Без компьютеров и похожей техники трудно представить современность. Нынешние устройства способны выполнять 1 млн операций в секунду и даже больше. Они активно используются компаниями и обычными пользователями.
Современность – это период стремительного развития IT. При помощи виртуальных машин и устройств люди:
- работают;
- отдыхают;
- развлекаются;
- знакомятся;
- совершают покупки;
- обращаются в государственные и муниципальные органы.
Но так было не всегда. Выпуск компьютеров первого поколения начался примерно в 20-веке. Тогда процесс приобрел массовость. До этого момента ЭВМ развивались по накатанной. И начало данного процесса лежит с момента становления человечества.
ЭВМ – это
Сначала требуется узнать, что подразумевается под понятием «вычислительная техника». Это – важнейший компонент процесса выполнения различных действий вычислительного характера. Комплекс технических средств, ключевые функциональные элементы которых выполнены на электронных составляющих. Он предназначается для автоматической обработки информации в процессе решения информационных задач и математических вычислений.
Компьютер – это устройство/система, выполняющее конкретную, четко поставленную задачу, изменяемую последовательность операций. Последняя имеет название программы.
Сегодня нет строгого деления на ЭВМ и компьютеры. Эти слова – аналоги.
Классификация
ЭВМ можно разделить на несколько категорий. Сегодня основными видами соответствующих устройств считают:
- компьютерные системы;
- девайсы для управления сетями;
- автоматизированные средства проектирования, создания моделей и прогнозов;
- автоматизированные системы управления и обработки информации;
- устройства разработки программного обеспечения.
Представления о компьютерах сейчас сформировались весьма четкие. Даже дети работают с подобными устройствами. Но раньше ПК и ноутбуки были редкостью. Их история развития началась задолго до изобретения электричества.
Основные этапы развития в истории
В истории развития вычислительной техники трудно выделить какую-то единую систему. Связано это с тем, что в каждой стране соответствующий процесс протекал по-разному. Но сложилось так, что историки выделяют несколько этапов становления современных компьютеров. А именно:
- ручной;
- механический;
- электромеханический;
- электронный.
Точного исторического классифицирования нет, но приведенный пример принято брать за основу. Границы каждого этапа весьма условны.
Первые счетные устройства
Современный компьютер – результат деятельности и развития человека. Но люди нуждались в выполнении различных математических задач еще до изобретения информационных технологий. С самого начала развития человечества население училось считать, подсчитывать, умножать и делить. Это помогало в торговле, а также планировании запасов и других сферах жизни.
Самый простой вариант расчетов – использование эквивалентных предметов. Таких, которые не требуют пересчета количества его компонентов. Для этого задействовали балансирные весы. Они помогали определять массу.
Принцип эквивалентности использовался в абаке – первых в мире счетах. Также люди использовали:
- четки;
- антикитерские механизмы (появились с развитием зубчатых колес).
У разных народов рассматриваемые элементарные первые устройства для выполнения математических действий назывались по-разному. У японцев – серобян, у китайцев – суанпан, на Руси – русский шет.
Палочки Непера
В процессе подсчетов требовалось не только сложение и вычитание, но и умножение. Выполнялись такие действия при помощи палочек Непера. Их изобрел шотландский математик – Джон Непер. Он же стал первым автором логарифмов. Информация о подобных «устройствах» возникла в 1617.
Неперский прибор непосредственно выполнял умножения. Деление тоже можно осуществить, но придется постараться. Данный вариант не получил широкого распространения.
Линейки, таблицы и монограммы
Сложные расчеты потребовались в xvii веке. Это время, когда необходимость сложных математических операций стала жизненно важна. Возникла потребность в работе с многозначными числами.
В период с 1614 по 1623 в свет вышли совершенно новые типы вычислителей:
- логарифмическая линейка;
- логарифмические таблицы;
- возникновение механических арифмометров;
- палочки Непера.
В 19 веке, взяв за основу логарифмы и логарифмические линейки появился их графический аналог – номограммы. Они использовались для проведения расчетом совершенно разных функций.
Логарифмические таблички
В 1614 мир узнал определение логарифмов и их значения. Непер решил заменить сложное умножение на простое сложение. Для этого он при помощи спецтаблиц сопоставил геометрические и арифметические прогрессии. Первая считалась исходной. Деление в этом случае автоматические заменяется на более простое и понятное человеку вычитание.
Логарифмические таблицы расширялись и уточнялись другими математиками. Задействованы в научных и инженерных решениях более трех веков. Не выходили из «моды» до изобретения компьютеров и современных калькуляторов.
Линейки
Стоит обратить внимание и на такой элемент, как логарифмическая линейка. Создается путем нанесения соответствующей шкалы. Это – один из механических вычислителей.
Приближенная к упомянутой конструкции теорию предложил астроном Эдмунд Гюнтер в начале 17 века. Он сказал, что можно на линейку нанести логарифмическую шкалу, а затем посредством двух циркулей складывать и вычитать их.
Но в 1622 Уильям Отред опубликовал усовершенствованную логарифмическую линейку в «Кругах пропорций». Она была:
- круговой – при первом выпуске;
- прямоугольной – после 1633.
Далее устройство делали более совершенным. Для этого создавали «движки», разметки по обе стороны, добавляли шкалы Уингейта, отмечали часто задействованные числа. В середине 19 века «девайс» оснастили бегунком.
Использовали такие линеечки несколько поколений инженеров и других мастеров. На их базе созданы следующие вычислители:
- артиллерийская линейка;
- линейка Дробышева;
- навигационная;
- кардиологическая;
- офицерская.
А еще появились навигационные расчетчики. Логарифмические линейки в будущем заменили карманные, привычные современному человеку калькуляторы.
Номограммы
С развитием рассматриваемых машин в мире появлялись разные приспособления для проведения тех или иных подсчетов. Пример – номограммы. Это – простейшие вычислители. Для них требуется:
- шкала;
- линейка (координатная сетка тоже годится);
- циркуль.
Дополнительные вспомогательные элементы обычно не задействованы. Результаты просматриваются визуально, после чего фиксируются на бумаге. Для умножения и деления наносится логарифмическая шкала рядом с обычной, после – используется циркуль. Так получают вычислитель.
Теория номографических построений разработана французский математиком Лаланном в 1843. Она опирается на теории Оканя, который впервые внедрил понятие «номограмма». В России с соответствующей темой впервые работал Герсеванов, после – Глаголев. Он создал первую советскую номографическую школу.
Арифмометры
Плоды человеческих трудов должны быть зафиксированы в истории. Так, развивая механику и прочие науки, люди научились создавать вычислительные устройства различной сложности. В 1623 Вильгельм Шиккард разработал первый арифмометр – «Считающие часы». Он умел выполнял всего 4 математических действия. Работало приспособление за счет звездочек и шестеренок.
Далее появились машины Паскаля и Лейбница. Последний раскрыл человечеству, что такое двоичная система счисления. На ней основаны современные компьютеры. Но до 1940-х многие разработки (включая те, что делал французский учены Чарльз Бэббидж) основывались на сложной в реализации десятичной системе.
В 1820 появилась новая вещь для вычислений. Она получила название арифмометра Томаса. Умела:
- вычитать;
- делить;
- умножать;
- складывать.
В 1945 Штаффель воссоздал счетную машину, которая дополнительно вычисляла квадратные корни. Арифмометры, которые начали считать десятичные числа, применялись на практике до 1970.
Перфокарты
Известные миру ученые старались изобретать различные приспособления для облегчения подсчетов в той или иной степени. Соответствующая задача оказалась не слишком простой в реализации. Она часто требовала огромного количества времени и ресурсов.
С развитием уровня технологий начали возникать совершенно новые счетные приспособления. В 1804 Мари Жаккар создал ткацкий станок, узор на котором определяли при помощи перфокарт. Их замена не требовала корректировок в механике станка. Это стало основой прогресса в формировании программирования.
В 1832 Семен Корсаков задействовал перфокарты в интеллектуальных машинах. Они применялись для информационного поиска. Эти машины стали прообразами нынешних баз данных и экспертных систем.
В 1838 Бэрридж начал разработку аналитической машины. В 1890 Бюро Переписи Америки стало использовать механизмы сортировки (табуляторы) и перфокарты Холлерита для обработки данных переписи, задействованной для мандатов. В итоге компания Холлерита стала основой известной IBM.
Компьютерные решения, известные по сей день, долгое время основывались на перфокартах. Эти приспособления применялись примерно до 1970 с завидной регулярностью.
Программируемые устройства
Проделанных в развитии технологий прогресс за все время колоссален. В 1835 появилась первая аналитическая машина (Бэббиджа). Она стала программируемой.
Разностную машину 2-ой реконструкции можно увидеть в Лондонском музее науки. Она работает по принципам Бэббиджа. По стопам этого ученого шел Перси Лудгет из Дублина. Он смог представить механический компьютер. Устройство представлено миру в 1909.
Электродвигатели
В 1900 многих привычных ЭВМ не стало – их усовершенствовали. В именно – заменили проекты на включающие в себя электрические двигатели. В них менялась на то или иное положение позиция шестеренки.
Настольные арифмометры «электрического» типа умели:
- умножать;
- вычитать;
- складывать;
- делить.
В 1948 выпускавшееся ранее вычислительная продукция снова была усовершенствована. Речь идет о Curta – небольшим арифмометром карманного типа. Умещался в одной реке. У этого «инструмента» несколько версий, выходивших в свет до 1960-х.
Калькуляторы
Электронный настольный калькулятор был изобретен в 1961 году в Британии. Использовал:
- 117 мини-тиратронов;
- дисплей на газоразрядных цифровых индикаторах.
В 1963 Friden выпустил EC-130, который выполнял 4 операции. У него были следующие параметры:
- 5-дюймовая электронно-лучевая трубка;
- разрешение – 13-цифровое;
- стоимость – 2 200 долларов.
В 132 модели добавили функции обратного типа и вычисления квадратного корня. В 1965 появился LOCI-2. Это – настольный калькулятор на транзисторах с 10 цифрами. Умел производить вычисления логарифмов.
В СССР до войны спросом пользовался арифмометр «Феликс». Применялся до изобретения ЭВМ.
Цифровые компьютеры
В 1936 Конрад Цузе внес свой вклад в развитие рассматриваемой темы. Он весьма значителен. Ученый из Германии создал линию цифровых компьютеров серии Z. Они имели собственную ограниченную память и возможности программирования.
В 1939 возникло второе поколение соответствующего девайса. Изображения машины в ходе Второй Мировой Войны были уничтожены. Работали Z2 на реле.
В 1941 появилось третье Z-поколение. Это – первый работающий компьютер, управляемый программным обеспечением. В такой форме «девайс» является прародителем современных ПК.
Во времена Второй Мировой Войны в Великобритании изобрели дешифратор «Энигмы». Получил название «Колосс». Предусматривал использование элементной базы из ламп и перфолент. На этом английский вклад закончился.
Также в свет вышел ENIAC, родом из Америки. Это – первый компьютер общего назначения. Производительность и скорость вычислений была относительно долгая, но быстрее, чем раньше. Разработка велась с 1943 по 1945.
Компьютерное поколение
После Второй Мировой Войны началась главная «ступень» развития IT. Наступило мирное время, когда люди смогли изучить интегральные схемы, а также производить различные механизмы без спешки. В этот период в свет вышли несколько компьютерных поколений.
Первая ступень
История развития вычислительной техники современного типа началась с ламповых компьютеров. Основаны они на архитектуре фон Неймана. Малая экспериментальная машина создана в Манчестерском университете в 1948.
В «мирном режиме» ученые произвели:
- Марк 1;
- EDSAC;
- EDVAC.
Это – «Евы» современной архитектуры ПК. В Европе к первому поколению относят Z4, в СССР – МЭСМ.
Серийный выпуск компьютеров в Советском Союзе начался с 1953 – с ЭВМ «Стрела». В 1954 IBM представила IBM 360, которая быстро набрала популярность. Этот «модельный ряд» выпускался в 2 000 экземплярах.
В 1955 появилось понятие микропрограммирования. В 1956 IBM продает устройство для хранения – магнитные ленты, основанные на дисках – RAMAC. Устройство могло хранить до 5 МБ данных.
Второе поколение
Началось с изобретения транзистора. IBM представили IBM 650 на лампах. Но размер устройства достигал письменного стола. Доступны такие устройства были только для работы крупных организаций из-за своей стоимости.
Далее популярностью пользовались следующие «девайсы»:
- IBM 7090;
- IBM 1401 – задействовала перфокарточный ввод;
- IBM 1620 – на перфолентах, позже – на перфокартах;
- PDP-1 от DEC в 1960;
- B5000 от Burroughs Corporation со стековой архитектурой и дескрипторами;
- Atlas – с виртуальной памятью на основе подкачке страниц и конвейерным выполнением инструкций.
В этот же период началось развитие языков программирования высокого уровня. Они помогали прямо задавать цели ПО и применяются по сей день.
Третье поколение
Начало – в 1960. Это – период бурного роста ПК. Началось все с изобретения интегральной схемы. В 1964 мир увидел мейнфрейм IBM/360. Аналогом в СССР послужили устройства типа ЕС ЭВМ.
Вместе с третьим поколением выпускалось второе. Это происходило до 1970.
Четвертое поколение
Информация уже передавалась через шину данных с достойной тактовой частотой. В 1970-е появилось 4 поколение компьютерных устройств. Началось все с создания центрального процессора на одном кристалле. Так появились микропроцессоры от Intel.
Стив Возняк, работающий в Apple, придумал первый домашний ПК. Он получил массовое производство.
Пятое поколение
Датируется 1992 годом. Можно назвать это «современным движением». Техника для вычисления была основана на сверхсложных микропроцессорах, включающих в себя параллельно-векторную структуру. Она подходит для выполнения огромного количества команд одновременно. Технику такого типа, предназначенную для широкого применения, задействуют для быстрой и точной обработки данных, создания эффективно функционирующих сетей.
Шестое поколение
Сейчас все еще актуально развитие вычислительных техник. Но теперь набора элементарных математических функций для удовлетворения потребностей населения мало.
Шестое поколение ЭВМ началось примерно с 2013. Представлены оптоэлектронными и электронными устройствами. Включают в себя тысячи микропроцессоров. Они обладают массовым параллелизмом, а также моделирующей архитектурой нейронных биологических систем.
Этапы становления истории ЭВМ, состоящей как из больших шагов, так и мелких открытий, позволили подойти к внедрению искусственного интеллекта. Сейчас можно сделать вывод о том, что IT-сфера стремительно развивается. Она начинает использовать биоданные и совершенные технологии программирования, чтобы облегчать жизнь компаниям и рядовым гражданам.
История развития вычислительной техники в наши времена привела к созданию практически совершенных цифровых машин. И пока неизвестно, что будет дальше. Но разработчики стараются производить «девайсы», которые требовали бы минимального вмешательства человека в процесс работы.
Также вам может быть интересна статья «Электронно-вычислительная техника: с чего все началось».
P. S. Интересуют компьютеры и сфера информационных технологий? Обратите внимание на профессиональные курсы Otus!
