„Історія розвитку обчислювальної техніки”
Зміст
1. Історія розвитку комп’ютера
2. Роль комп’ютера в житті людини
1. Історія роз$витку комп’ютера
Розглядаючи історію суспільного розвитку марксисти стверджують, що “історія є не що інше, як посл$ідовна зміна окремих поколінь”.
Очевидно, це справедливо і для історії комп’ютерів. Ось деякі визначення терміну “покоління комп’ютерів”, узяті з 2-х джерел. Покоління обчислювальних машин — це склалося в останній час розбиття обчислювальних $машин на класи визначувані елементною базою.
Покоління комп’ютерів — нестрога класифікація обчислювальних систем по ступеню розвитку апаратних і останнім часом — програмних засобів.
Затвердження поняття приналежності комп’ютерів до того або іншого покоління і поява самого терміну “покоління “ відноситься до 1964 р., коли фірма IBM випустила серію комп’ютерів IBM / 360 на гібридних мікросхемах (монолітні інтегральні схеми у той час$ ще не випускалися в достатній кількості) назвавши цю серію комп’ютерами третього покоління.
Відповідно попередні комп’ютери — на транзисторах і електронних ла$мпах — комп’ютерами другого і третього поколінь. Надалі ця класифікація, що увійшла у вжиток, була розширена і з’явилися комп’ютери четвертого і п’ятого поколінь.
Для розуміння історії комп’ютерної техніки введена класифікація мала, принаймні, два аспекти: перший — вся діяльність, пов’язана з
комп’ютерами, до створення комп’ютерів ENIAC розглядалася як передісторія; другий — розвиток комп’ютерно$ї техніки визначалося безпосередньо в термінах технології апаратури і схем.
Другий аспект підтверджує і головний конструктор фірми DEC і один з винахідників міні-комп’ютерів Р. Белл, кажучи, що “історія комп’ютерної індустрії майже завжди рахувалася технологією’’.
$
Переходячи до оцінки і розгляду різних поколінь, необхідно перш за все помітити, що оскільки процес створення комп’ютерів відбувався і відбувається безперервно (в ньому бере участь багато хто розробники з багатьох країн, мають справу з рішенням різних проблем), скрутно, а в деяких випадках і марно, намагається точно встановити, коли то аб$о інше покоління починалося або закінчувалося.
В 1883 р. Томас Альва Едісон, намагаючись продовжити термін служби лампи з вугільною ниткою ввів в її вакуумний балон платиновий електрод і позитивну напругу, то у вакуумі між електродом і ниткою протікав струм. Не знайшовши ніякого пояснення такому незвичайному явищу, Едісон обмежується тим, що детально описав його, про всяк випадок узяв патент і ві$дправив лампу на Філадельфійську виставку. Про неї в грудні 1884 р. в журналі “$Инженеринг’’ була замітка “Явище в лампочці Едісона’’.
Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті це було його єдине фундаментальне відкриття —
термоелектронна емісія) . Він не зрозумів, що його лампа розжарювання з платиновим електродом по суті була першою в світі електронної лампою.
Першим, кому прийшла в голову думка по практичному використовуванні “ефекту Едісона” був англійський фізик Дж. А. Флеминг (1849 — 1945) . Працюючи з 1882 р$. консультантом эдисоновскої компанії в Лондоні він дізнався про “ явище “ з перших вуст — від самого Едісона. Свій діод — двохелектр$одну лампу Флеймінг створив в 1904 р.
В жовтні 1906 р. американський інженер де Форест винайшов електронну лампу — підсилювач, або аудіон, як він її тоді назвав, третій електрод, що мав, — сітку. Ним був введений принцип, на основі якого будувалися всі подальші електронні лампи, — управління струмом, що протікає між анодом і катодом за допомогою інших допоміжних елементів.
В 1915 р. америк$анський фізик Ірвінг Ленгмюр сконструював двохелектронну лампу — кенотрон вживану як випрямна лампа в джерелах живлення. В 1916 р. лампова промисловість стала випускати особливий тип конструкції ламп — генераторні лампи з водяним охолоджуванням.
Ідея лампи з двома шотками — тетрода була виказана в 1919 р. німецьким фізиком Вальтером Шоттки і незалежно від нього в 1923 р. — американцем Е. У. Халлом, а реалізована ця ідея англійцем Х.Дж. Раундом в друг$ій половині 20-х р. р.
В 1929 р. голландські вчені Г. Хольст і б. Теллеген створили електронну лампу з 3-ма сітками — пентод. В 1932 р. був створений гептод, в 1933 — гексод і пентагрид, в 1935 з’явилися лампи в металевих корпусах.. Подальший розвиток $електронних ламп йшов по шляху поліпшення їх функціональних характеристик, по дорозі
багатофункціонального використовування.
Проекти і реалізація машин “Марк – 1”, EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЕСМ в СРСР заклали основу для роз$гортання робіт із створення ЕОМ вакуумнолампової технології — серійних ЕОМ першого покоління.
Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 р. Еккертом і Маучлі, що заснували в грудні того ж роки фірму ЕСKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і пущений в експлуатацію весною 1951 р. Синхронніст$ь послідовної дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з частотою 2,25 Мгц і містила близько 5000 електронних ламп. Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC — 1 її розробники висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того щоб машина сама могл$а готувати таку послідовність команд, яка потрібна для вирішення даної задачі.
П’ятдесяті роки — роки розквіту комп’ютерної техніки, роки значних досягнень і нововведень як в архітектурно$му, так і в науково — технічному відношенні. Відмітні особливості в архітектурі сучасної ЕОМ в порівнянні з нейманівською архітектурою вперше з’явилися в ЕОМ першого покоління.
Сильним стримуючим чинником в роботі конструкторів ЕОМ початку 50 — х р. р. була відсутніст$ь швидкодійної пам’яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки — Д. Еккерта, архітектура машини визначається пам’яттю. Дослідники зосередили свої зусилля на властивостях феритових кілець, нанизаних, що запам’ятовують на дротяні матриці.
В 1951 р. в 22 — м томі “Journal Applid Phisics “Дж. Форрестер$ опублікував статтю про застосування магнітних сердечників для зберігання цифрової інформації. В машині “Whirlwind – 1” вперше була застосована пам’ять на магніт. $Вона була 2 куба з 323217 сердечниками, які забезпечували зберігання 2048 слів для 16 — розрядних двійкових чисел з одним розрядом контролю на парність.
В розробку електронних комп’ютерів включилася фірма IBM. В 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп’ютер IBM 701, який був синхронною ЕОМ паралельної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германієвих діодів. Вдосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, в ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плаваючою комою$. Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, яка в архітектурному плані наближалася до машин другого і третього поколінь. В цій маш$ині вперше була застосована непряма адресація і вперше з’явилися канали введення — висновку.
В 1956 р. фірмою IBM були розроблені плаваючі магнітні головки на повітряній подушці. Винахід їм дозволив створити новий тип пам’яті — дискові ЗУ значущість$ яких була повною мірою оцінена в
подальші десятиріччя 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, які оберталися із швидкістю 12000 про / мін. НА поверхні диска розміщувалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна.
Вслід за першим серійним комп’ютером UNIVAC — 1 фірма Re$mington — Rand в 1952 р. випустила ЕОМ UNIVAC — 1103, яка працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп’ютері UNIVAC — 1103 вперше були застосовані програмн$і переривання.
Співробітники фірми Remington — Rand використовували форму алгебри запису алгоритмів під назвою “Short Cocle“(перший інтерпретатор, створений в 1949 р. Джоном Маучлі) . Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ- адмірала) Грейс Хоппер яка розробила першу програму — компілятор А- О. (До речі, термін » компілятор » вперше ввела Г. Хоппер в 1951 р.) . Ц$я компілююча програма проводила трансляцію на машинну мову всієї програми записаної в зручній для обробки алгебри формі.
Фірма IBM також зробила перші кроки в області автоматизації програмування, створивши в 1953 р. для машини IBM 701 » Систему швидкого кодування «. В нашій країні А. А. Ляпунов запропонував один з перших мов програмуван$ня. В 1957 р. група під керівництвом Д. Бэкуса завершила роботу над тим, що стало в результаті популярною першою мовою програмування високого рівня, що отримав назву ФОРТРАН. Мова, реалізована вперш$е на ЕОМ IBM 704, сприяв розширенню сфери застосування комп’ютерів.
У Великобританії в липні 1951 р. на конференції в Манчестерському університеті М. Уилкс представив доклад “Якнайкращий метод конструювання автоматичної машини», який став піонерською роботою по основах мікропрограмування. Запропонований їм метод проектування пристроїв управлінн$я знайшов широке застосування.
Свою ідею мікропрограмування М. Уилкс реалізував в 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уїлкс спільно з Д. Уиллером і С. Гиллом в 1951 р. написали перший підручник по програмуванню » Складання програм для електронних обчислюваних машин » . В 1951 р. фірмою Ferranti початий $серійний випуск машини » Марк-1″. А через 5 років фірма Ferranti випустила ЕОМ “Pegasus”, в якій вперше найшла втілення концепція регістрів загального призначення (Рон) . З появою Рон усунено відмінність між індексними регістрами і акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а декілька регістрів — акумуляторі$в.
В нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею. Почалися роботи по створенню серійних ЕОМ першого покоління.
В 1950 р. в Інституті точної механіки і обчислювальної техніки (ІТМ і ВТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розр$обки і створення великої ЕОМ. В 1951 р. тут була спроектована машина БЕСМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуат$ація.
В проекті спочатку передбачалося застосувати пам’ять на трубках Вільямса, але до 1955 р. в якості елементів пам’яті в ній використовувалися ртутні лінії затримки. На ті часи БЕСМ була вельми продуктивною машиною — 800 оп / з. Вона мала триадресну систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, який надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних
програм. Серійна машина стала випускатися в 1956 р. під назвою$ БЕСМ — 2. В цей же період в КБ, керованому М. А. Лесечко почалося проектування іншої ЕОМ, що отрим$ала назва” Стріла”. Освоювати серійне виробництво цієї машини було доручене московському заводу САМ. Головним конструктором став Ю. А. Базільовській, а одним з його помічників — Рамєєв, надали конструктор серії “Урал ”. Проблеми серійного виробництва зумовили деякі особливості “Стріли “: невисоке в порівнянні з БЕСМ швидкодія, просторий монтаж і т.д. В машині в якості зовнішньої пам’яті застосовувалися 45 –магнітних стрічки, а опе$ративна пам’ять — на трубках Вільямса. “Стріла” мала велику розрядність і зручну систему команд.
Перша ЕОМ “Стріла” була встановлена в відділенні прикладної математики Математичного інституту (МІАН), а в кінці 1953 р. по$чалося серійне її виробництво.
В лабораторії електросхем енергетичного інституту під керівництвом І. С. Брука в 1951 р. побудували макет невеликої ЕОМ першого покоління під назвою М-1. Наступного року тут була створена обчислювальна машина М — 2, яка поклала початок створенню економічних машин середнього класу. Одним з ведучих розробників даної машини був М. А. Карцев великий внесок, що вніс згодом, в розвиток вітчизняної обчислювальної техніки. В машині М — 2 використовувалися 1879 ламп. Середн$я продуктивність складала 2000 оп / з. Були задіяні 3 типи пам’яті: електростатична на 34 трубках Вільямса, на магнітному барабані і на магнітній стрічці з використанням звичайного для того часу магнітофон$а МАГ — 8.
В 1955 — 1956 р. р. колектив лабораторії випустив малу ЕОМ М — 3 з швидкодією 30 оп / з і оперативною пам’яттю на магнітному барабані. Особливість М — 3 полягала в тому, що для центрального пристрою управління був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив І. С. Брука виділився з складу енергетичного інституту і утворив Лабораторію управляючих машин і систем, що с$тала згодом Інститутом ел$ектронних управляючих машин (ІНЕУМ) .
Ще одна розробка малої обчислювальної машини під назвою “Урал” була закінчена в 1954 р. колективом співробітників під керівництвом Рамєєва. Ця машина стала родоначальником цілого сімейства “Уралів”, остання серія яких, була випущена в 1967 р. Простота машини, $вдала конструкція, невисока вартість, зумовили її широке застосування.
В 1955 р. був створений Обчислювальний центр Академії наук, призначений для ведення наукової роботи в області машинної математики і для надання відкритого обчислювального обслуговування іншим організаціям Академії.
В другій половині 50 — х р. р. в нашій країні було випущено ще 8 типів машин — лампової технології. З них найвдалішою була ЕОМ М — 20 створена під керівництвом З. А. Лебедева, який в 1954 р. очолив ІТМ і ВТ.
Машина відрізнялася високою продуктивністю (20 тис. оп / з), $що було досягнуте використовуванням досконалої елементної бази і відповідної функціонально — структурної організації. Серійний випуск ЕОМ М — 20 був початий в 1959 р.. В 1958 р. під керівництвом В. М. Глушкова (1923 — 1982) в Інституті кібернетики України була створена обчислювальна машина$ “Київ”, що мала продуктивність 6 — 10 тис. оп / з. ЕОМ ”Київ“ вперше в нашій країні використовувалася для дистанційного керування технологічними процесами. В той же час в Мінську під керівництвом Р. П. Лопато і В. В. Пржиялковского почалися робот$и по створенню першої машини відомого надалі сімейства “Мінськ – 1”. Вона випускалася мінським заводом обчислювальних машин в різних модифікаціях. Машина широко використовувалася в обчислювальних центрах нашої країни. Середня продуктивність машини складала 2 — 3 тис. оп / з.
При розгляді техніки комп’ютерів першого покоління, необхідно особливо зупинитися на одном$у з пристроїв введення — висновку. З початку появи перших комп’ютерів виявилася суперечність між високию швидкодією центральних пристроїв і низькою швидкістю роботи зовнішніх пристроїв. Крім того виявилася недосконалість і незручність цих пристроїв. Першим носієм даних в комп’ютерах, як
від$омо, була перфокарта. Потім з’явилися перфораційні паперові стрічки або просто перфострічки. Вони прийшли з телеграфної техніки після то$го, як в початку XIX в. батько і син з Чікаго Чарлз і Говард Крами винайшли телетайп. Перфострічки сталі замінювати перфокарти в табуляторах, а потім в перших комп’ютерах — в релейних машинах Д. Штибитца і Р. Айкена, в англійських машинах ”Колос“ з Блетчи — Парка і ін. Перші нововведення в системах введення — висновку були відзначені в машині $“Whirlwind — 1“.
2. Роль комп’ютера в житті людини
Комп’ютер швидко увійшов до нашого життя. Ще кілька років тому було рідкістю побачити якій-небудь персональний комп’ютер – вони були, але були дуже дорогі, і навіть не кожна фірма могла мати у себе в офісі комп’ютер.
$ Сучасні обчислювальні машини представляють одне з найзначніших досягнень людської думки, вплив якого на розвиток
науково-технічного прогресу важко переоцінити. Області застосування ЕОМ безперервно розширяються.