Развитие цифровой вычислительной техники.
Первой пригодной для практического применение вычислительной машиной стал арифмометр Томаса де Кальмара (1820) в 1874 был создан, получивший широкое распространение арифмометр В.Т. Однера.
В 1911 г. основанная Германом Халлеритом TabulatingMachineCompanyвместе с двумя фирмами вошла в составComputingTabulatingandRecordingCompany. В 1924г. эта фирма сменила название наIBM(впервые это название было использовано в 1917г. при образовании канадского филиалаCTR) .
В 1934г. английский математик Алан Тьюринг в журнале Лондонского математического общества опубликовал статью с доказательством того, что любой алгоритм может быть реализован с помощью дискретного автомата. Тьюринг предложил абстрактную схему такого автомата, получившую название «машина Тьюринга». Этой работой теоретически была доказана возможность создания универсальной ЦВМ.
«Я думаю, мировой рынок компьютеров вряд ли превысит 5 штук». Этот приговор вынесен в 1943г. Томасом Уотсоном, главой компании IBM. Тем не менееIBMфинансировало создание цифровой «вычислительной машины с автоматическим управлением последовательностью операций», известной под названиемMarkI. В августе 1944г. электромеханический монстр стоимостью 1 млн. долларов начал функционировать в Гарвардском университете, где проработал 15 лет.
В «MarkI» использовались механические элементы – для представления чисел и электромеханические - для управления работой машины. Как и в аналитической машине, числа хранились в регистрах, состоящих из десятизубых счетных колес.
Всего в «MarkI» было 72 регистра и, кроме того, дополнительная память из 60 регистров, образованных механическими переключателями. В эту дополнительную память вручную вводились константы – числа, которые не изменялись в процессе вычислений.
Умножение и деление производилось в отдельных устройствах. Кроме того, в машине имелись встроенные релейные блоки для вычисления функций sin(x), 10x,log(x). Скорость вычисления арифметических операций в среднем составляла: сложение и вычитание – 0,3с., умножение -5,7с., деление – 15,3с. Таким образом «MarkI» был «эквивалентен» примерно 20 операторам, работающим с ручными счетными машинами.
Работой «MarkI» управляли команды, вводимые с помощью перфорированной ленты. Каждая команда кодировалась посредством пробивки отверстий в 24 колонках, идущих вдоль ленты, и считывалась с помощью контактных щеток. Совокупность электрических сигналов, полученных в результате «прощупывания» позиций данного ряда, определяла действие машины на данном этапе вычислений.
Более стоящим делом занимались в Муровской лаборатории Пенсильванского университета, где группа, работавшая над проектом ENIAK, изготовила самый мощный, для того времени, электронный компьютер. Этот проект был начат в 1942г. Джоном Моучли и Джоном Преспером Эккертом и был закончен через два месяца после капитуляции Японии. Перед учеными стояла цель – ускорить расчеты таблиц стрельбы и бомбометания. Заказчиком было артиллерийское управление армии США. В 1946г.ENIAKбыл публично продемонстрирован в работе. Применение электронных триггеров обусловило качественный скачек в быстродействии – на три порядка по сравнению с «MarkI».ENIAKтратил на умножение – 0,0028секеунды, а на сложение – 0,0002 секунды. Программа работыENIAKвводилась для обеспечения быстродействия не с перфоленты, а со специальных коммутационных панелей с помощью установленных вручную штекеров.
ENIAKсостоял из 40 панелей, содержавших 1800 ламп, 1500 реле и нескольких тысяч резисторов и конденсаторов. Машина потребляла 160 кВт, страдала от частых сбоев, причины которых, следуя традиции, идущей от наладчиков электронных блоков радаров, стали называтьbugs. Впрочем, самой распространенной разновидностьюbugsв Муровской лаборатории считали мотыльков обыкновенной моли, привлеченные тепловым и световым излучением ламп, и вызывали короткое замыкание.
Уже имея перед глазами ENIAK,IBMвсе еще не приступала к разработке электронного компьютера собственной конструкции. Только «Марк - 3», законченный в 1950г. оказался полностью электронной ЭВМ. Главной особенностью этой машины было применение магнитных барабанов и лент в качестве устройств памяти. Впрочем, барабаны первыми использовали Кэт и Эндрю Буш в малой ЭВМ своей конструкции.
В 1945г. к разработке ENIAKприсоединяется математик Джон фон Нейман. Будучи одной из главных персон «Манхэттенского проекта», он имел отчетливое представление о возможностях всех проектов вычислительных устройств, выполнявшихся в то время в США. Он присоединяется к группе Моугли Эннерта. В ходе совместной работы родилась идея принципиально новой ЭВМ. Важной ее частью является принцип «хранимой программы». Он заключается в том, что команды представляются в числовой форме и хранятся в том же ОЗУ, что и исходные данные. Как только эту идею воплотили на практике, родился компьютер в современном понимании.
Машина, построенная в соответствии с принципами фон неймановской архитектуры и названная EDSAC(ElectronicDelayStorageCalculator), была опробована в Кембриджском университете в мае 1949г. и введена в эксплуатацию в июле 1950г. Это была первая универсальная ЭВМ с хранимыми в памяти программными инструкциями. Ее разработчики впервые использовали при работе с ней язык ассемблера и разработали первую библиотеку программ.
В 1948г. IBMвыпустила свою первую серийную электронную машинуIBM603, в 1949г. разработала состоящую из двух машин первую вычислительную систему с программой на перфокартах и начала создание собственного коммерческого компьютераIBM701.
Начало компьютерной эры в нашей стране относится к первым послевоенным годам. В 1947г. в Институте электротехники АН УССР под руководством Сергея Алексеевича Лебедева был разработан проект малой ЭВМ с хранимой программой –МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) – и началась ее реализация.
В 1948г. было создано конструкторское бюро СКБ-245 для проектирования вычислительной техники для нужд обороны. Именно из СКБ-245 вышли первые советские серийные ламповые машины.
В 1946г. Джон Тьюки впервые использовал термин «бит», а годом позже американский ученый Росс Эмби впервые ввел термин «самоорганизующаяся система».
В 1948г. Клад Шеккон начал публикацию цикла работ по математическим основам теории передачи информации, завершив его в 1949г. и дополнив в 1950г. двумя статьями о составлении простейших программ для игры в шахматы на ЭВМ и о потенциальной осуществимости машины для этой цели.
В 1948г. выходит книга Норберта Винера «Кибернетика или управление в животном и машине».
Первой в мире коммерческой ЭВМ стал FerrantiMark1 английской фирмыFerranti, поставленной заказчику в феврале 1951г. (всего было выпущено 9 штук). На первом из них в 1952г. Ален Гленни опробовал разработанный им первый в мире компилятора в 1954г. Роберт Бруннер – свой автокод.
Первый американский коммерческий компьютер UNIVACбыл выпущен сразу послеFerrantiMark1. ПервыйUNIVACбыл поставлен в американское бюро переписи.
С 1952г. в состав периферийного оборудования вошли накопители на магнитной ленте и скоростные принтеры. С 1956г. накопители на жестких магнитных дисках.
Первые операционные системы появились в 1953-1954г. в Массачусетском техническом институте в оборонных вычислительных системах, работавших в режиме реального времени (SAGE,SABRI), и вIBMпо ходу работ над моделью 704.
В 1954г. Джон Бэкус разработал первую версию алгоритмического языка для описания формульных выражений и транслятора с него на машинный язык. Этот язык получил название FORTRAN.
Первые коммерческие интегральные чипы были выпущены в США в самом начале 60х годов.
В апреле 1964г. было объявлено о выпуске первых шести программно совместимых моделей семейства IBM/360 на интегральных схемах. Они имели общий набор периферийных и внешних запоминающих устройств, единую систему стандартных структур данных и команд, отличались друг от друга объемом используемой памяти и производительностью. В центральном процессоре была введена система прерываний, а память строилась по блочному принципу. Первые образцы компьютеров семействаIBM/360 положили начало ЭВМ 3-его поколения. Модульная операционная системаOS/360 имела уровни, предназначенные для самых разнообразных конфигураций аппаратной части.
В разработкой семейства с универсальной масштабируемой архитектурной руководство IBMвложило за 4 года 5 млрд. долларов – сумму, превышавшую затраты правительства США на реализацию Манхэттенского проекта и беспрецедентную для частной компании времен 60х годов. Этот проект полностью изменил отраслевые стандарты, да и всю компьютерную индустрию, сделав позиции «Голубого гиганта» на рынках мэйнфреймов практически неуязвимыми.
Ввод в строй в 1961г. в Массачусетском техническом институте вычислительной системы по проекту MultiAccessComputing(MAC), использующий компьютерIBM7094 и способный одновременно обслуживать до 30 удаленных от машины пользователей, явился началом подлинного переворота в применении вычислительной техники. Располагая терминалом, включенным в основную систему через мультиплексор или связной процессор, можно было легко реализовывать широкие возможности режима работы, идея которого принадлежит Кристоферу Стрейгу. Этот режим в последствии был назван разделением времени (time-sharing) и представлял собой наиболее развитую форму мультипрограммной работы.
В 1964г. Гордон Мур высказал предположение об удвоении сложности интегральных схем каждые 18 месяцев.
В 1962г. Дуглас Энгельбарт из Стэнфорда придумал компьютерную мышь.
В конце 60х годов Кен Томпсон из BellLabsнаписал первую версию операционной системы, ставшей в последствии одной из самых популярных в мире –Unix. Из более-менее известных языков программирования в 60х годах был введены в оборотAPL,PL/1,L060. Джон Кемени и Томас Куру создали язык программирования Бейсик.
В 1964г. специалистами LawrenceLiversomeLabsбыла создана первая локальная сеть. А спустя пять лет под патронажемAPRA(Агентство по перспективным исследованиям Министерства обороны) началась разработка и внедрение компьютерной сети, связывающей исследовательские лаборатории на территории США. Так создавалась «колыбель» для будущего Интернета.
В СССР в это время создавались компьютеры «Днепр» (первая в стране полупроводниковая управляющая ЭВМ) «Днепр-2», «Урал», «Наири» (первая отечественная ЭВМ с микропрограммным принципом построения). В 1965г. была создана БЭСМ-6 – первая в СССР ЭВМ с быстродействием в 1 млн. операций в секунду. В 1962г. появились первые отечественные трансляторы, годом позже – первая шахматная программа «Каисса».
В 70е годы первая партия 4х разрядных микропроцессоров Intel4004 была отправлена заказчику – японской компанииBusicom. В последующем годуIntelвыпустила 8 разрядный процессор 8008.
К середине 70х годов Сеймур Крей, к тому времени основавший собственную фирму CrayResearchобъявил о выпуске векторно-конвейерной суперЭВМCray1. Эта ЭВМ имела производительность 133 млн. операций с данными в формате с плавающей точкой в секунду (MFLOPS).
Стали появляться первые персональные ЭВМ вслед за первой рабочей станцией Altoразработанной в 1973г. в исследовательском центре компанииXerox, в 1975г. появился малогабаритный (как говорили размером с портфель) компьютерIBM5100 (вес 25 килограмм 16 Кбайт ОЗУ, внешняя память на кассетах, встроенный 5 дюймовый монитор цена 9000 долларов).
Девятью месяцами ранее системы 5100 был анонсирован первый коммерческий микрокомпьютер Altair8800 компанииMITSна чипе 8080. создание интерпретатора языка Бейсик для «Альтаира» стало первым проектом для компанииMicrosoft, которую Билл Гейтс и Пол Ален решили организовать весной 1975г. с целью разработки программ для микрокомпьютеров.
1 апреля 1976г. была основана AppleComputerCompany, а ее совладельцы Стивен Джобс и Стефан Возняк через месяц открыли в гараже Джобса «производственную линию» для своей первой моделиAppleI. Следующая модельAppleII, по цене 1298 долларов, появилась через год и сразу стала необычайно популярной: процессор 6502 (производительMOSTechnology) имел 4 Кбайта ОЗУ, 16 Кбайт ПЗУ, видеоинтерфейс, теле адаптер и 8 гнезд расширения. Это был первый ПК с цветной графикой.
Признав, что 8-разрядные компьютеры уже не имеют перспектив на рынке, руководство IBMлетом 1980г. решило открыть проект по производству простого и дешевого 16 – битного ПК.
В 1973г. Гарри Килдалл написал операционную систему CP/M, ставшую фактическим стандартом для 8 разрядных ПК. Ее 16-разрядная версияCP/M-86, разработанная в 1980г., входила в число трех систем, которые претендовали на «официальное» включение в комплектIBMPC. В 1978г. Дэн Броклин и Боб Френкстон создали первую электронную таблицуVisiCalc, а фирмаMicroproвыпустила текстовый процессорWordMaster, а еще через год –Wordstar.
Создавались и основы «сетевой» цивилизации. В 1971г. к сети APRAnet, насчитывающей 25 узлов, с помощью выделенных каналов были подключены два канадские компьютера. В октябре следующего года была проведена ее первая публичная демонстрация, а в 1975г. она была передана для эксплуатации Управлению связи Пентагона. К этому времени через спутниковые каналы сеть была связана с Западной Европой. К концу 1980г.APRAnetобъединяла в сложную иерархическую архитектуру более 100host-компьютеров на четырех континентах.