История развития ЭВМ

Ханнанов С.Е

Введение:

В наше время роль ЭВМ(электронно вычислительной техники)

неизмерима. Она помогает нам в повседневных делах а также при учебе и

работе. Сильно ЭВМ и затрагивает развитие науки и экономики

государства но и всего мира

Благодаря ЭВМ можно производить расчеты на которые у людей заняло бы

несколько лет. А роль ЭВМ в медицине трудно не переоценить. Она

помогает вычислять патологии или даже проводить операции

История развития ЭВМ интересна и полна много разных фактов, как

позитивных так и негативных. Но вклад ЭВМ в развитии человечества как

вида неоценимо

Предыстория развития ЭВМ

Ручной период развитии ЭВМ

Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой

цивилизации и базировался

нa

использовании частей тела,

в

первую

очередь

пальцев

рук

и

ног.

Даже

ряд

известных

средневековых

математиков рекомендовали в качестве вспомогательного средства именно

пальцевый счет.

Фиксация результатов счета производилась различными

способами: нанесение насечек счетные палочки, узелки и др.

Историю цифровых

устройств

начать

следует

со

счетов.

Подобный

инструмент был известен у всех народов.

Древнегреческий абак (доска

или «саламинская доска» по имени острова Саламин в Эгейском море)

представлял

собой

посыпанную морским песком дощечку.

На

песке

проходили бороздки,

на которых камешками обозначались числа.

Одна

бороздка соответствовала

единицам,

другая -

десяткам и т.д.

Если в

какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и

добавляли

один

камушек

в

следующем

разряде.

Римляне

усовершенствовали абак,

перейдя от деревянных досок, пеcка и камешков

к

мраморным

доскам

с

выточенными

желобками

и

мраморными

шариками.

Китайские счеты суан – пан состояли из деревянной рамки, разделенной

на верхние и нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки

– с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка.

У японцев это же устройство для счета носило название серобян.

На Руси долгое время считали по косточкам,

раскладываемым в кучки.

Примерно

с

15

века

получил

распространение

«дощатый

счет»,

завезенный,

видимо,

западными

купцами

с

ворванью и

текстилем.

«Дощатый счет» почти не отличался от обычных счетов и представлял

собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками,

на которые

были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.

В 9 веке индийские ученые сделали одно из

величайших открытий в

математике.

Они изобрели позиционную систему

счисления,

которой

теперь пользуется весь мир.

При записи числа,

в котором отсутствует какой- либо разряд (например,

110 или 16004), индийцы вместо названия цифры говорили слово «пусто».

При записи на месте «пустого» разряда ставили точку, а позднее рисовали

кружок. Такой кружок называется «сунья».

Арабские математики перевели это слово по смыслу на свой язык – они

говорили «сифр». Современное слово «нуль» происходит от латинского.

С помощью данных приспособлений было легко выполнять операции

сложения и вычитания,

но достаточно неудобный прибор для выполнения

операций

умножения

и

деления.

Дж.Непер

в

качестве

предложил

специальные

счетные

палочки

(названные

впоследствии

палочками

Непера),

позволявшие

производить

операции

умножения

и

деления

непосредственно над исходными числами. В основу данного метода Непер

положил способ умножения решеткой.

Введенные

Дж.

Непером

логарифмы послужили

основой

создания

замечательного

вычислительного

инструмента

-

логарифмической

линейки,

более 360 лет служащего инженерно-техническим работникам

всего мира. Прообразом современной логарифмической линейки считается

логарифмическая

шкала

Э.

Гантера,

использованная У.

Отредом и Р.

Деламейном при создании первых логарифмических линеек.

Усилиями

целого

ряда

исследователей

логарифмическая

линейка

постоянно

совершенствовалась

и видом,

наиболее

близким к современному,

она

обязана 19-летнему французскому офицеру А. Манхейму

Механический этап развития ЭВМ

Развитие

механики

в

17

веке

стало

предпосылкой

к

развитию и

автоматизации вычислительных устройств и приборов,

Первая

механическая машина была описана в 1623 г.

В.

Шиккардом,

реализована

в

единственном

экземпляре

и

предназначалась

для

выполнения

четырех

арифметических

операций

над

6-разрядными

числами

В машине

Б.

Паскаля

использовалась более

сложная схема переноса

старших разрядов,

в дальнейшем редко используемая;

но построенная в

1642 г.

первая действующая модель машины,

а затем серия из 50 машин

способствовали

достаточно

широкой

известности

изобретения

и

формированию общественного

мнения

о

возможности автоматизации

умственного труда. До нашего времени дошло только 8 машин Паскаля, из

которых одна является 10-разрядной.

Именно машина Паскаля положила

начало механического этапа развития вычислительной техники.

В 1642

году

Блез

Паскаль

сконструировал устройство,

механически

выполняющее

сложение чисел,

в

1645 году было налажено серийное

производство этих машин.

С ее помощью можно было складывать числа,

вращая колесики с делениями от 0 до 9,

связанные друг с другом.

Были

отдельные

колесики для

единиц,

десятков,

сотен.

Машина

не

могла

выполнять никаких других арифметических действий,

кроме сложения.

Вычитать,

умножать

или

делить

на

ней

можно

было

лишь

путем

многократного сложения (вычитания).

Калькулятор Лейбница

В 1673 году Лейбниц изготовил механический калькулятор.

В машине

Лейбница использовался принцип машины Паскаля, но Лейбниц ввел в нее

подвижный

элемент,

позволивший

ускорить

повторение

операции

сложения, необходимое при перемножении чисел.

Главным

достижением

этой

эпохи

можно

считать

изобретение

арифмометра ученым, по имени Однер.

Арифмометр (от греч.

— число) — настольная вычислительная машина

ручным приводом для выполнения арифметических действий сложения,

вычитания, умножения и деления.

В этот

период английский математик Чарльз

Бэббидж выдвинул идею

создания

программно-управляемой

счетной

машины,

имеющей

арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати.

Первая

спроектированная

Беббиджем машина,

Разностная

машина,

работала на паровом двигателе. Работающая модель была шестицифровым

калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые

таблицы.

В начале 1836 г.

Бэбидж уже четко представлял себе основную

конструкцию машины, а в 1837 г. он достаточно подробно описывает свой

проект.

Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных частей:

(1)

блок

хранения

исходных,

промежуточных данных

и

результатов

вычислений.

(2) блок обработки чисел из склада, названный мельницей [в современной

терминологии - это арифметическое устройство (АУ)].

(3)

блок управления последовательностью вычислений [в современной

терминологии - это устройство управления (УУ)];

(4)

блок ввода исходных данных и печати результатов (в современной

терминологии - это устройство ввода/вывода (УВВ)].

Для

функционирования

аналитической

машины

была

необходима

программа, первый пример которой был написан Адой Лавлейс (1843 г.).

Электромеханический этап

Электромеханический этап

развития

вычислительной

техники

явился

наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет - от первого

табулятора Г.

Холлерита (1887 г

)

до первой ЭВМ ENIAC (1945 г.)

Предпосылками

создания

проектов

данного

этапа

явились

как

необходимость проведения массовых расчетов

(экономика,

статистика,

управление и планирование, и др.),

Первый счетно-аналитический комплекс (табулятор) был создан в США Г.

Холлеритом в

1887

г

Основным

назначением комплекса

являлась

статистическая

обработка

перфокарт

В

первых

моделях

комплекса

использовалась

ручная

сортировка

перфокарт

(в

1890

г.

замененная

электрической. Первое испытание комплекса было произведено в 1887 г. в

Балтиморе

(США)

при

составлении

таблиц

смертности

населения,

основные

же

испытания

уже

модифицированного

комплекса

производились в 1889 г. на примере обработки итогов переписи населения

в

четырех

районах Сент-Луиса

(США)

Основные

испытание

прошли

весьма

успешно,

и

табулятор

Холлерита

очень

быстро

получил

международное признание, используясь для переписей населения в России

(1897 г.), США и Австро-Венгрии (1890), и Канаде (1891 г.)

В 1937

г.

в

США Дж.

Атанасов

начал работы по

созданию ЭВМ,

предназначенной для решения ряда задач математической физики.

Им

были созданы и запатентованы первые электронные схемы узлов ЭВМ

Поколение ЭВМ

На данный момент существует 4 поколения ЭВМ каждое последующее

обуславливается

новыми инновациями и способами работы.

Будущее

поколение в виде 5 подразумевает искусственный интеллект

Первое поколение ЭВМ

Первая ЭВМ, основанная на ламповых усилителях, под названием "Эниак"

была создана в США в 1946 году. По размерам она была больше, чем

"Марк 1": 26 метров в длину, 6 метров в высоту, а ее вес составлял около

30 тонн. При этом по производительности "Эниак" в 1000 раз превышала

"МАРК-1", а на ее создание ушло почти 500 тысяч долларов. Но у нее

были существенные недостатки: очень мало памяти для хранения данных

и долгое время перепрограммирования – от нескольких часов и до

нескольких дней.

Кстати, среди создателей "Эниак" был ученый Джон фон Нейман,

предложивший архитектуру ЭВМ, заложенную в компьютерах с конца

1940-х до середины 1950-х годов. Именно он осуществил переход к

двоичной системе счисления и хранению полученной информации.

В 1951 году появился первый коммерческий компьютер UNIVAC, и уже в

1952 году вышел "IBM 701". Это был первый крупный ламповый научный

коммерческий компьютер, причем создали его достаточно быстро – в

течение двух лет. Его процессор работал значительно быстрее, чем у

UNIVAC - 2200 операций в секунду против 455. В одну секунду процессор

"IBM 701" мог выполнять почти 17 тысяч операций сложения и вычитания

Второе поколение ЭВМ

Второе поколение ЭВМ использовало в своей основе транзисторы,

созданные в 1947 году. Это была очередная революция, в результате

которой существенно уменьшились размеры и энергопотребление

компьютеров, так как сами биполярные транзисторы в разы меньше

вакуумных ламп.

В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах. Они

были надежны, и ВВС США стали использовать их в системе раннего

оповещения ПВО. А в 1960 году IBM разработала мощную систему Stretch

или "IBM-7030". Она была и вправду сильна – создатели добились

100-кратного увеличения быстродействия. В течение трех лет он был

самым быстрым компьютером в мире. Однако со временем IBM

уменьшила его стоимость, а вскоре и вовсе сняла с производства.

Третье поколение ЭВМ

Третье поколение компьютеров связано с использованием интегральных

схем (в которых используется от десятков до сотен миллионов

транзисторов), впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом

Нойсом.

В 1964 году IBM объявила о начале работы над целой линейкой IBM

System/360.

System/360 хорошо продавалась даже спустя шесть лет после анонса

системы. За 6 лет IBM выпустила более 30 тысяч машин. Однако затраты

на разработку System/360 были очень велики - около пяти миллиардов

долларов. Таким образом, System/360 заложила фундамент для следующих

поколений, первым из которых был System/370

Четвертое поколение ЭВМ

Четвертое поколение связано с использованием микропроцессоров.

Первый такой микропроцессор под названием "Intel-4004" был создан в

1971 году компанией Intel, до сих пор остающейся в лидерах. Спустя 10

лет IBM выпустила первый персональный компьютер, который так и

назывался IBM PC. Самая дорогая конфигурация стоила 3000 долларов и

предназначалась для бизнеса, а конфигурация за 1500 долларов – для дома.

Процессор Intel 8088 работал на частоте 4,77 МГц (сейчас этот показатель

в тысячи раз больше), а объем ОЗУ - 64 кбайта (сейчас – в миллионы раз

больше). Для хранения информации использовались 5,25-дюймовые

флоппи-дисководы. Жесткий диск нельзя было установить из-за

недостаточной мощности блока питания.

Интересно, что разработкой компьютера занимались всего четыре

человека. Причем IBM не запатентовала ни операционную систему DOS,

ни BIOS, что породило огромное количество клонов. Уже в 1996 году IBM

уступило первое место по продажам ПК на ею же основанном рынке.

Несмотря на то, что современные гаджеты сильно отличаются по

характеристикам от своего предшественника, все они относятся к тому же

поколению ЭВМ

Будущее поколение ЭВМ

Основные толчки для развития компьютеров дала наука (появление ламп, а

затем транзисторов). В настоящее время распространяется ввод

информации с голоса, общения с машиной на человеческом языке

(приложение Siri в iPhone) и активная работа над роботами. Основное

мнение, что будущее – за квантовыми компьютерами, которые будут

использовать в своей основе молекулы и нейрокомпьютерами,

использующими центральную нервную систему человека и

непосредственно его мозг. Однако для того, чтобы эти технологии

появились, необходимо досконально изучить эти системы

Заключение

История развития электронных вычислительных машин (ЭВМ)

представляет собой захватывающий путь технологических достижений и

интеллектуального развития человечества. С самых первых механических

устройств, предназначенных для автоматизации вычислений, до

современных мощных компьютеров, мы видим неустанное стремление

улучшить эффективность вычислений и расширить возможности

обработки информации

Начав с простых механических устройств в XIX веке, эволюция ЭВМ

перешла в эру электронных ламп, затем транзисторов, и, наконец,

микросхем, что существенно увеличило производительность и уменьшило

размеры устройств. Важным этапом стало развитие концепции хранения

программ в виде программного обеспечения, что дало начало эпохе

универсальных компьютеров, способных выполнять разнообразные задачи

Процессоры стали все более мощными, а архитектуры вычислительных

систем стали более сложными и специализированными. Возникли

персональные компьютеры, серверы, суперкомпьютеры, а также

мобильные устройства, каждое из которых нашло свое применение в

различных сферах человеческой деятельности

История развития ЭВМ подчеркивает влияние технологий на современное

общество, экономику и культуру. ЭВМ стали неотъемлемой частью нашей

повседневной жизни, обеспечивая ускоренный доступ к информации,

инновационные методы решения проблем и улучшенные возможности в

области науки и исследований

Несмотря на все достижения, развитие ЭВМ продолжается, и перед нами

открываются новые горизонты в области квантовых вычислений,

искусственного интеллекта и других передовых технологий. История

электронных вычислительных машин является вдохновляющим примером

постоянного стремления человечества к инновациям и поиску новых

способов улучшения нашей жизни

список литературы

[электронный ресурс]-предыстория развития ЭВМ

[электронный ресурс]- История развития ЭВМ

[электронный ресурс]-История ЭВМ: от перфокарт до персональных

компьютеров