Історія розвитку комп‘ютерної техніки

Домашній період

Підручні засоби для лічби

Речі, що спеціаль­но не пристосовані

для лічби

Первісні люди не знали чисел і запам'ятовували певну кількість предметів ва допомогою наочного уявлення — користувалися різними підручними засо­бами (мушлі, камінці тощо)

Частини тіла

Від пальцевої лічби беруть початок системи числення: п'ятіркова (одна рука), десяткова (дві руки), двадцяткова (пальці рук і ніг)

Речі, що пристосо­вані для лічби

Деякі народи для запам'ятовування кількості предметів використовували за рубки. В Англії запис податків за допомогою дощечки із зарубками {«бірки») Існував до кінця XVII ст. На Русі зарубки робилися на палиці, яка називалась Носом (звідси вислів «зарубити на носі»). Також для лічби використовували рахункові мотузки. Найвідоміші перуан­ські рахункові мотузки (кіпу), на яких рахували за допомогою вузлів та фар­бування в різні кольори. Подібний засіб лічби застосовували також стародавні Індійці та китайці

Пристосування для лічби(абак та його різновиди)

Абак

Найпоширенішим пристосуванням для лічби був абак (або рахівниця). Найдавніша рахівниця була знайдена при археологічних розкопках на одному з островів Егейського моря (знахідка належить до IV тис. до н. е.).

Абак — рахункова дошка, на якій паралельними лініями позначали розряди одиниць, десятків, сотень і т. д. На лініях вміщу­вали відповідне число жетонів (камінців, кісточок). Широко застосовувалася в Давній Греції

Калькулі

Давньому Римі на рахунковій дошці для зручності робили для камінчиків жолобки. Це пристосування називалося «калькулі» («калкулюс» — галька).

Суан-пан

У Китаї камінчики замінили на намистини, нанизані на прутики, які кріпи­лися на дерев'яній рамі. Кожний прутик поділено на дві нерівні частини: на одній було 5 намистин (за кількістю пальців на руці), а на другій — тільки 2 (за кількістю рук). «Суан-пан» використовувалося вже в VI ст.

Соробан

У Японії подібна конструкція набула назву «соробан».

Рахункова дошка з апісом

До Західної Європи абак потрапив у X ст. Після знайомства з індо-арабською системою числення Герберт, з 999 р. — Римський Папа Сильвестр II побудував рахункову дошку, на якій замінив певне число жетонів одним жетоном з апісом

Рахівниця

У XVI ст. абак розповсюдився в Росії. У російському абаці на один прутик нанизували відразу 10 кісточок (за числом пальців). Цей вид абака називався «русские счеты», і користу­валися ним до XVIII ст.

Лічильні пристрої

Логарифмічні пристрої/ Використання логарифма значно спрощує дії ділення та множення.

Палички Непера

Палички, на яких Дж. Непер записав значення логарифмів; маніпулюючи ними, можна було отримувати нові значення

Циліндри Непера

У 1668 р. вюртемберзький єзуїт Каспар Шотт запропонував замінити палички Непера циліндрами, на поверхні яких уздовж твірних нанесені ті самі числа, що і на паличках. Циліндри містилися паралельно один одному в скриньці, де могли обертатися навколо осей, які проходять через ці циліндри

Барабан Пті

У 1678 р. французький математик і фізик П. Пті наклеїв смужки паперу з накресленими «паличками» на картонні стрічки і змусив їх рухатися уздовж осі циліндра. Цей пристрій отримав назву барабана Пті. У 1727 р. німецький механік Я. Леопольд видозмінив барабан Пті, надавши йому прямокутної форми

Шкала Гюнтера

Шкала являє собою прямолінійний відрізок, на якому відкладалися логарифми чисел тригонометричних величин. Кілька таких паралельних шкал наносилися на дерев'яну або мідну пластинку. Циркулі-вимірники використовувалися для вирахування відрізків уздовж ліній шкали, що згідно з властивостями логарифмів дозволяло знаходити добуток або частку. Вважається прародителькою сучасної логарифмічної лінійки

Логарифмічна лінійка

Логарифмічна лінійка з'явилася в XVII ст. і понад 355 років використовувалась інженерами всього світу. Винахідниками перших логарифмічних лінійок вважають Вільяма Отреда і Ричарда Деламейна. Логарифмічна лінійка, найбільш схожа на сучасну, була сконструйова­на в 1850 р. 19-річним французьким офіцером Амедеєм Маннхеймом. Дозволяючи робити розрахунки з двома-трьома точними цифрами, лога­рифмічна лінійка довго залишалася одним з основних рахункових приладів інженера

Машинний період

Обчислювальні машини

Механічні обчислювальні машини — обчислювальні машини, що складалися з механічних частин

Машина да Вінчі

У 1967 р. в рукописах видатного італійського живописця, скульптора, вчено­го, інженера Леонардо да Вінчі виявили проект механічної 13-розрядної обчис­лювальної машини, що будувалася на основі десяти зубчастих колес

Машина Шиккарда

(«годинник для обчислень»)

Відомості про машину, виготовлену В. Шиккардом у 1623 р., збереглися у листах і спогадах його сучасників. Це була 6-розрядна машина здатна додавати і віднімати числа, її будова нагадувала палички Непера, згорнені в барабан. Напевне, тому вона отримала назву «годинник для обчислень»

Машина Паска ля

(«паскаліна»)

Незважаючи на більш ранні розробки, першою механічною машиною вважається 5-розрядний (потім 8-розрядний) підсумовуючий автомат (сума­тор), побудований у 1641 —1642 рр. французьким математиком Б. Паскалем. Машина виконувала дії додавання і віднімання над шестицифровими числами. У так званій «паскаліні» десяткові цифри задавалися поворотами коліщаток, які мали десять зубців із цифрованими поділками, а ре­зультат прочитувався у віконцях. Механічно пов'язані між собою коліщатка враховували перенесення одиниці в наступний розряд. Збереглося сім екземплярів машини Паскаля

Машина Лейбніца

Перша машина, що виконує всі арифметичні дії та піднесення в степінь, була розроблена в 1673 р. німецьким ученим Г. В. Лейбніцем. Це був «покроковий обчислювач», який мав рухливу каретку та виконував множення за принципом шкільно­го алгоритму «множення в стовпчик». Це був перший арифмометр — настільна механічна лічильна машина для виконання дій додавання, віднімання, множення, ділення. Встановлення чисел і приведення лічильного механізму в дію здійснювали вручну

Машина Беббіджа

Ч. Беббідж у 1822 р. розробив проект великої машини для обчислення та друку таблиць математичних функцій; побудував робочу модель, яку підтримало Лондонське Королівське Товариство. Але за відсутності точного обладнання у 1833 р. припинив роботу. У процесі створення машини у вченого виникла ідея про створення універсальної обчислювальної машини (аналітичної). Вона мала виконувати прості арифметичні дії; запам'ятовувати початкові та проміжні дані, результати та групу команд, для розв'язання задачі; виводити результати; автоматично припиняти обчислення після виконання задачі; повторювати цикл. У машині передбачалися пристрої: «млин» (вик-ня арифметичних дій), «склад» (зберігання початк. та проміж. даних), «контора» (керування діями млина з допом. перфокарт). Ада Лавлейс створила програми на перфокартах; довела, що машина здатна до операцій над словами. Беббіджу і Лавлейс належать ідеї: програмного управління процесом обчислень; використання перфокарти для введення і виведення даних, для управління та обміну, передачі чисел у самій машині; системи попереднього перенесення для прискорення обчислень; застосування способу зміни ходу обчислень, що отримав надалі назву умовного переходу; введення поняття циклів операцій і робочих осередків. У їх роботах намічені такі поняття, як «підпрограма» та «бібліотека підпрограм», «модифікація команд» та «індекс­ний регістр», «цикл» (вони стали вживатися тільки в 50-х роках XX ст.)

Табулятор Голлеріта

Електричну лічильну машину, що автоматизувала процес опрацювання даних під час перепису населення (табулятор), сконструював в 1884 р. син німецьких емігрантів у США Герман Ґоллеріт. Уперше машина Ґоллеріта була випробувана в 1887 p., за три роки перемогла в конкурсі машин для опра­цювання даних перепису населення США. У ній використовувалися перфокар­ти як носії інформації. Заснована Ґоллерітом у 1887 р. фірма спеціалізувалася з випуску перфора­торів, а пізніше стала складовою фірми IBM, яка сьогодні є найбільшим у світі виробником комп'ютерів

Вітчизняні механічні машини

Машина Е. Якобсона

У Росії перший підсумовуючий пристрій був виготовлений у 1770 р. часовим майстром і механіком Е. Якобсоном.

Сорок моделей оригінальних механізмів створив видатний російський ма­тематик і механік П. Чебишев — і серед них арифмометр з оригінальним . пристосуванням для перенесення десятків із молодших розрядів у старші | (1878 р.). Для свого часу це була найбільш довершена лічильна машина. Ідеї, закладені в ній, лягли в основу багатьох сучасних обчислювальних при­строїв.

У 1875 р. петербурзький інженер В. Однер сконструював зручний механіч­ний арифмометр, який за короткий термін завоював увесь світ (на Всесвітній виставці в Парижі напередодні XX ст, удостоєний золотої медалі). У 1912 р. О. Крилов створив механічний інтегратор для розв'язання інтег­ральних рівнянь. Промисловий випуск арифмометрів у Росії почався в 1894 р. і тривав понад 70 років. Для економічних та інженерних розрахунків у нашій країні в радянські часи використовувались арифмометри «Фелікс»

Релейні обчислювальні машини

обчислювальні машини, складовим елементом яких є реле

Машина Буша

У 1925 р. американський учений В. Буш створив першу обчислювальну маши­ну на електричних реле

Машина Цузе

У 1936—1939 рр. німецький інженер К. Цузе створив машину, що складалася з телефонних реле, в якій використовувалася двійкова система числення

Машина Ейкена

У 1937 р. американський учений Г. Ейкен створив електромеханічну цифрову обчислювальну машину на електромагнітних реле, яку вважають безпосеред­нім попередником ЕОМ

Машина Атанасова

У 1937 р. американський професор А. В. Атанасов почав розробку арифметич­ного пристрою на спеціальних електромеханічних блоках

«Марк - І»

У 1944 р. на основі реле побудована цифрова обчислювальна машина «Марк-1»

«Марк - ІІ»

У 1947 р. побудована цифрова обчислювальна машина «Марк-2», в якій використовувалася двійкова система числення.

Машина Бєссонова

РВМ-1

У 1956 р. під керівництвом радянського інженера Н. І. Бєссонова побудована машина РВМ-1 — одна із найвдаліших конструкцій релейних обчислювальних машин

Електронні обчислювальні машини

(ЕОМ) — обчислювальні машини, складовими яких є елек­тронні елементи.

Машина Буша

У 1930 р. В. Буш розробив диференціальний аналізатор на електронних лампах

Проект Цузе

У 1937-1942 pp. Цузе розробив проект електронної машини, не реалізований через відсутність асигнувань

Комп‘ютер Атанасова-Беррі

У 1939-1942 pp. А. В. Атанасов з помічником К. Беррі створили першу елек­тронну цифрову обчислювальну машину, що увійшла в історію під назвою «ABC» (за першими літерами прізвищ її творців)

«Колосс»

1942-1943 pp. в Англії була створена перша обчислювальна машина на вакуумних лампах, що працювала за допомогою програм. Групу творців цього першого електронного комп'ютера, названого «Колосом», що створювалась для Британської розвідки під час Другої світової війни, очолював А. Тюрінг, який ще в 1936 р. довів можливість створення універсальної програмно керованої обчислювальної машини («машина Тюрінга»)

ENIAC

У 1946 році в Пенсільванському університеті США на замовлення артилерійського управління створена машина ENIAC, яка вважається першою ЕОМ. Розробниками цього проекту були Джон Мочлі та Джон Еккерт. Машина важила 30 т, займала площу біля 150 кв. м, складалася з 18000 ламп та 1500 реле. Машина працювала в десятковій системі числення, швидкодія — 200 мксек для операцій додавання та 2300 мксек — при множенні. Працездатність її була дуже обмеженою (кожні 7 хвилин одна з ламп виходила з ладу, задачі треба було набирати вручну на численних перемикачах). Невідповідність між часом розв'язання задач і часом підготовки її вручну була настільки великою, що виграш від швидкості обчислення майже повніс­тю покривався втратами у часі на підготовчих операціях

EDVAC

(електронний автоматичний обчислювач з дискретними змінними)

Тоді ж в Пенсильванському університеті почалась робота над новою машиною EDVAC «Едвак», програма якої повинна була зберігатися в пам'яті комп’ютера.

Як внутрішню пам'ять передбачалось використовувати ртутні трубки, які використовувались в радіолокації.

UNIVAC - 1

(універсальний автоматичний обчислювач)

У1951 році була представлена третя модель Еккерта і Мочлі UNIVAC-1 («Унівак-1»), яка призначалась для розв'язання різноманітних задач бізнесу. Вона могла обробляти як цифрову, так і символьну інформацію. Перший екземпляр був переданий у Бюро переліку населення США.

Потім було створено багато різних моделей UNIVAC, які знайшли пристосування в різних галузях діяльності, наприклад 4 листопада 1952 року Джон Преспер Еккерт разом з Уолтером Кронкайтом зробили прогноз результатів виборів. UNIVAC став першим серійним комп'ютером та поклав початок комп'ютерному буму. В 1948—1966 роках Еккерт отримав 85 патентів, пов'язаних головним чином з винаходами в галузі електроніки

МЭСМ

(малая электронная счетная машина))

У 1951 р. в Інституті електротехніки АН УРСР під керівництвом Лебедева та Глушкова була розроблена перша вітчизняна ЕОМ — МЭСМ, яка мала більш універсальне призначення, ніж ENIAC, вона стала базовим прототипом для світового цифрового математичного машинобудування та обумовила перехід до нового періоду — розвитку мистецтва програмування. Попри малу потужність, за допомогою МЭСМ були розв'язані важливі народногосподарські проблеми

БЭСМ

(быстродействующая электронная счетная машина)

У 1952 р. в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки АН СРСР під керівництвом Лєбєдєва створено БЭСМ-1 — першу ЕОМ із серії швид­кодіючих електронних лічильних машин загального призначення. У ході її створення було застосовано оригінальні наукові та конструкторські розробки, які увійшли до світового фонду обчислювальної техніки. БЭСМ-1 була не тільки першою швидкодіючою радянською ЕОМ з продуктивністю 8-10 тис. операцій за секунду, а й найпродуктивнішою машиною в Європі та однією з кращих у світі. Невдовзі було створено і най­більш популярну в ті роки машину БЭСМ-6 зі швидкодією 1 млн операцій. за сек.., що серійно випускалася з 1964 по 1984 рр.

Персональні комп‘ютери

«Altair 8800»

У 1975 p. фірмою Micro Instrumentation Telemetry Systems(MITS), Альбукер, США, випущено перший мікрокомп'ютер «Altair 8800» («Альтаїр 8800»), який побудовано на базі мікропроцесора Intel 8080. Білл Гейтс, тоді студент Гарвардського університету, та Поль Аллен, співробітник фірми в Бостоні, за шість тижнів розробили версію мови Basic і для комп'ютера «Altair 8800». Для продажу програми ними було організовано1 фірму Microsoft, a Altair Basic — її перший програмний продукт

«Apple 1»

«Apple 2»

У 1976 р. молоді інженери Стів Джобс і Стів Возняк розробили мікрокомп'ютер «Apple 1».-Для продажу комп'ютера організовано фірму Apple Computer. У 1977 р. у продажу з'явився комп'ютер «Apple 2». Фірма Apple Computer за­раз посідає одне з провідних місць у світі з виробництва комп'ютерів

IBM PC

У 1981 р. фірма IBM вперше вийшла на ринок персональних комп'ютерів з ПК IBM PC, який побудовано на базі мікропроцесора Intel 8088. Цей комп'ютер — «перша ластівка» серед персональних машин фірми IBM, що за­воювали комп'ютерний світ.

Низка технічних та конструкторських рішень дозволили цьому комп'ютеру й подальшим моделям стати фактично стандартом у промисловому випуску сучасних ПК

Перше

(40 – 50-ті рр. XX ст.)

Працювали на електронних лампах розміром 8 - 10 см, що споживали безліч електроенергії і виділяли багато тепла, мали великі розміри, недостатню надійність, низьку швидкість обчислень (декілька десятків тисяч операцій за секунду), невеликий обсяг оперативної пам'яті. Набір команд невеликий, схема арифметико-логічного пристрою і пристрою керування досить проста, програмне забезпечення - практично було відсутнім.

Для введення-виведення використовувалися перфострічки, перфокарти, магнітні стрічки і друкуючі пристрої. Призначалися для математичних розрахунків, програми для них писалися в машинних кодах. Незважаючи на обмежені можливості, ці машини дозво­ляли виконувати найскладніші розрахунки, необхідні для прогнозування погоди, розв'язання задач атомної енергетики та ін.

Вітчизняні машини першого покоління: МЭСМ, БЭСМ-1, БЭСМ-2, Стріла, Урал, М-20

Скляні лампи-діоди створено в 1904 р. англ. інженером Д. Флемінгом (1849 – 1945)

Друге

(60-ті рр. XX ст.)

Працювали на напівпровідникових транзисторах розміром до 2 см, мали менші розміри, швидкодія становила до сотень тисяч операцій за секунду, обсяг пам'яті – до декількох десятків тисяч слів. Мали магнітні носії інформації, пристосування для друку. Характеризувалися застосуванням у них як електронних ламп, так і дискретних транзисторних логічних елементів, їх оперативна пам'ять була побудована на магнітному сердечнику. З'явилися високопродуктивні пристрої для роботи з магнітними стрічками, магнітні барабани й перші магнітні диски. З'явилися мови високого рівня, широкий набір бібліотечних програм для розв'язання різноманітних математичних задач, моніторні системи для керування режимом трансляції і виконання програм. Із моніторних систем надалі виросли сучасні операційні системи.

ЕОМ почали використовуватися для розв'язання економічних задач, задач керування виробництвом.

Вітчизняні машини другого покоління: БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4

Транзистори, винайдені у 1948 р. амер. вченими Д. Бардіним, У. Браттейном і У. Шоклі, які за свій винахід отримали в 1956 р. Нобелівську премію з фізики

Третє

(70-ті pp. XX ст.)

Працювали на інтегральних мікросхемах.

Характеристики ЕОМ поліпшилися, змінюється від декількох десятків тисяч до мільйонів операцій за секунду, обсяг оперативної пам'яті досягає декількох сотень тисяч слів.

Почали використовувати дисплеї з електронно-променевою трубкою.

З'явилися перші операційні системи (ОС) та пакети прикладних програм, а також комп'ютери, здатні працювати в багатозадачному режимі.

Вітчизняні машини третього покоління: сімейства ЄС ЕОМ (Єдина система ЕОМ), СМ ЕОМ (Сімейство малих ЕОМ)

Інтегральні схеми (1958 р. Д. Кілбі). У комп'ютерах застосовували мікросхеми, що склад-ся з тисяч транзисторів

Четверте

(80 – 90-ті pp. XX ст.)

Застосовані великі інтегральні схеми (рос. БИС – большие интегральные схемы).

Весь інтегральний процесор міститься в єдиному кристалі — мікропроцесорі.

В апаратному відношенні є характерним наявність швид­кодіючих запам'ятовуючих пристроїв з довільною вибір­кою місткістю в десятки Мбайт.

З точки зору структури машини цього покоління являють собою багатопроцесорні та багатомашинні комплекси.

Швидкодія складає до декількох десятків мільйонів операцій за сек., обсяг оперативної пам'яті - від одного до десятків Мбайт.

Машини проектувалися з розрахунку на ефективне використання мов високого рівня і спрощення процесу програмування для кінцевого користувача.

Цей період характеризується появою персональних комп'ютерів; широким застосування систем управління базами даних; наявністю комп'ютерних мереж і телекомунікаційним опрацюванням даних.

Вітчизняні машини четвертого покоління: «Ельбрус-2»

Мікропроцесор (чіп), який еквівалентний схемам із десятками тисяч транзисторів. У 1971 р. Едвард Хофф розробив мікропроцесор Іпіе1-4004, який налічував 2250 транзисторів, які містились у кристалі, що не перевищував розмір голівки цвяха. Цей мікропроцесор Став революційним винаходом, який відкрив шлях до створення штучних інтелекту­альних систем узагалі та персонального комп'ютера зокрема

П'яте

(кінець XX –

поч. XXI ст.)

Робота над комп'ютерами п'ятого покоління почалася наприкінці 80-х років.

Очікувалося, що комп'ютери нового покоління будуть використовувати біологічні принципи опрацювання інформації, розв'язувати задачі, виходячи з принципу діяльності головного мозку людини, а програмне забезпечення базува­тиметься на системах штучного інтелекту