», который был оснащен клавиатурой и монитором. Правда, продано было всего 50 экземпляров, а до нас дошли только три.
Такая машина продавалась за 120 000 $
Кстати, первая компьютерная мышь была деревянной
Спустя несколько лет был создан последний атрибут, без которого трудно представить современный компьютер, — Дуглас Энгельбарт изобрёл компьютерную мышь. Она, кстати, была деревянной, и изначально учёный планировал сделать на ней пять кнопок под каждый палец руки. А мышью изобретатель назвал её потому, что провод, выходящий сзади, был похож на хвостик. Курсор в свою очередь тоже получил забавное название: его первое время называли клопом. В СССР значительно позже выпускали компьютерную мышь «Манипулятор Колобок».
Такая мышь вскоре была заменена мышками с шаровым приводом
Эпоха компьютера началась тогда
Если в 60-ом году компьютерная техника сделала значительный шаг вперед, то в 1969 пробежала марафонскую дистанцию. В этот год Пентагон создал сеть «ARPAnet», которую по праву считают предшественницей интернета, тогда же на окончательной стадии разработки была первая дискета (они, кстати, до сих пор используются в администрации президента США), и в это же время компания «Honeywell» анонсировала выход «Кухонного компьютера» H316. Именно H316 и стал первым в мире домашним компьютером.
Первым в мире домашним компьютером стал H316 от компании Honeywell
Тогда, в 1969 году, школьник Стив Джобс познакомился с выпускником Стивеном Возняком. Эти двое, начав собирать собственные компьютеры в гараже, надолго захватят сферу компьютерных технологий и станут одними из самых известных людей современности. Подробнее о них читайте в этом материале .
Иван Штейнерт
В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций - преобразования общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации, информационных технологий. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества.
Четвертая (70-е гг. XX в.) связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных (информационные коммуникации). Этот период характеризуют три фундаментальные инновации:
электронным;
миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин;
создание программно-управляемых устройств и процессов.
Третья (конец XIX в.) обусловлена изобретением электричества
Вторая (середина XVI в.) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.
благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.
Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи знаний от поколения к поколению.
Первый период 1945-1955 гг
Первый период 1945-1955 гг
Известно, что компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэббиджем в конце восемнадцатого века. Его "аналитическая машина" так и не смогла по-настоящему заработать, потому что технологии того времени не удовлетворяли требованиям по изготовлению деталей точной механики, которые были необходимы для вычислительной техники. Известно также, что этот компьютер не имел операционной системы.
Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.
Второй период 1955 – 1965 гг
Второй период 1955 – 1965 гг
С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы - полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения стали более надежными, теперь они смогли непрерывно работать настолько долго, чтобы на них можно было возложить выполнение действительно практически важных задач. Именно в этот период произошло разделение персонала на программистов и операторов, эксплуатационщиков и разработчиков вычислительных машин.
В эти годы появились первые алгоритмические языки, а следовательно и первые системные программы - компиляторы. Стоимость процессорного времени возросла, что потребовало уменьшения непроизводительных затрат времени между запусками программ. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора.
Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом.
В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий.
Третий период 1965 – 1980 гг
Следующий важный период развития вычислительных машин относится к 1965-1980 годам. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что дало гораздо большие возможности новому, третьему поколению компьютеров.
Для этого периода характерно также создание семейств программно-совместимых машин. Первым семейством программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, явилась серия машин IBM/360
. Построенное в начале 60-х годов это семейство значительно превосходило машины второго поколения по критерию цена/производительность. Вскоре идея программно-совместимых машин стала общепризнанной.
Программная совместимость требовала и совместимости операционных систем. Такие операционные системы должны были бы работать и на больших, и на малых вычислительных системах, с большим и с малым количеством разнообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований. Операционные системы, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными "монстрами". Они состояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами программистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток исправлений. В каждой новой версии операционной системы исправлялись одни ошибки и вносились другие.
Однако, несмотря на необозримые размеры и множество проблем, OS/360 и другие ей подобные операционные системы машин третьего поколения действительно удовлетворяли большинству требований потребителей. Важнейшим достижением ОС данного поколения явилась реализация мультипрограммирования. Мультипрограммирование - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом.
Другое нововведение - спулинг (spooling). Спулинг в то время определялся как способ организации вычислительного процесса, в соответствии с которым задания считывались с перфокарт на диск в том темпе, в котором они появлялись в помещении вычислительного центра, а затем, когда очередное задание завершалось, новое задание с диска загружалось в освободившийся раздел.
Наряду с мультипрограммной реализацией систем пакетной обработки появился новый тип ОС - системы разделения времени. Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины.
Четвертый период 1980 - настоящее время
Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, и наступила эра персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP-11, но вот цена у них существенно отличалась. Если миникомпьютер дал возможность иметь собственную вычислительную машину отделу предприятия или университету, то персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека.
Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения, это положило конец кастовости программистов.
В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и должны делать логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая машина в сети выполняет свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.
Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel®. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.
Скачать презентацию по данной теме вы сможете по ссылке:
