История развития вычислительной техники

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

2. Первые шаги в развитии счетных устройств

Древнейшим счетным
инструментом была рука человека.
Следующим шагом в развитии
счета
стало
использование
камешков или других предметов, а
для запоминания чисел - зарубок на
костях животных, узелков на
веревках.
К V веку до н.э. широкое распространение в
Египте, Греции, Риме получил АБАК. Он
представлял собой доску с желобками, в
которых
по
позиционному
принципу
размещали какие-нибудь предметы камешки, косточки.

3. Мухаммед бен Муса ал-Хорезм

Приблизительно в 850 году н.э. арабский
ученый математик Мухаммед бен Муса алХорезм (из города Хорезма на реке АмуДарья) написал книгу об общих правилах
решения арифметических задач при помощи
уравнений. Она называлась "Китаб алДжебр". Эта книга дала имя науке алгебре.
Очень большую роль сыграла еще одна книга
ал-Хорезми, в которой он подробно описал
индийскую арифметику. Триста лет спустя (в
1120 году) эту книгу перевели на латинский
язык, и она стала первым учебником
"индийской" (то есть нашей современной)
арифметики для всех европейских городов.
Мухаммеду бен Муса ал-Хорезму мы
обязаны появлению термина "алгоритм".

4. Механические счетные устройства

В 1614 году шотландский математик Джон
Непер (John Naiper, 1550-1617) изобрел
таблицы логарифмов.
Принцип их заключается в том, что каждому числу
соответствует специальное число - логарифм показатель степени, в которую нужно возвести
число (основание логарифма), чтобы получить
заданное число. Таким способом можно выразить
любое число. Логарифмы очень упрощают деление
и умножение. Для умножения двух чисел
достаточно сложить их логарифмы.
Непер предложил в 1617 году другой (не
логарифмический) способ перемножения чисел.
Инструмент, получивший название палочки (или
костяшки) Непера, состоял из тонких пластин, или
блоков.

5. Счетное устройство Паскаля

В 1642 г. французский
математик Блез Паскаль
(Blaise Pascal, 1623-1662)
сконструировал
счетное
устройство, чтобы облегчить
труд своего отца - налогового
инспектора. Это устройство
позволяло
суммировать
десятичные числа. Внешне
оно представляло собой ящик
с
многочисленными
шестеренками.

6. «Ступенчатый вычислитель» Лейбница

В 1673 г. немецкий философ, математик, физик Готфрид
Вильгельм Лейбниц (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646-1716)
создал "ступенчатый вычислитель" - счетную машину,
позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить,
извлекать квадратные корни, при этом использовалась
двоичная система счисления.
Машина являлась прототипом
арифмометра,
использующегося с 1820 года
до 60-х годов ХХ века.
В 1703 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц написал трактат "Expication de
l'Arithmetique Binary"
- об использовании двоичной системы
счисления в вычислительных машинах. Первые его работы по
двоичной арифметике относятся к 1679 году.

7. Счетные устройства 19 века

В 1804 г. французский изобретатель
Жозеф Мари Жаккар (Joseph-Marie
Jacquard,
1752-1834)
придумал
способ автоматического контроля
за нитью при работе на ткацком
станке. Способ заключался в
использовании
специальных
карточек с просверленными в
нужных местах (в зависимости от
узора,
который
предполагалось
нанести на ткань) отверстиями.
Таким образом, он сконструировал
прядильную машину, работу которой
можно было программировать с
помощью специальных карт .

8. Механический калькулятор

Чарльз Ксавьер Томас (1785-1870) в 1820г. создал первый механический
калькулятор, который мог не только складывать и умножать, но и
вычитать и делить.
Бурное
развитие
механических
калькуляторов привело к тому, что к
1890 году добавился ряд полезных
функций:
• запоминание промежуточных
результатов с использованием их в
последующих операциях,
• печать результата и т.п.
Создание недорогих, надежных машин позволило использовать эти машины для
коммерческих целей и научных расчетов.

9. Чарлз Беббидж

В 1822г. английский математик Чарлз
Бэббидж (Charles Babbage, 1792-1871)
выдвинул идею создания программноуправляемой
счетной
машины,
имеющей:
• арифметическое устройство,
• устройство управления,
• устройства ввода и печати.
Однако полностью осуществить свой проект ему не
удалось, главным образом из-за недостаточного развития
техники в то время.

10. «Разностная машина» Беббиджа

Первая спроектированная Беббиджем
машина,
Разностная
машина,
работала на паровом двигателе. Она
высчитывала таблицы логарифмов и
заносила
результаты
на
металлическую пластину.
Работающая модель, которую он
создал
в
1822
году,
была
шестицифровым
калькулятором,
способным производить вычисления
и печатать цифровые таблицы.
Разностная машина,
сконструированная по
записям Бэббиджа через
сто лет после его смерти.

11. Первый программист – Ада Лавлейс

Одновременно с английским ученым
работала леди Ада Лавлейс(Ada
Byron, Countess of Lovelace, 18151852), дочь великого поэта Байрона.
Она разработала первые программы
для машины, заложила многие идеи
и ввела ряд понятий и терминов,
сохранившихся
до
настоящего
времени.
Программы, написанные Адой Лавлейс, никогда не отлаживались и не работали,
однако ряд высказанных Лавлейс в 1843 г. общих положений (принцип экономии
рабочих ячеек, связь рекуррентных формул с циклическими процессами вычислений
и др.) сохранил свое принципиальное значение и для современного
программирования, а её определение "цикла" почти дословно совпадает с
приводящимся в современных учебниках программирования.

12.

Электрический телеграф создали в 1837
году английские изобретатели Уильям
Кук и Чарлз Уитстон.
Американский художник Сэмюэл Морзе
изобрел новый телеграфный код. Он
разработал для каждой буквы знаки из
точек и тире.
В 1876г.Александр Грэхэм Белл, шотландец из
Бостона (штат Массачусетс, США), совместно с
Томасом Уитсоном сконструировали прибор,
состоявший из передатчика (микрофона) и приемника
(динамика). Микрофон превращал звуки голоса в
переменный ток. Ток по проводам поступал в
динамик другого аппарата, где сигналы вновь
превращались в звуки голоса. Так появился телефон.
Томас Эдисон в 1880г начал коммерческий выпуск безопасных лампочек.

13. Булева алгебра

В 1847 г. английский математик Джордж
Буль
(George
Boole,
1815-1864)
опубликовал работу "Математический
анализ логики". Так появился новый
раздел математики. Его назвали Булева
алгебра. Каждая величина в ней может
принимать только одно из двух значений:
истина или ложь, 1 или 0. Эта алгебра
очень
пригодилась
создателям
современных
компьютеров.
Ведь
компьютер понимает только два символа:
0 и 1.

14. Перфокарта

В 1884 г.Американский инженер Герман
Холлерит (Herman Hillerith, 1860-1929) взял
патент "на машину для переписи населения»
(статистический табулятор). Изобретение
включало перфокарту и сортировальную
машину.
Идея наносить данные на перфокарты и затем считывать и обрабатывать их
автоматически принадлежала Джону Биллингсу, а ее техническое решение
принадлежит Герману Холлериту.
Табулятор принимал карточки размером с долларовую бумажку. На
карточках имелось 240 позиций (12 рядов по 20 позиций). При считывании
информации с перфокарт 240 игл пронизывали эти карты. Там, где игла
попадала в отверстие, она замыкала электрический контакт, в результате
чего увеличивалось на единицу значение в соответствующем счетчике.
Разработанная Холеритом 80-колонная перфокарта не претерпела
существенных изменений и в качестве носителя информации
использовалась в первых трех поколениях компьютеров.

15. Клавиатура «QWERTY»

В 1867 году американский издатель и политик Кристофер
Шоулз (1819-1890) вместе со своим другом Карлом Глидденом
изобрели счетную машинку, которую затем преобразовали в
пишущую. Шоулз создал около 30 машинок и разработал
клавиатуру, аналогичную современной (с раскладкой
QWERTY). Кстати, клавишу Shift добавили только в 1878 году,
до того заглавные буквы располагались на клавиатуре отдельно.
В 1936 году Август Дворак, неудовлетворенный QWERTY,
придумывает собственную, более эргономичную раскладку, но
популярность детища Кристофера Шоулза оказалась к тому
времени уже столь велика, что, несмотря на достоинства,
раскладка Дворака не получает распространения.

16. «Машина Тьюринга»

В 1936г. американский математик
А.Тьюринг (статья "О вычислительных
числах")
и
независимо
от
него
американский математик и логик Э.Пост
(уроженец
Польши)
выдвинули
и
разработали концепцию абстрактной
вычислительной машины.
"Машина Тьюринга" - гипотетический
универсальный
преобразователь
дискретной информации, теоретическая
вычислительная система.
Тьюринг
и
Пост
показали
принципиальную
возможность
решения автоматами любой проблемы
при
условии
возможности
ее
алгоритмизации
с
учетом
выполняемых ими операций.

17.

В 1941 году Конрад Цузе
построил
первый
в
мире
действующий
релейный
двоичный компьютер Z3 с
программным управлением.
Конрад Цузе запатентовал способ
автоматических вычислений.

18. ПОКОЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО- ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

ПОКОЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОННОВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
МАШИН

19. Первое поколение ЭВМ (1942-1958) Элементная база - электронные лампы

Инженер
подключает кабели,
при
помощи
которых
осуществлялось
программирование
машины ENIAC.

20. ЭВМ ENIAC

В 1942 году американский физик Джон Моучли (John
Mauchly) (1907-1980), представил проект вычислительной
машины. В работе над проектом ЭВМ ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Computer - электронный числовой
интегратор и калькулятор) под руководством Джона Моучли
и Джона Эккерта (John Presper Eckert) участвовало 200
человек. Весной 1945 года ЭВМ была построена, а в феврале
1946 года рассекречена. ENIAC, содержащий 178468
электронных ламп шести различных типов, 7200
кристалических диодов, 4100 магнитных элементов,
занимавший площадь в 300 кв.метра, в 1000 раз превосходил
по быстродействию релейные вычислительные машины.
Компьютер прожил девять лет и последний раз был включен
в 1955 году.

21.

В течение 1943 году в Лондоне
была
построена
машина
Colossus на 1500 электронных
лампах. Разработчики машины
- М.Ньюмен и Т.Ф.Флауэрс.
Хотя и ENIAC, и Colossus работали на электронных лампах,
они по существу копировали электромеханические машины:
новое содержание (электроника) было втиснуто в старую форму
(структуру доэлектронных машин).

22. Mark-1

В 1937 году гарвардский математик
Говард
Эйкен
(Howard
Aiken)
предложил проект создания большой
счетной машины. Спонсировал работу
президент компании IBM Томас Уотсон
(Tomas Watson), который вложил в нее
500 тыс.$.
Проектирование Mark-1
началось в 1939 году, строило этот
компьютер нью-йоркское предприятие
IBM. Компьютер содержал около 750
тыс. деталей, 3304 реле и более 800 км
проводов.
В 1944 году готовая машина была
официально передана Гарвардскому
университету.
В 1944 году американский инженер
Джон Эккерт (John Presper Eckert)
впервые
выдвинул
концепцию
хранимой в памяти компьютера
программы.

23. Mark-2

Говард
Эйкен,
который
располагал
интеллектуальными
ресурсами
Гарварда
и
работоспособной машиной Mark-1,
получил несколько заказов от
военных. Так следующая модель Mark-2 была заказана управлением
вооружения
ВМФ
США.
Проектирование началось в 1945
году, а постройка закончилась в
1947 году. Mark-2 представляла
собой первую многозадачную
машину - наличие нескольких шин
позволяло
одновременно
передавать из одной части
компьютера в другую несколько
чисел.

24. Джон фон Нейман

В 1946 году Джон фон Нейман
на основе критического анализа
конструкции ENIAC предложил
ряд новых идей организации
ЭВМ, в том числе концепцию
хранимой
программы,
т.е.
хранения
программы
в
запоминающем устройстве.
В результате реализации идей
фон Неймана была создана
архитектура ЭВМ, во многих
чертах
сохранившаяся
до
настоящего времени.

25. Первый компилятор. 1951 г.

Офицер ВМФ США и руководитель
группы программистов, в то время
капитан (в дальнейшем единственная
женщина в ВМФ - адмирал) Грейс
Хоппер (Grace Hopper) разработала
первую транслирующую программу,
которую она назвала компилятором
(фирма Remington Rand). Эта программа
производила трансляцию на машинный
язык всей программы, записанной в
удобной для обработки алгебраической
форме.

26.

В 1952г. началась опытная
эксплуатация
отечественного
компьютера БЭСМ-1.
В СССР в 1952-1953 годах
А.А.Ляпунов разработал
операторный метод
программирования операторное
программирование), а в 19531954 годах Л.В.Канторович концепцию крупноблочного
программирования.

27.

В 1953г. выпущена первая серийная отечественная
вычислительная машина Стрела.

28. Второе поколение ЭВМ (1955-1965) Элементная база – транзисторы (полупроводники)

"Традис", выпущенный в
1955г. - первый
транзисторный компьютер
фирмы "Белл телефон
лабораторис" - содержал 800
транзисторов, каждый из
которых был заключен в
отдельный корпус.

29.

1959 г. Под руководством С.А. Лебедева создана машина
БЭСМ-2 производительностью 10 тыс. опер./с. С ее применением
связаны расчеты запусков космических ракет и первых в мире
искусственных спутников Земли.
1959 г. Создана машина М-20, ее главный конструктором был
С.А. Лебедев. Для своего времени это одна из самых
быстродействующих в мире (20 тыс. опер./с.) машин. На ней
было решено большинство теоретических и прикладных задач,
связанных с развитием самых передовых областей науки и
техники того времени. На основе М-20 была создана уникальная
многопроцессорная М-40 — самая быстродействующая ЭВМ
того времени в мире (40 тыс. опер./с.). На смену М-20 пришли
полупроводниковые БЭСМ-4 и М-220 (200 тыс. опер./с.).

30. Первая «мышь»

В 1964г. сотрудник Стэнфордского
исследовательского центра
Дуглас Энгельбарт (Douglas (Doug) Engelbart)
продемонстрировал работу первой мыши.

31. Третье поколение ЭВМ (1964-1971) Элементная база – интегральные схемы

В 1964г фирма IBM объявила о создании шести моделей
семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми
компьютерами
третьего
поколения.
Модели имели единую систему команд и отличались друг
от
друга
объемом
оперативной
памяти
и
производительностью.
В 1958г. Джек Килби из Texas
Instruments и Роберт Нойс из
Fairchild Semiconductor независимо
друг от друга изобретают
интегральную схему.

32.

В 1967г. под руководством С.А.Лебедева и
В.М.Мельникова в ИТМ и ВТ создана
быстродействующая
вычислительная
машина
БЭСМ-6.
За ним последовал "Эльбрус" — ЭВМ нового типа,
производительностью 10 млн. опер./с.

33. БИС

1968г. в США фирма "Барроуз" выпустила первую
быстродействующую ЭВМ на БИСах (больших
интегральных схемах) - В2500 и В3500.

34. PASCAL

В 1968-1970 годах профессор
Никлаус Вирт создал в
Цюрихском политехническом
университете язык PASCAL.

35. Четвертое поколение ЭВМ (1964-1971) Элементная база – микропроцессоры

В 1971г. фирмой Intel (США) создан
первый
микропроцессор
(МП)
программируемое логическое устройство,
изготовленное по технологии СБИС.
Автором микропроцессора Intel-4004 многокристальной схемы, содержащей все
основные
компоненты
центрального
процессора, являлся Эдвард Хофф.
Процессор 4004 был 4-битный и мог
выполнять 60 тыс. операций в секунду.

36.

1973г. фирма IBM (International Business
Machines
Corporation)
сконструировала
первый жёсткий диск типа "винчестер".
1974 г. фирма Intel разработала первый
универсальный
восьмиразрядный
микропроцессор 8080 с 4500 транзисторами.

37. Первый массовый ПК

Эдвард Робертс из фирмы MITS построил первый
персональный компьютер Altair на новом чипе от
Intel - 8080.
Altair
оказался
первым
массовым ПК, положившим, по
существу,
начало
целой
индустрии. В комплект входили
процессор, 256-байтный модуль
памяти, системная шина и
некоторые другие мелочи.

38. Apple

В 1976г. молодые американцы Стив Джобс и Стив Возняк организовали
предприятие по изготовлению персональных компьютеров "Apple"
("Яблоко").
Apple-1 с этого неуклюжего ящичка начинался путь к звездам. Продавался
Apple-1 по весьма интересной цене - 666,66 доллара. За десять месяцев удалось
реализовать около двухсот комплектов.
Apple-2 представлял собой достаточно дорогой (1300$ без монитора и
кассетного магнитофона) компьютер, но был выполнен на невиданном дотоле
техническом уровне. Эта была машина для пользователей. Она содержала
процессор 6502 и минимальное число микросхем (расположенных на одной
печатной плате), зашитое в ПЗУ программное обеспечение - ограниченную
операционную систему и Basic, 4 Кбайт ОЗУ, два игровых электронных
пульта, интерфейс для подсоединения к кассетному магнитофону и систему
цветной графики для работы с цветным монитором или обычным телевизором.

39.

TRS-80, с процессором Z-80, состоял из четырех
модулей - 12-дюймового монитора, системного
блока с интегрированной клавиатурой, блока
питания и кассетного магнитофона Radio Shack
CTR-41. Компьютер поставлялся с зашитым в ПЗУ
Basic Level и двумя кассетами, одна из которых
содержала игровые программы.
PET (Personal Electronic Transactor) фирмы
Commodore принадлежал к немногочисленным
компьютерам, объединившим в одном модуле
системный блок, монитор, накопители и
клавиатуру. РЕТ содержал процессор 6502, 14
Кбайт ПЗУ с Basic и операционной системой, 4
Кбайт ОЗУ, 9-дюймовый монитор и кассетный
магнитофон. Этот компьютер считался идеальным
решением для преподавателей и учащихся при
цене 595$.

40.

1982г. фирма IBM выпустила компьютеры IBM PC.
1983г. - совместимые с ними модели IBM PC/XT с
операционной системой MS-DOS.
1984 г. корпорация Apple Computer выпустила
компьютер Macintosh — первую модель знаменитого
впоследствии семейства Macintosh c удобной для
пользователя операционной системой, развитыми
графическими возможностями.