Відмінності між версіями «Історія та розвиток комп’ютерної техніки та обчислювальних машин»

Версія за 12:43, 30 жовтня 2012

Розвиток комп’ютерної та обчислювальної техніки

Людина завжди прагне прогресу: взяла в руки палку, винайшла колесо, більшість механізмів і інструментів. Вони розширили її фізичні здібності і збільшили свободу в просторі і часі. А тепер, коли ми навчилися збільшувати силу руху, швидкість ніг, гостроту зору, тонкість слуху, нам стало чогось не вистачати.

Так! Нам потрібно інструмент для підсилення інтелекту. Так і з’явився комп’ютер. Він розширив свободу розумову і духовну, розширив границі свідомості, дав нам змогу приєднуватися, досягнення колективного розуму і навіть більше – внести в нього свій особистий інтелектуальний вклад.

Історія обчислювальної техніки — це літопис прагнення і досягнень людини в створенні швидших, менших та дешевших обчислювальних приладів.

Комп’ютери пройшли довгу дорогу розвитку. Сьогодні в деяких книжках можна найти спогади про те, що прапрадідусям комп’ютерам був абак. Це не зовсім так, оскільки всі відомі рахівниці, і абак – скоріше інструмент для запам’ятовування чисел, як для вичислення.

Ніяких навіть механічних операцій на абак, ні рахівниця проводити не можуть. З таким успіхом можна загинати пальці або малювати палички на аркуші паперу.

Справжнім предком комп’ютера біли всім відомі механічні годинники. Це дійсно інструмент, який може рахувати без участі людини. Правда, годинник відраховує не числа, а час, але з точки зору механіки ніякої різниці не має.

Уже всередині ХХ ст. були годинники, здатні не тільки рахувати хвилини і години, а й володіючи можливістю програмування, щоб у потрібну хвилину розбудити господаря мелодійним передзвоном дзвінків.

Стрiмкий розвиток цифрової обчислювальної технiки (ОТ) та становлення науки про принципи її побудови i проектування розпочалося в 40-х роках ХХ-го сторiччя, коли технiчною базою ОТ стала електронiка, потiм мiкроелектронiка, а основою для розвитку архiтектури комп'ютерiв (електронних обчислювальних машин ЕОМ) - досягнення в галузi штучного iнтелекту.

До цього часу протягом майже 500 рокiв цифрова обчислювальна технiка зводилася до найпростiших пристроїв для виконання арифметичних операцiй над числами. Основою практично усiх винайдених за 5 столiть пристроїв було зубчате колесо, розраховане на фiксацiю 10 цифр десяткової системи числення.

До початку 60-х рр. у світі вже робили тисячі ЕОМ, але комп’ютерами в сучасному розумінні цього слова вони так і не були. Ці машини працювали за програмами, закладеними програмістами і по закінченні роботи не давали результатів. Ні про яке оперативне управління і тим більше спілкування з такою машиною іще не мало бути й мови.

Найдавніші комп’ютери:

а) механічні рахівниці.

Найпершу механічну рахівницю, яка мала практичне застосування (вона складалася з набору ричажків і коліщат), винайшов у 1642 р. французький математик Блез Паскаль. Щоб скористуватися таким приладом потрібно було набрати два числа на лицевій панелі, повернути ручку і тоді машина проводила об числення введених у неї чисел, але множити або ділити вона ще не могла.

У 1832 р. англійський математик і винахідник Чарльз Бебідж сконструював першу програмну рахувальну машину, яку він назвав аналогічною машиною. Особливість цієї машини полягала в тому, що для виконання операцій їй була потрібна не людина а набір інструкцій. Такі інструкції представляли собою визначений візерунок дірочок на карточках-перфокартах. Вони стали прикладом перших обчислювальних програм. Нажаль цю аналітичну машину не вдалося довести до робочого стану.

б) Перші комп’ютери, які працювали на електриці.

Ідею Бебіджа після створення програмуючої обчислювальної машини вчені скористалися в 30-40-х рр. ХХ ст. Але замість великої кількості механічних деталей, які потрібно було машині Бебіджа, вчені змусили працювати в обчислювальних машинах електрику (перша програмуюча машина у 1805 р. була створена інженером Жозефом-Марі Жаккаром, ткацький станок, який міг створювати на тканині різноманітні візерунки із шовкових ниток різного кольору. Саме прекрасне у винохідці було те, що станок створював візерунки на тканині по інструкції, яка представляла собою карточку з дірочками, розміщеними у ви значеному порядку. Ці карточки-інструкції і були першими порограмами. Для кожного малюнка своя перфокарта).

Електро-обчислювальні машини (ЕОМ) мали запам’ятовувати цифри та іншу інформацію і зберігати її у своїй пам’яті. Для цієї цілі використовувалися переключателі, які називались “реле”. Їх контакти закривались або розкривались при проходженні по них електричного струму. У кінці 30-х рр. в американському Гарварді був створений “Марк – 1” – це комп’ютер з великою кількістю реле, здібний складати, вичитати, множити і ділити дуже великі числа для виконання кожної обчислювальної операції. Йому потрібно було близько 4 секунд.

в) Комп’ютери у час вдосконалення.

1. Напівпровідниковий транзистор.

У перших ЕОМ основними робочими елементами були електричні лампи, або вакуумні електричні трубки. На зовнішній вигляд вони були схожі на електричні лампи. Вони включалися і виключалися під дією електричних сигналів, але при роботі сильно перегрівались і часто виходили з ладу.

Наступним кроком уперед в обчислювальній техніці стало створення у 1948 р. напівпровідникових транзисторів. Вони виконували такі ж функції, що і електронні лампи, але вони значно менші по розміру (трохи більші за горошину), надійніші в експлуатації і більш стійкі. До того ж вони використовували набагато менше електроенергії і були дешевші у виробництві.

Таким чином стало можливим створення ЕОМ. Менших розмірів і з більшими швидкодіями. В 60-ті рр. їх вже використовували в приватних компаніях і державних установах. З’явилися ЕОМ різних типів, деякі з них розмірами як кімната. Дістали назву “Велике ЕОМ”, інші ті, що менші і могли поміститися на столі і дістали назву міні-ЕОМ.

2. Кремнієва мікросхема.

Поява інтегральних схем, або кремнієвих чіпів, в 70-ті рр. ХХ ст. означало ще один великий етап в розвитку ОТ. ЕОМ стали ще більш компактними і дешевими. Оскільки інтегральна схема здатна замінити тисячі інтегральних транзисторів і зменшується вона на поверхність кремнієвого стану площею близько 10 кв. мм.

ЕОМ до того часу стали на стільки невеликими і дешевими, що більшість людей стали думати чи не купити б їм настільки корисну машину. Оскільки основні інтегральні схеми для ЕОМ за свій мініатюрний розмір дістали назву мікропроцесори, і номер покоління ОМ дістали приставку “мікро”, а по українському стали найчастіше називати просто комп’ютерами. Однією із перших вдалих розробок, придатних для рішення щоденних задач у домашніх умовах, стали “Епл” (“Apple”), з’явившись на ринку у 1977 р.

3. НВІС (технологія).

У 80-ті рр. електронники розробили технологію НВІС (технологія створення над великих інтегральних схем). Одна така інтегральна схема включає в себе десятки тисяч транзисторів і всі вони розміщуються на кристалі кремнію, меншого за людський ніготь. Так був створений домашній комп’ютер. Іншим словом ПК (персональний комп’ютер) скорочене позначення цього терміна по англійському – РС. Під час створення більшості сучасних комп’ютерів використовувалася технологія НВІС у порівнянні з першими ЕОМ. Сьогоднішні машини видаються чудом техніки. І прогрес у даній області все прискорюється. Тому витягуючи із коробки тільки що куплений комп’ютер, можете думати, що він уже майже застарілий.

Перш ніж досягти сучасного рівня, обчислювальна техніка пройшла тривалий шлях розвитку. Загалом усю її історію можна поділити на три етапи:

1. Домеханічний етап
2. Механічний етап
3. Електронно-обчислювальний етап

---

Історичний нарис розвитку обчислювальної техніки

Необхідність в обчисленнях завжди була нерозривно зв'язана з практичною діяльністю людини. Поняття числа виникло задовго до того, як з'явилася писемність. Люди дуже повільно і важко училися вважати, передаючи свій досвід з покоління в покоління. В міру росту потреб в обчисленнях і розвитку методів обчислень виникали і розвивалися пристосування для рахунка. Найдавнішим рахунковим інструментом, що сама природа предоставила в розпорядження людини, була його власна рука. Для полегшення рахунка люди стали використовувати пальці - спочатку однієї руки, потім обох, а в деяких племенах і пальці ніг. Рахунок на пальцях використовувався дуже довго - час його виникнення визначити дуже важко. У XVII в. його прийоми ще викладалися в підручниках. У наш час їм користаються маленькі діти, що осягають поняття числа. Ранньому розвитку письмового рахунка перешкоджала складність арифметичних дій при існуючих у той час способах запису чисел (римські). Крім того, писати вміли деякі, і був відсутній навчальний матеріал для листа - пергамент почав вироблятися прибл. з II в. до н.е., папірус був занадто доріг, а глиняні таблички незручні у використанні. Ці обставини пояснюють поява спеціального рахункового приладу - абака, до V в. до н.е. він одержав широке распросранение в Єгипті, Греції, Римі. Абак являв собою дошку з желобками, у яких по позиційному принципі размещелись які-небудь предмети - камінчики, кісточки і т.п. Історики думають, що абак був похідним інструментом купців, оскільки камінчики в желобках відповідали різним грошовим одиницям. У Древньому Римі абак називався abaculi чи calculi. Латинське слово calculus означає камінчик (відкіля і відбулося слово calculator - перекладати камінчики, підраховувати). Згодом абак був удосконалений: дошка перетворилася в рамку, камінчики в кульки, желобки в прутики, - так з'явилися рахівниця. Російська рахівниця виникли на рубежі XVI - XVII в.в. З XVII століття в Західній Європі не зовсім мирно існували дві арифметичних школи - абакистов (від абака) і алгоритмиков (від аль Хорезми, великого матеметика й астронома IX в.). Після двох сторіч суперництва перемогли алгоритмики. Однак першим приладом для обчислень був абак, але він не дуже пристосований для розподілу і множення. Тому блискучим досягненням матеметики з'явився винахід логарифмів Джоном Непером (1550-1617), що дало можливість замінити множення і розподіл додаванням і вирахуванням і привело до створення набагато більш зробленого інструмента - логарифмічної лінійки. Вчисления за допомогою логарифмічної лінійки вироблялося швидко, просто, але приблизно. І, отже, вона не годить для точних розрахунків, наприклад, фінансових Ескіз механічного підсумовуючого пристрою був розроблений ще Леонардо да Вінчі (1452-1519). Перша механічна рахункова машина була виготовлена в 1623 р. професором математики Вільгельмом Шиккардом (1592-1636). Але машина Шиккарда незабаром згоріла під час пожежі, а рукопису Леонардо да Вінчі були виявлені лише в 1967 р. Тому біографія механічних обчислювальних пристроїв ведеться від підсумовуючої машини, виготовленої в 1642 р. Блезом Паскалем (1623-1662), надалі великим математиком і фізиком. У 1673 р. інший великий математик, Лейбниц, розробив рахунковий пристрій, на якому вже можна було множити і ділити. З деякими удосконаленнями ці машини, арифмометри, використовувалися донедавна. Підсумовуючі машини, винайдені в XVII і XVIII в.в. були ненадійні, незручні в роботі і не були ще по-справжньому необхідними. Лише в XIX в. ріст промисловості, транспорту й і розширення комерційної діяльності банків зробили побудову швидкодіючих і надійних рахункових машин актуальною задачею. Перша фірма, що спеціалізувалася по випуску рахункових машин, була заснована в США в 1887 р. У Росії арифмометри стали вироблятися з 1894 р. і використовувалися ок. 70-ти років. Всі обчислювальні пристрої, про які йшла мова, були ручними. Для виконання кожної операції потрібно було набрати вихідні дані і надати руху рахунковим елементам механізму. Думка про створення автоматичної обчислювальної машини, що працювала б сама, без участі людини, уперше була висловлена англійським математиком Чарльзом Бэббиджем (1781-1864) на початку XIX в. У 1820-1822 р.м. він побудував машину,що могла обчислювати таблиці значень багаточленів другого порядку. З 1834 р. і до кінця життя Ч. Бэббидж працював над кресленнями униварсальной обчислювальної машини (він називав її аналітичної). Саме він уперше додумався до того, що машина повинна містити пам'ять і керуватися за допомогою програм. Бэббидж хотів побудувати свою машину як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт - карт із щільного папера з інформацією, наносимой за допомогою отворів (вони в той час уже широко використовувалися в ткацьких верстатах). Однак складність розробки чисто механічного устройсва і фінансові труднощі не дозволили йому виготовити працюючий екземпляр. Сутність ідеї Беббиджа полягала в тім, що машина могла б автоматично виконати арифметичні операції, якби їй яким-небудь образом було задано, які операції, з якими числами й у якій послідовності вона повинна виконати. Однак недостатній рівень розвитку техніки привів до того, що ідеї Бэббиджа були здійснені тільки наприкінці 30-х років XX в. у машинах, що працювали на електромагнітних реле. [2] У 1883 р. Томас Альва Эдисон, намагаючись продовжити термін служби лампи з вугільною ниткою, ввів у її вакуумний балон платиновий електрод і позитивна напруга, то у вакуумі між електродом і ниткою протікає струм. Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайному явищу, Эдисон обмежується тим, що докладно описав його, про усякий випадок узяв патент і відправив лампу на Филадельфийскую виставку. Про неї в грудні 1884 р. у журналі "Инженеринг" була замітка "Явище в лампочці Эдисона". Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті, це було його єдине фундаментальне відкриття - термоелектронна емісія). Він не зрозумів, що його лампа накалювання з платиновим електродом власне кажучи була першої у світі електронною лампою. Першим, кому спала на думку думка про практичне використання "ефекту Эдисона" був англійський фізик Дж. А. Флеминг (1849-1945). Працюючи з 1882 р. консультантом эдисоновской компанії в Лондоні, він довідався про "явище" з перших вуст - від самого Эдисона. Свій діод - двухелектродну лампу Флейминг створив у 1904 р. У жовтні 1906 р. американський інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу - підсилювач, чи аудион, як він її тоді назвав, що мав третій електрод - сітку. Їм був уведений принцип, на основі якого будувалися всі подальші електронні лампи, - керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів. У 1910 р. німецький інженери Лібен, Рейнс і Штраус сконструювали тріод, сітка в який виконувалася у формі перфорованого листа алюмінію і містилася в центрі балона, а щоб збільшити емісійний струм, вони запропонували покрити нитку розжарення шаром окису чи барію кальцію. У 1911 р. американський фізик Ч. Д. Кулідж запропонував застосувати як покриття вольфрамової нитки розжарення окис тория - оксидний катод - і одержав вольфрамовий дріт, що зробила переворот у ламповій промисловості. У 1915 р. американський фізик Ірвинг Ленгмюр сконструював двухелектронну лампу - кенотрон, застосовувану як випрямну лампу в джерелах живлення. У 1916 р. лампова промисловість стала випускати особливий тип конструкції ламп - генераторні лампи з водяним охолодженням. Ідея лампи з двома сотками - тетрода була висловлена в 1919 р. німецьким фізиком Вальтером Шоттки і незалежно від нього в 1923 р. - американцем Э. У. Халлом, а реалізована ця ідея англійцем Х. Дж. Раундом у другій половині 20-х м.м. У 1929 р. голландські вчені Г. Хольст і Б. Теллеген створили електронну лампу з 3-мя сітками - пентод. У 1932 р. був створений гептод, у 1933 - гексод і пентагрид, у 1935 р. з'явилися лампи в металевих корпусах. Подальший розвиток електронних ламп йшов по шляху поліпшення їхніх функціональних характеристик, по шляху багатофункціонального використання.[2]

Покоління ЕОМ 

Переходячи до оцінки і розгляду різних поколінь, необхідно насамперед помітити, що оскільки процес створення комп'ютерів відбувався і відбувається безупинно (у ньому беруть участь багато розроблювачів з багатьох країн, що мають справу з рішенням різних проблем), важко, а в деяких випадках і даремно, намагатися точно установити, коли те чи інше покоління чи починалося закінчувалося.

 ЕОМ першого покоління 

У 40-х м.м. XX в. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Бэббиджа на основі техніки ХХ в. - електоромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не чули про роботи Бэббиджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, що у 1941 році побудував невелику машину на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 році на одному з підприємств фірми IBM американець Говард йкен створив більш могутню машину подназванием "Марко-1". Вона вже дозволяла проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра і реально використовувалася для військових розрахунків. Однак ці машини були ненадійними. Тому, починаючи з 1943 року в США, група фахівців під керівництвом Джона Мочли і Преспера Экерта початку конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж "Марко-1". Однак виявилося, що велику частину часу цей комп'ютер простоював - адже для завдання методів розрахунків (програм) у цьому комп'ютері приходилося протягом декількох чи годин навіть днів приєднувати потрібним образом проводу. А сам розрахунок міг зайняти після цього кілька хвилин. [3] Проекти і реалізація машин Марко - 1 , EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЭСМ у СРСР заклали основу для розгортання робіт зі створення ЕОМ вакуумноламповой технології - серійних ЕОМ першого покоління. Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 р. Еккертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і пущений в експлуатацію навесні 1951 р. Синхронна, послідовного дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з тактовою частотою 2,25 Мгц і містила близько 5000 електронних ламп. Внутрішній запам'ятовуючий пристрій, ємкістю 1000 12 -розрядних десяткових чисел було виконано на 100 ртутних лініях затримки. Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC-1 її розроблювачі висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла підготовляти таку послідовність команд, що потрібна для рішення даної задачі. П'ятидесяті роки - роки розквіту комп'ютерної техніки, роки значних досягнень і нововведень, як в архітектурному, так і в науково - технічному відношенні. Відмінні риси в архітектурі сучасної ЕОМ у порівнянні з неймановской архітектурою вперше з'явилися в ЕОМ першого покоління. Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 50-х р.р. була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки - Д. Еккерта, "архітектура машини визначається пам'яттю". Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях ферритовых кілець, нанизаних на дротові матриці. У 1951 р. у 22 - м томі "Journal of Applid Phisics" Дж. Форрестер опублікував статті про застосування магнітних сердечників для збереження цифрової інформації. У машині "Whirlwind-1" уперше була застосована пам'ять на магніт. Вона являла собою 2 куби з 32 32 17 сердечниками, що забезпечували збереження 2048 слів для 16-розрядних двоичных чисел з одним розрядом контролю на парність. У розробку електронних комп'ютерів уключилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германиевых діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плваючою крапкою. Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, що в архітектурному плані наближалася до машин другого і третього поколінь. У цій машині вперше була застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-висновку. У 1956 р. фірмою IBM були розроблені магнітні голівки, що плавають, на повітряній подушці. Винахід їх дозволило створити новий тип пам'яті - дискові ЗУ, значимість яких була повною мірою оцінена в наступні десятиліття розвитку обчислювальної техніки. Перші ЗУ на дисках з'явилися в машинах IBM 305 і RAMAC. Остання мала пакет, що складався з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, що оберталися зі швидкістю 12000 про/хв. На поверхні диска розміщалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна. Слідом за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 р. випустила ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні переривання. Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів за назвою "Short Cocle" (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ - адмірал) Грейс Хопер, що розробила першу програму - компілятор ПРО. (До речі, термін "компілятор" уперше ввела Г. Хопер у 1951 р.). Ця програма, що компілює, робила трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної в зручній для обробки алгебраїчній формі. Щоб спростити й пошвидшити процес завдання програм, Мочлі і Екерт стали конструювати новий комп'ютер, що міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був притягнутий знаменитий математик Джон фон Нейман, що підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана многим вченим і одержала широку популярність, оскільки в ньому фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютера. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що він запропонував.

Перший комп'ютер, у якому втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським ученим Морісом Уилксом.

Свою ідею мікропрограмування М.Уилкс реалізував у 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уилкс разом з Д. Уиллером і С. Гиллом у 1951 р. написали перший підручник по програмуванню "Складання програм для електронних рахункових машин" (російський переклад- 1953 р.). У 1951 р. фірмою Ferranti початий серійний випуск машини "Марко-1". А через 5 років фірма Ferranti випустила ЕОМ "Pegasus", у якій уперше знайшла втілення концепція регістрів загального призначення (РЗП). З появою РЗП усунуте розходження між індексними регістрами й акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а кілька регістрів-акумуляторів. [3] У нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею. Розгорнулися роботи зі створення серійних ЕОМ першого покоління. Основним активним елементом ЕОМ першого покоління є електронна лампа. Машини вітчизняного виробництва: ВЕРМ-1 (Велика Електронно-Рахункова Машина), ВЕРМ-2, "Стріла", "Урал-1", "Урал-2", "Урал-4", М-1, М-3, М-20. Ці машини дуже громіздкі, споживають велику кількість енергії, мають невисоку надійність і слабке програмне забезпечення. Швидкодія цих машин не перевищувало 10 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 4Кб машинних слів. Але зате уже вони продемонстрували широкі можливості вычилительных робіт в області комічних досліджень, ядерної фізики і т.д. У 1950 р. в Інституті точної механіки й обчислювальної техніки (ИТМ і ОТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення великий ЕОМ. У 1951 р. тут була спроектована машина ВЕРМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуатація. З цього часу і почався дуже енергійний розвиток обчислювальної техніки. Лампові машини не відрізнялися високою надійністю - щодня перегоряло 20-30 ламп (з декількох десятків тисяч). Крім того, вони споживали багато енергії і займали площу приблизно з баскетбольну площадку. У проекті спочатку передбачалося застосувати пам'ять на трубках Вільямса, але до 1955 р. як елементи пам'яті в ній використовувалися ртутні лінії затримки. По тим часам ВЕРМ була дуже продуктивною машиною - 800 оп/с. Вона мала трехадресную систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, що надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних програм. Серійно машина стала випускатися в 1956 р. за назвою ВЕРМ-2. У цей же період у КБ, керованому М.А.Лесечко, почалося проектування інший ЕОМ, що одержало назву "Стріла". Освоювати серійне виробництво цієї машини було доручено московському заводу САМ. Головним конструктором став Ю. А.Базилевский, а одним з його помічників - Б.И.Рамеєв, надалі конструктор серії "Урал". Проблеми серійного виробництва визначили деякі особливості "Стріли": невисоке в порівнянні з ВЕРМ швидкодія, просторий монтаж і т.д. У машині як зовнішню пам'ять застосовувалися 45-дорожечные магнітні стрічки, а оперативна пам'ять - на трубках Вільямса. "Стріла" мала велику розрядність і зручну систему команд. Перша ЕОМ "Стріла" була встановлена у відділенні прикладної математики Математичного інституту АН (МІАН), а наприкінці 1953 р. почалося серійне її виробництво. У лабораторії электросхем енергетичного інституту під керівництвом И.С.Брука в 1951 р. побудували макет невеликий ЕОМ першого покоління за назвою М-1. У наступному році тут була створена обчислювальна машина М-2, що поклала початок створенню економічних машин середнього класу. Одним з ведучих розроблювачів даної машини був М.А.Карцев, внесший згодом великий внесок у розвиток вітчизняної обчислювальної техніки. У машині М-2 використовувалися 1879 ламп, менше, ніж у "Стрілі", а середня продуктивність складала 2000 оп/с. Були задіяні 3 типи пам'яті: електростатична на 34-х трубках Вільямса, на магнітному барабані і на магнітній стрічці з використанням звичайного для того часу магнітофона МАГ-8. У 1955-1956 р.м. колектив лабораторії випустив малу ЕОМ М-3 зі швидкодією 30 оп/з і оперативною пам'яттю на магнітному барабані. Особливість М-3 полягала в тім, що для центрального пристрою керування був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив И. С. Брука виділився зі складу енергетичного інституту й утворив Лабораторію керуючих машин і систем, що стала згодом Інститутом електронних керуючих машин (ІНЕКМ).[1]

 ЕОМ другого покоління 

З'явилися наприкінці 50-х років. Елементна база цих машин - напівпровідникові діоди і транзистори, що дозволило збільшити швидкодію і надійність ЕОМ, а також ємність оперативної пам'яті. Зменшилися габарити, маса і споживана потужність. У них широко використовувався друкований монтаж, при якому необхідні електричні з'єднання створювалися методом утравлювання мідної фольги, наклееной на ізоляційний матеріал. Конструктивно технологічна й елементна база дозволили створити більш складні ЕОМ. Розширилося середовище застосування: не тільки для наукових, але і для інженерних розрахунків, а також для рішення економічних задач і керування производстенными процесами. До машин вітчизняного виробництва відносять: ВЕРМ-3. ВЕРМ-4, ВЕРМ-6, "Урал-14", "Урал-16", "Мінськ-22", "Мінськ-32", М-220, М-222, "Наири", "Світ", "Раздон". Швидкодія не перевищувала 20-30 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 32Кб машинних слів. Ислючение складає ВЕРМ-6: 100 тис. оп/з, ємність оперативної пам'яті - 128Кб. Розробка малої обчислювальної машини за назвою "Урал" була закінчена в 1954 р. колективом співробітників під керівництвом Рамеева.. Ця машина стала родоначальником цілого сімейства "Уралов", остання серія яких ("Урал -16"), була випущена в 1967 р. Простота машини, удала конструкція, невисока вартість обумовили її широке застосування. У 1955 р. був створений Обчислювальний центр Академії наук, призначений для ведення наукової праці в області машинної математики і для надання відкритого обчислювального обслуговування іншим організаціям Академії. В другій половині 50 - х м.м. у нашій країні було випущено ще 8 типів машин за вакуумно-ламповой технологією. З них найбільш удалої була ЕОМ М-20, створена під керівництвом С. А. Лебедєва, що у 1954 р. очолив ИТМ і ВТ. Машина відрізнялася високою продуктивністю (20 тис. оп/с), що було досягнуто використанням зробленої елементної бази і відповідної функціонально-структурної організації. Як відзначають А.И.Єршов і М.Р.Шур-Бура, "ця солідна основа покладала велику відповідальність на розроблювачів, оскільки машина, а більш точно її архітектурі, стояло втілитися в декількох великих серіях (М-20, ВЕРМ-3М, ВЕРМ-4, М-220, М-222)". Серійний випуск ЕОМ М-20 був початий у 1959 р. У 1958 р. під керівництвом В.М.Глушкова (1923-1982) в Інституті кібернетики АН України була створена обчислювальна машина "Київ", що мав продуктивність 6-10 тис. оп/с. ЕОМ "Київ" вперше в нашій країні використовувалася для дистанційного керування технологічними процесами. У той же час у Мінську під керівництвом Г.П.Лопато і В.В.Пржиялковского почалися роботи зі створення першої машини відомого надалі сімейства "Мінськ"-1. Вона випускалася мінським заводом обчислювальних машин у різних модифікаціях: "Мінськ-1", "Мінськ-11", "Мінськ-12", "Мінськ-14". Машина широко використовувалася в обчислювальних центрах нашої країни. Середня продуктивність машини складала 2-3 тис. оп/с.[1]

 ЕОМ третього покоління 

До середини 60-х м.м. були створені більш компактні зовнішні пристрої для комп'ютера, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 розміром з холодильник і вартістю всего 20 тис.$ (компьтеры в 40-50-х м.м. коштували мільйони $). Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання і спайка транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кременя транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані з'єднання стали називатися інтегральними чи схемами чипами. Таким чином, елементна база ЕОМ третього покоління - мікроелектроніка, а також застосування інтегральних мікросхем (ІС). Інтегральна мікросхема - Функціонально закінчений блок, еквівалентний по можливостях досить складній транзисторній схемі. Важливим параметром, що визначає рівень складності ІС, є ступінь інтеграції К=log N, де N - загальна кількість компонентів (транзисторів, діодів, резисторів), розташованих на кристалі мікросхеми і неразборно з'єднаних між собою. По величині К цифрові мікросхеми підрозділяють на: 1.Малі ІС (К  1) 2.Середні ІС (К  2) - СІС 3.Великі ИС (К  3) - ВІС 4.Надвеликі (К>3) - НВІС Збільшилася швидкодія й оперативна пам'ять, зменшилася споживана потужність, маса, займана площа. Конструкція складається з типових модулів, що забезпечують високу щільність компонування елементів. Існували ЕОМ єдиної системи - ЄС ЕОМ (ЄС-1010, ЄС-1022, ЄС-1035, ЄС-1045, ЄС-1055, ЄС-1061 і т.д.) і малі обчислювальні машини міжнародної системи - СМ ЕОМ (СМ-4, СМ-1420, СМ-1300, СМ-1800, ТС СМ, СМ-1600, ДВК-2, "Електроніка НЦ -80-20/2", СМ-2М, "Електроніка-60" і ін.) На базі СМ ЕОМ створені також засоби комплексування (об'єднання) ЄС і СМ ЕОМ - вимірювально-обчислювальні комплекси (ИВК) для автоматизації наукових досліджень, технологічних і інших процесів і установок, автоматизації робочих місць (АРМ технолога, конструктора, проектувальника). Машини ЄС-1010, ЄС-1022 були малими моделями ЄС ЕОМ, всі інші відносять до великим, універсальним ЕОМ; зі зростанням номера моделі, як правило, росте потужність машини, і поліпшуються техніко-економічні показники (ЄС-1010 - 1 млн. оп/c, ЄС-1022 - 1.3 млн. оп/c). Всі ЕОМ третього покоління крім елементної бази істотно відрізняються від ЕОМ попередніх поколінь і інших характеристик. Насамперед ЕОМ третього покоління оперують з літерно-цифровою інформацією, визначеної відповідними кодовими таблицями. Одиницею адресації пам'яті є байт, у якому може зберігається 8-розрядний двоичный код, що представляє собою один алфавітний символ, цифру, знак. Обсяг оперативної пам'яті в ЕОМ третього покоління звичайно вказують у байтах (для ЄС-1022 обсяг оперативної пам'яті 256-512Кбайт; для ЄС-1035 - 512Кбайт; для ЄС-1045 - 4096 Кбайт; для ЄС-1061 - 8192Кбайт). Ці машини могли обновременно виконувати кілька програм. З'являється можливість роботи в режимі поділу часу й у режимі діалогу, з'являються локальні мережі. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на ІС, а в 1970 р. фірма Intel початку продавати ІС пам'яті. Надалі кількість транзисторів, що вдавалося розмістити на одиницю площі ІС збільшувалося приблизно вдвічі щороку, що і забезпечувало постійне зменшення вартості і підвищення швидкодії комп'ютерів.[1]

 ЕОМ четвертого покоління 

Основа ЕОМ четвертого покоління - ВІС (великі інтегральні мікросхеми). У ВІС на одному напівпровідниковому кристалі (кремнієвій пластині) розміщаються до 103 схем, еквівалентних по своїх можливостях звичайним ІС. Високий ступінь інтеграції (К  3) БІС сприяє подальшому збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, збільшенню швидкодії і зниження вартості. Швидкодія у великих ЕОМ - кілька десятків мільйонів операцій у секунду. Обсяг оперативної пам'яті - до 16Мб Високий ступінь інтеграції, досягнутий у ВІС, забезпечив можливість створення нового класу ЕОМ - мікроеом. З 1982 р. (коли був створений перший мікропроцесор) було створено 4 покоління мікроеом на основі процесорів ДО536, ДО550, ДО588, ДО589 ("Електроніка НЦ -80-20/2", (ДВК-2) "Електроніка-60", "Іскра-226" і ін.). Обчислювальні машини створювалися спочатку для забезпечення і прискорення саме обчислень. Однак поступово ставало усе більш ясно, що на ЕОМ можна обробляти текстову, графічну, звукову й іншу інформацію.[4]

 ЕОМ п'ятого покоління 

Основа й елементна база ЕОМ п'ятого покоління - НВІС (надвеликі інтегральні мікросхеми) і оптико-електронні елементи. Для оптичних машин носіями енергії служать не електрони, а фотони, що значно підвищує швидкість передачі сигналів, тому швидкодія цих машин - сотні мільйонів операцій у секунду. Для перетворення і передачі оптичних сигналів застосовують лазери, проміневі діоди і різні фотоприймачі. Подальший розвиток одержав процес, що почався в третім поколінні, - зрощування машин і обчислювальних центрів із системами зв'язку, утворення мереж ЕОМ. [1,4]

 Поява і розвиток мікропроцесора і персональних комп'ютерів 

У 1970 р. був зроблений перший важливий крок на шляху до персонального комп'ютера - Маршиан Эдвард Хофф із фірми Intel сконструював ІС, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великого комп'ютера. Так з'явився перший мікропроцесор Intel-4004, що був випущений у продаж у 1971 р. Це був дійсний прорив, тому що мікропроцесор Intel-4004 розміром менш 3-х див був производительней гігантської машини ENIAC. Правда, можливості Intel-4004 були куди скромніше, ніж у центрального процесора великих комп'ютерів того часу - він працював набагато повільніше і міг обробляти одночасно тільки 4 біти інформації (на великих 16 чи 32 біта), але і коштував він у десятки тисяч разів дешевше. Але ріст продуктивності мікропроцесорів не змусив себе чекати. У 1973 р. фірма Intel випустила 8-бітовий процесор Intel-8008, а в 1974 р. - його удосконалену версію Intel-8080, що до кінця 70-х м.м. стала стандартом комп'ютерної індустрії. Спочатку мікропроцесори використовувалися в різних спеціалізованих пристроях, наприклад, у калькуляторах. Але в 1974 р. кілька фірм оголосили про створення на основі мікропроцесора Intel-8080 персонального комп'ютера, тобто пристрія, що виконує тієї ж функції, що і великий комп'ютер, але розрахованого на одного користувача. На початку 1975 р. з'явився перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер Альтаир-8800 на основі мікропроцесора Intel-8080. Цей комп'ютер продавався за ціною близько 500$. І хоча можливості його були дуже обмежені (оперативна пам'ять 256 байт, клавіатура і монітор були відсутні), його поява було зустрінуто з великим ентузіазмом: у перші ж місяці було продано кілька тисяч комплектів машин. Наприкінці 1975 р. Підлога Аллен і Білл Гейтс (майбутні засновники Microsoft) створили для комп'ютера "Альтаір" інтерпретатор мови Basic, що дозволило пльзователям достаиочно просто спілкуватися з комп'ютером і легко писати для нього програми. Це також сприяло популярності персональних комп'ютерів. Успіх Альтаир-8800 змусив багато фірм зайнятися виробництвом ПК. Вони стали продаватися вже в повній комплектації (із клавіатурою, монітором). Росту обсягу продажів дуже сприяли многочисленныеполезные програми, розроблені для ділових застосувань. З'явилися і комерційно распространяемыепрограммы, наприклад, програма для редагування текстів WordStar (1978) і табличний процесор VisiCalc (1979). Ці й інші програми зробили покупку ПК дуже вигідними для бізнесу: з їх допомогою стало можливо виконувати бухгалтерські розрахунки, складати документи і т.д. Використання великих комп'ютерів дляэтих цілей було занадто дорогим. Наприкінці 70-х м.м. поширення ПК привело до деякого зниження попиту на великі комп'ютери і мини-эвм. Це стурбувало фірму IBM (International Business Machines Corporation) - провідної компанії по виробництву великих комп'ютерів. И в 1981 р. новий комп'ютер IBM PC був офіційно представлений публіці і придбав широку популярність (16-розрядний мікропроцесор Intel-8088, 1Мб пам'яті). Через 1-2 року IBM PC зайняв ведуче місце на ринку, витиснувши моделі 8-бітових комп'ютерів.

Обчислювальна технiка - iнформатика - iнформацiйнi технологiї

---

Стрiмкий розвиток цифрової обчислювальної технiки (ОТ) та становлення науки про принципи її побудови i проектування розпочалося в 40-х роках ХХ-го сторiччя, коли технiчною базою ОТ стала електронiка, потiм мiкроелектронiка, а основою для розвитку архiтектури комп'ютерiв (електронних обчислювальних машин ЕОМ) - досягнення в галузi штучного iнтелекту.

До цього часу протягом майже 500 рокiв цифрова обчислювальна технiка зводилася до найпростiших пристроїв для виконання арифметичних операцiй над числами. Основою практично усiх винайдених за 5 столiть пристроїв було зубчате колесо, розраховане на фiксацiю 10 цифр десяткової системи числення.

Перший у свiтi ескiзний малюнок тринадцятирозрядного десяткового пiдсумовуючого пристрою на основi колiс iз десятьма зубцями належить Леонардо да Вiнчi (Leonardo de Vince, 1452-1519). Вiн був зроблений в одному iз його щоденникiв (учений почав вести щоденник ще до вiдкриття Америки в 1492 р.).

У 1623 р. через 100 iз лишком рокiв пiсля смертi Леонардо да Вiнчi нiмецький вчений Вiльгельм Шиккард (Wilhelm Schikkard, 1592-1636) запропонував своє рiшення тiєї ж задачi на базi шестирозрядного десяткового обчислювача, що складався також iз зубчатих колiс, розрахованого на виконання додавання, вiднiмання, а також табличного множення та дiлення. Обидва винаходи були виявленi тiльки в наш час i обидва залишилися тiльки на паперi. Вiльгельм Шиккард Шестирозрядний десятковий обчислювач на зубчатих колесах

Першим реально здiйсненим i ставшим вiдомим механiчним цифровим обчислювальним пристроєм стала "паскалiна" великого французького вченого Блеза Паскаля (Blaise Pascal, 1623-1662) - 6-ти (або 8-ми) розрядний пристрiй на зубчатих колесах, розрахований на пiдсумовування та вiднiмання десяткових чисел (1642 р.).

Через 30 рокiв пiсля "паскалiни" у 1673 р. з'явився "арифметичний прилад" Готфрiда Вiльгельма Лейбнiца (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646-1716) - дванадцятирозрядний десятковий пристрiй для виконання арифметичних операцiй, включаючи множення i дiлення, для чого, на додаток до зубчатих колiс використовувався схiдчастий валик. "Моя машина дає можливiсть чинити множення i дiлення над величезними числами миттєво" - iз гордiстю писав Лейбнiц своєму другу.

Про машину Лейбнiца було вiдомо в бiльшостi країн Європи. У цифрових електронних обчислювальних машинах, якi з'явилися понад два столiття потому, пристрiй, що виконує арифметичнi операцiї (той же самий, що i "арифметичний прилад" Лейбнiца), одержав назву арифметичного. Пiзнiше, зi збiльшенням логiчних дiй, його стали називати арифметико-логiчним.

Вiн став основним пристроєм сучасних комп'ютерiв. Таким чином, два генiї XVII столiття, установили першi вiхи в iсторiї розвитку цифрової обчислювальної технiки. Заслуги В.Лейбнiца, однак, не обмежуються створенням "арифметичного приладу". Починаючи зi студентських рокiв i до кiнця життя вiн займався дослiдженням властивостей двiйкової системи числення, що стала надалi, основною при створеннi комп'ютерiв. Готфрiд Вiльгельм Лейбнiц Зображення медалi, намальоване Готфрiд Вiльгельмом Лейбнiцем у 1697р. Вiн надавав їй деяке мiстичне значення i вважав, що на її базi можна створити унiверсальну мову для поясненя явищ свiту i використання у всiх науках, у тому числi у фiлософiї. Збереглося зображення медалi, намальоване В.Лейбнiцем у 1697 р., що пояснює спiввiдношення мiж двiйковою i десятковою системами числення.

Пройшло ще понад сто рокiв i лише наприкiнцi XYIII сторiччя у Францiї були здiйсненi наступнi кроки, що мають принципове значення для подальшого розвитку цифрової обчислювальної технiки - "програмне" за допомогою перфокарт керування ткацьким верстатом, створеним Жозефом Жакардом (Joseph Jacquard, 1752-1834) i технологiя обчислень при ручному рахунку, запропонована Гаспаром де Пронi (Gaspar de Prony, 1755-1838), котрий розподiлив числовi обчислення на три етапи: розробка чисельного методу обчислень, який зводив рiшення задачi до послiдовностi арифметичних операцiй, складання програми послiдовностi арифметичних дiй, проведення власне обчислень шляхом арифметичних операцiй над числами вiдповiдно до складеної програми. Цi два нововведення були використанi англiйцем Чарльзом Беббiджем (Charles Babbege, 1791-1881), котрий здiйснив якiсно новий крок у розвитку засобiв цифрової обчислювальної технiки - перехiд вiд ручного до автоматичного виконання обчислень по складенiй програмi. Ним був розроблений проект Аналiтичної машини - механiчної унiверсальної цифрової обчислювальної машини з програмним керуванням (1830-1846 рр.). "Паскалiна" Блез Паскаль Машина включала п'ять пристроїв (як i першi ЕОМ, що з'явилися 100 рокiв по тому): арифметичний (АП), що запам'ятовує (ЗП), керування, вводу, виводу. АП будувалося на основi зубчатих колiс, на них же пропонувалося реалiзувати ЗП (на 1000 50-розрядних чисел!). Для вводу даних i програми використовувалися перфокарти. Гадана швидкiсть обчислень - додавання i вiднiмання за 1 сек, множення i дiлення - за 1 хв. Крiм арифметичних операцiй була команда умовного переходу.

Програми для розв'язання задач на машинi Беббiджа, а також опис принципiв її роботи були складенi Адою Августою Лавлейс - дочкою Байрона (Ada Augusta Lavelace, 1816-1852).

Були створенi окремi вузли машини. Всю машину через її громiздкiсть створити не вдалося. Тiльки зубчатих колiс для неї знадобилося б понад 50000. Змусити таку махину працювати можна було тiльки за допомогою парової машини, що i намiчав Беббiдж.

"...Улiтку 2001 року машина Беббiджа була, нарештi, побудована стараннями Дорона Суода*, директора лондонського Музею науки. Ця машина не тiльки стала плодом генiального задуму, але i стала шедевром iнженерної роботи. Вона складається з понад восьми тисяч окремих деталей, в бiльшостi виточених вручну - всього п'ять тонн дуже точної механiки! Особливо вражає "принтер XIX столiття". Вiн вiдтискує результати обчислень на поверхнi друкованої форми i друкує їх на паперi. Так завтрашнiй день стає копiєю минулого, а механiчне мигтiння деталей - яке ожило музикою думки, зримими переливами логiки. Поворот рукоятки, i вся машини починає рухатися. Вона мiркує. Вали трiскотять; шпинделi фурчать; штанги стукають; колеса обертаються.

Свого часу Беббiдж сподiвався, що задумана їм машина стане пророкувати стихiйнi лиха й удари долi, зводячи циферки численних фактiв воєдино i перетворюючи послiдовнiсть одиничних подiй у фатальну картину загального зв'язку речей.

Тепер його машинi має тягнути скромне, примарне iснування. Час вiд часу Суод буде вручати гостям музею сувенiр - листок, на якому роздруковане рiшення улюбленого рiвняння Беббiджа: Y=X2+X+41..." Н.Николаев "Дело Бэббиджа живет и побеждает". Знание и сила, № 1, 2002

• - Dr. Doron Swade, Head of Collections, Science Museum, London, http://www.sciencemuseum.org.uk/

Чарльз Беббiдж Механiчна унiверсальна цифрова обчислювальна машина

Цiкаво зазначити, що у 1870 р. (за рiк до смертi Беббiджа) англiйський математик Джевонс сконструював (мабуть, першу у свiтi) "логiчну машину", що дозволяла механiзувати найпростiшi логiчнi висновки.

В Росiї про роботу Джевонса стало вiдомо в 1893 р., коли професор унiверситету в Одесi I.Слешинський опублiкував статтю "Логiчна машина Джевонса" ("Вiсник дослiдної фiзики та елементарної математики", 1893 , р.7).

"Будiвельниками" логiчних машин у дореволюцiйнiй Росiї стали Павло Дмитрович Хрущов (1849-1909) i Олександр Миколайович Щукарєв (1884-1936), якi працювали в навчальних закладах України.

Першим вiдтворив машину Джевонса професор П.Д.Хрущов. Примiрник машини, створений ним в Одесi, одержав "у спадщину" професор Харкiвського технологiчного iнституту Щукарьов, де вiн працював починаючи з 1911 р. Вiн сконструював машину наново, привнесши в неї цiлий ряд удосконалень i неодноразово виступав iз лекцiями про машину i про її можливi практичнi застосування. Одну з лекцiй було прочитано в 1914 р. у Полiтехнiчному музеї в Москвi. Присутнiй на лекцiї проф. А.Н.Соков писав:

Олександр Щукарьов "Якщо ми маємо арифмометри, що складають, що вiднiмають, що множать мiльйоннi цифри поворотом важеля, то, очевидно, час потребує мати логiчну машину, спроможну робити безпомилковi висновки й умовиводи одним натисканням вiдповiдних клавiш. Це збереже масу часу, залишивши людинi галузь творчостi, гiпотез, фантазiї, натхнення - душу життя". Цi пророчi слова були сказанi в 1914 р.! (Журнал "Вокруг света", № 18, статья А.Н.Сокова "Мыслительная машина").

Слiд зазначити, що самий Джевонс, першостворювач логiчної машини, не бачив для неї яких-небудь практичних застосувань.

На жаль, машини Хрущова i Щукарьова не збереглися. Проте, у статтi "Механiзацiя мислення (логiчна машина Джевонса)", опублiкованiй професором О.М.Щукарьовим у 1925 р. ("Вiсник знання", № 12), дається фотографiя машини сконструйованої Щукарьовим i її достатньо докладний опис, а також, що дуже важливо - рекомендацiї по її практичному застосуванню.

Таким чином, у Алана Тьюринга, який опублiкував в 1950 р. статтю "Чи може машина мислити?" були попередники в Українi, що цiкавилися цим питанням.

Генiальну iдею Беббiджа здiйснив Говард Айкен (Howard Aiken, 1900-1973), американський учений, що створив у 1944 р. перший в США релейно-механiчний комп'ютер. Її основнi блоки - арифметики i пам'ятi були виконанi на зубчатих колесах! Алан Тьюринг Говард Айкен

Якщо Беббiдж набагато випередив свiй час, то Айкен, використавши тi ж зубчатi колеса, у технiчному планi використовував застарiлi рiшення. Ще на десять рокiв ранiше, у 1934 р. нiмецький студент Конрад Цузе (Konrad Zuse, 1910-1995), що працював над дипломним проектом, вирiшив зробити (у себе вдома) цифрову обчислювальну машину з програмним керуванням i з використанням - вперше у свiтi! - двiйкової системи числення. У 1937 р. машина Z1 (Цузе 1) запрацювала! Вона була двiйковою, 22-х розрядною, iз плаваючою комою, iз пам'яттю на 64 числа i чисто механiчною (ричажною)!

У тому ж 1937 р., коли запрацювала перша у свiтi двiйкова машина Z1, Джон Атанасов (John Atanasoff, 1903-1963) болгарин за походженням, що жив у США, почав розробку спецiалiзованого комп'ютера вперше у свiтi застосувавши електроннi лампи (300 ламп).

Пiонерами електронiки виявилися й англiйцi - у 1942-43 роках в Англiї за участю Алана Тьюринга (Alan Turing, 1912-1954) була створена ОМ "Колоссус". У нiй було 2000 електронних ламп! Машина призначалася для розшифровування радiограм нiмецького вермахту. Роботи Цузе i Тьюринга були секретними. Про них в той час знали небагато. Вони не викликали будь-якого резонансу у свiтi. I лише в 1946 р. коли з'явилася iнформацiя про ЕОМ "ЕНIАК" (Electronic Numerical Integrator and Computer - електронний цифровий iнтегратор i комп'ютер), створену в США Д.Мочлi (John Mauchly, 1907-1986) та П.Еккертом (Presper Echert, 1919-1995), перспективнiсть електронної технiки стала очевидною (в машинi використовувалося 18 тис.електронних ламп i вона виконувала майже 3 тис. операцiй за сек). Проте машина залишалася десятковою, а її пам'ять складала лише 20 слiв. Програми зберiгалися поза межами оперативної пам'ятi. Джон Атанасов Джон Мочлi

Завершальну крапку в створеннi перших ЕОМ поставили, майже одночасно, у 1949-52 рр. вченi Англiї, Радянського Союзу i США, якi створили ЕОМ iз програмою, що зберiгалася у пам'ятi: Морiс Уiлкс - ЕДСАК (Maurice Wilkes, 1913, Electronic Delay Storage Automate Computer EDSAC) - електронний автоматичний комп'ютер на лiнiях затримки, 1949 р.; Сергiй Лебедєв (1902-1974) - Мала електронно лiчильна машина "МЭСМ", 1951 р.; Iсаак Брук - М1, 1952 р.; Джон Мочлi i Преспер Еккерт, Джон фон Нейман - ЕДВАК (John von Neumann, 1903-1957, Electronic Discrete Variable Computer EDVAC) 1952 р.

Протягом механiчного, релейного i на початку електронного перiоду розвитку цифрова обчислювальна технiка залишалася галуззю технiки, науковi основи якої тiльки дозрiвали.

Першими складовими майбутньої науки, якi надалi були використанi для створення основ теорiї обчислювальних машин, стали дослiдження двiйкової системи числення, проведенi Лейбнiцом (XYII сторiччя), алгебра логiки, розроблена Джорджем Булем (XIХ сторiччя), абстрактна "машина Тьюринга", запропонована генiальним англiйцем у 1936 р. для доказу можливостi механiчної реалiзацiї будь-якого алгоритму, що має рiшення, теоретичнi результати Шеннона, Шестакова, Гаврилова (30-i роки ХХ ст.), якi об'єднали електронiку з логiкою. Преспер Еккерт Джон фон Нейман

Принципи побудови комп'ютерiв, висловленi Еккертом i Нейманом (США, 1946 р.) i, незалежно, Лебедєвим (СРСР, 1948 р.) стали завершенням першого етапу розвитку науки про комп'ютери.

Цифрова обчислювальна технiка в цей час була ще недосконалою i багато в чому поступалася аналоговiй, що мала у своєму арсеналi механiчнi iнтегратори, машини для рiшення диференцiйних рiвнянь та iн.

В СРСР, у тому числi в Українi, поняття "обчислювальна технiка" довгий час використовувалося як для позначення технiчних засобiв, так i науки про принципи їхньої побудови i проектування.

Проте, на наступному етапi цифрова технiка зробила безпрецендентний ривок за рахунок iнтелектуалiзацiї ЕОМ, у той час як аналогова технiка не вийшла за рамки засобiв для автоматизацiї обчислень.

Подальшому розвитку цифрової технiки сприяв розвиток в другiй половинi ХХ ст. науки про комп'ютери. Науковi основи цифрових ЕОМ у цей час поповнилися теорiєю цифрових автоматiв, основами програмування, теорiєю штучного iнтелекту, теорiєю проектування ЕОМ, комп'ютерними технологiями рiзноманiтних iнформацiйних процесiв, що забезпечили становлення нової науки, яка отримала назву "Computer Science" (комп'ютерна наука) у США i "iнформатика" у Європi. Великий внесок у її розвиток зробили вченi України про що буде сказано нижче. Конрад Цузе Машина Z1 (Цузе 1)

Термiн "iнформатика" стосувався науки про отримання, передачу, збереження й опрацювання iнформацiї. У свою чергу, її подiляли на теоретичну i прикладну.

Теоретична iнформатика включала математичне моделюванням iнформацiйних процесiв. Прикладна охоплювала питання побудови та проектування ЕОМ, мереж, мультимедiа, комп'ютернi технологiї iнформацiйних процесiв та iн. Головною науковою базою прикладної iнформатики були електронiка (мiкроелектронiка) i теорiя штучного iнтелекту.

Слiд зазначити, що в галузi штучного iнтелекту, незважаючи на багато досягнень, ми стоїмо лише на самому початку розвитку цього важливого наукового напрямку i тут з'являються величезнi перспективи зближення комп'ютерiв з "iнформацiйними" можливостями людини.

Найкраще про "iнтелектуальнi" можливостi машин сказав В.М.Глушков: "ЕДВАК" Джордж Буль

"Навряд чи можна сумнiватися, що в майбутньому усе бiльш i бiльш значна частина закономiрностей навколишнього свiту буде пiзнаватися i використовуватися автоматичними помiчниками людини. Але настiльки ж безсумнiвно i те, що усе найбiльш важливе в процесах мислення i пiзнання завжди буде належати людинi. Справедливiсть цього висновку обумовлена iсторично.

...Людство не є простою сумою людей. Iнтелектуальна i фiзична мiць людства визначається не тiльки сумою людських м'язiв i мозку, але i всiма створеними ним матерiальними i духовними цiнностями. У цьому розумiннi нiяка машина i нiяка сукупнiсть машин, що є у кiнцевому рахунку продуктом колективної дiяльностi людей, не можуть бути "розумнiшими" за людство в цiлому, тому що при такому порiвняннi на ваги з одного боку кладеться машина, а з iншого - усе людство разом iз створеною ним технiкою, що включає, зрозумiло i машину яка розглядалася. Sir Maurice Wilkes

Слiд зазначити також, що людинi iсторично завжди буде належати остаточна оцiнка iнтелектуальних, так само як i матерiальних цiнностей, у тому числi i тих цiнностей, що створюються машинами, так що й у цьому розумiннi машина нiколи не зможе перевершити людини.

Таким чином, можна зробити висновок, що в чисто iнформацiйному планi кiбернетичнi машини не тiльки можуть, але й обов'язково повиннi перевершити людину, а в рядi поки ще вiдносно вузьких галузей вони роблять це вже сьогоднi. Але в планi соцiально-iсторичному цi машини є i завжди залишаться не бiльш нiж помiчниками i знаряддями людини". (В.М.Глушков. Мышление и кибернетика//Вопр.философии. 1963. № 1).

На даний час термiн "iнформатика" усе частiше замiняється бiльш змiстовним термiном "iнформацiйнi технологiї" (IТ), що позначає, з одного боку, розробку, проектування i виробництво комп'ютерiв, периферiї й елементної бази для них, мережевого обладнання, алгоритмiчного i системного програмного забезпечення, а з iншого боку - їхнє застосування в системах рiзного призначення. Сергiй Лебедєв Вiктор Глушков

Основоположником IТ в Українi й у колишньому Радянському Союзi став В.М.Глушков, засновник всесвiтньо вiдомого Iнституту кiбернетики НАН України, що носить зараз його iм'я.

Що стосується елементної бази, багато в чому визначальної в розвитоку комп'ютерiв, то варто сказати, що розмiри електронних компонентiв наближаються до межi - 0,05 мiкрона.

Проте, iстотно нових i ефективних елементiв ще не з'явилося. Не дивлячись на те, що в цiй галузi ведуться численнi дослiдження.

Найбiльш активний розвиток цифрової обчислювальної технiки в теперiшнiй час йде, у першу чергу, шляхом нарощування вбудованного штучного iнтелекту. Комп'ютери, що одержали свою назву вiд початкового призначення - виконання обчислень, одержали друге, дуже важливе застосування. Вони стали незамiнними помiчниками людини в його iнтелектуальнiй дiяльностi та основним технiчним засобом iнформацiйних технологiй.

Завiтавши до основних залiв вiртуальної експозицiї, Ви зможете ознайомитись iз багатьма сторiнками iсторiї розвитку iнформацiйних технологiй в Українi.

---

Історія розвитку обчислювальної техніки

Перші обчислювальні машини

Неможливо точно відповісти на питання, хто саме винайшов комп'ю­тер. Річ у тому, що комп'ютер не є винаходом однієї людини. Комп'ютер увібрав у собі ідеї та технічні рішення багатьох вчених та інженерів. Розви­ток обчислювальної техніки стимулювався потребою у швидких та точних обчислюваннях і тривав сотні років. У процесі розвитку обчислювальна техніка ставала дедалі більш досконалою. Цей процес триває і в наш час.

Леонардо да Вінчі

Вважається, що перший у світі ескізний малюнок тринадцятирозрядного десятинного сумуючого пристрою на базі коліщаток з десятьма зуб­цями був виконаний Леонардо да Вінчі в одному з його щоденників (вче­ний почав вести цей щоденник ще до відкриття Америки 1492 р.).

Вільгельм Шиккард

1623 року (більш ніж через 100 років після смерті Леонардо да Вінчі) німецький вчений Вільгельм Шиккард запропонував свою модель шестирозрядного десятинного обчислювача, який мав складатися також із зуб­чатих коліщаток та міг би виконувати додавання, віднімання, а також множення та ділення. Винаходи да Вінчі та Шиккарда були знайдені лише в наш час і залишилися тільки на папері.

Блез Паскаль

1642 року 19-річний французький математик Блез Паскаль сконструював першу в світі працюючу механічну обчислювальну машину, відому як підсумовуюча машина Паскаля («Паскаліна»). Ця машина являла собою комбінацію взаємопов'язаних коліщаток та приводів. На коліщатках були зображені цифри від 0 до 9. Якщо перше коліщатко робить повний оберт від 0 до 9, автоматично починає рухатись друге коліщатко. Якщо і друге коліщатко доходить до цифри 9, починає обертатися третє і так далі. Ма­шина Паскаля могла лише додавати та віднімати.

Готфрід Вільгельм фон Лейбніц

1673 року німецький математик Готфрід Вільгельм фон Лейбніц сконструював свою обчислювальну машину. На відміну від Паскаля, Лейбніц використав у своїй машині циліндри, а не коліщатка та приводи. На цилінд­ри було нанесено цифри. Кожен циліндр мав дев'ять рядків виступів та зубців. При цьому перший ряд мав один виступ, другий ряд — два висту­пи і так до дев'ятого ряду, який мав відповідно дев'ять виступів. Циліндри з виступами були пересувними, оператор надавав їм певного положення.

Машина Лейбніца, на відміну від підсумовуючої машини Паскаля, була значно складнішою за конструкцією. Вона була здатна виконувати не тіль­ки додавання та віднімання, але й множення, ділення та обчислювання квадратного кореня.

Обчислювальні машини XIX сторіччя

Чарльз Бебідж

Винахід першої програмованої обчислювальної машини належить видатному англійському математику Чарлзу Бебіджу (1830 р.). Він присвятив майже все своє життя цій праці, але так і не створив діючу модель. Бебідж назвав свій винахід «Аналітична машина». За планом машина мала діяти завдяки: силі пару. При цьому вона була б здатна сприймати команди, виконувати обчислення та видавати необхідні результати у надрукованому вигляді. Про­грами в свою чергу мали кодуватися та переноситись на перфокарти. Ідея використання перфокарт була запозичена Бебіджем у французького винахід­ника Жозефа Жаккара (кінець XVIII ст.). Для контролю ткацьких операцій Жаккар використовував отвори, пробиті в картках. Картки з різним розташу­ванням отворів давали різні візерунки на плетінні тканини. По суті, Бебідж був першим, хто використав перфокарти стосовно обчислювальних машин.

Використана література

1. Винаходи ХХ ст.: Комп’ютери. (Автори: А.Клюкін, А.Лаврик, В.Добришевін).
2. Ви купили комп’ютер 1000 порад. (Автори: Г.Єсеєв, С.Пацюк, С.Симонович).

Посилання

Історія та розвиток комп’ютерної техніки та обчислювальних машин

Історія обчислювальної техніки

Обчислювальна технiка - iнформатика - iнформацiйнi технологiї

Історія обчислювальної техніки

История компьютера

Наикратчайшая всемирная история компьютеростроения с древних времен и до наших дней

<< Розвиток техніки обчислень