История развития вычислительной техники От ручного этапа до современных ЭВМ

В данной работе рассмотрено несколько этапов развития ВТ: Ручной – с древних времен до н. э. Механический - с середины XVII-го века н.э. Электромеханический - с 90-х годов XIX-го века Электронный - с 40-х годов XX-го века

Ручной период включает в себя: пальцевый счет узелковый счет абак логарифмические таблицы счетные палочки Непера логарифмические линейки

Пальцевый счет Пальцевый счет уходит корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов и в наши дни. Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение насечек, счетные палочки, узелки и др.

Узелковый счет У народов доколумбовой Америки был весьма развит узелковый счет. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако использование ее требовало хорошей тренировки памяти.

Счет на абаке Абак - первый счетный прибор в истории человечества, который выполнял вычисления по разрядам. Таким образом, использование абака уже предполагает наличие некоторой позиционной системы счисления, например, десятичной, троичной, пятеричной и др. Многовековой путь совершенствования абака привел к созданию счетного прибора законченной классической формы, используемого вплоть до эпохи расцвета клавишных настольных ЭВМ. Да еще и сегодня кое-где его можно встретить, помогающим в расчетных операциях.

Логарифмические таблицы Открытие логарифмов и логарифмических таблиц Дж. Непером в начале 17 в., позволивших заменять умножение и деление соответственно сложением и вычитанием, явилось следующим крупным шагом в развитии вычислительных систем ручного этапа. Впоследствии появляется целый ряд модицикаций логарифмических таблиц.

Счетные палочки Непера Однако, в практической работе использование логарифмических таблиц имеет ряд неудобств, поэтому Дж. Непер в качестве альтернативного метода предложил специальные счетные палочки, позволявшие производить операции умножения и деления непосредственно над исходными числами. В основу данного метода Непер положил способ умножения решеткой.

Логарифмические линейки Логарифмы послужили основой создания замечательного вычислительного инструмента - логарифмической линейки, более 360 лет служащего инженерно-техническим работникам всего мира. Прообразом современной логарифмической линейки считается логарифмическая шкала Э. Гюнтера, использованная У. Отредом и Р. Деламейном при создании первых логарифмических линеек. Усилиями целого ряда исследователей логарифмическая линейка постоянно совершенствовалась

Механический этап развития ВТ машина Шиккарда машина Б. Паскаля арифмометр Лейбница томас-машины множительные машины Болле арифмометр Орднера проекты Бэббиджа

Машина Шиккарда Машина Шиккарда состояла из трех независимых устройств: суммирующего,множительного и записи чисел. Сложение производилось последовательным вводом слагаемых посредством наборных дисков, а вычитание - последовательным вводом уменьшаемого и вычитаемого. Вводимые числа и результат сложения/вычитания отображались в окошках считывания. Для выполнения операции умножения использовалась идея умножения решеткой. Третья часть машины использовалась для записи числа длиною не более 6 разрядов. Использованная принципиальная схема машины Шиккарда явилась классической. Машина Шиккарда и принципы ее работы не оказали существенного влияния на дальнейшее развитие ВТ, но она по праву открывает эру механической вычислительной техники.

Машина Паскаля В машине Б. Паскаля использовалась более сложная схема переноса старших разрядов До нашего времени дошло только 8 машин Паскаля, из которых одна является 10-разрядной. Именно машина Паскаля положила начало механического этапа развития ВТ.

Арифмометр Лейбница Арифмометр Лейбница позволял использовать 8- разрядное множимое и 9- разрядный множитель с получением 16-разрядного произведения. Это было новое вычислительное устройство, существенно ускоряющее выполнение операций умножения и деления. Однако арифмометр Лейбница не получил распространения по двум основным причинам: отсутствие на него устойчивого спроса и конструкционной неточности, сказывающейся при перемножении предельных для него чисел.

Томас-машина В 1881 г. Л. Томас организовывает в Париже серийное производство арифмометров. Конструкция его арифмометра основана на использовании ступенчатого валика Лейбница, отличаясь рядом полезных конструкторских решений: удобной формой ввода числа, наличием противоинерционного устройства, механизма гашения числа и др. Такой арифмометр получил название томас-машины. Важным достоинством томас-машин была их долговечность.

Множительная машина Болле Важной вехой в развитии арифмометров следует считать создание в 1888 г. машины Болле, которая операцию умножения выполняла втрое быстрее существующих на то время арифмометров (именно поэтому машину называли множительной).

Арифмометр Орднера Создание в 1874 г. В. Орднером (Россия) своей модели арифмометра, в основе которой лежало специальной конструкции зубчатое колесо Орднера, можно считать началом математического машиностроения. На всем протяжении своего существования арифмометр Орднера совершенствовался и выпускался в нескольких вариантах, получив целый ряд высоких наград. С 1931 г. он получает название Феликс, под которым хорошо известен и ныне существующим поколениям отечественных вычислителей.

Чарльз Бэббидж Особое место среди разработок механического этапа развития ВТ занимают работы Ч.Бэббиджа, с полным основанием считающегося родоначальником и идеологом современной ВТ. Среди работ Бэббиджа явно просматриваются два основных направления: разностная и аналитическая вычислительные машины.

Разностная машина Проект разностной машины был разработан в 20-х годах 19 в. и был очень сложен. Она предназначалась для табулирования функций и проверки существующих математических таблиц. Однако, данный проект не был завершен, но последователями Бэббиджа были созданы работающие разностные машины, которые нашли широкое применение в науке и технике.

Аналитическая машина Второй проект Бэбиджа - аналитическая машина, использующая принцип программного управления и явившуюся предшественницей современных ЭВМ. Алой Лавлейс для машины Бэбиджа была написана первая в мире достаточно сложная программа вычисления чисел Бернулли. Аналитическая машина предназначалась для вычисления любого алгоритма (в нашей терминологии) и была задумана чисто механической.

Электромеханический легендарный «Марк–1» В 1943 году, американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы IBM легендарный гарвардский «Марк- 1» (а позднее еще и «Марк-2»). «Марк-1» имел в длину 15 метров и в высоту 2,5 метра и содержал 800 тысяч деталей. Однако Эйкен сделал две ошибки: первая состояла в том, что обе эти машины были скорее электромеханическими, чем электронными; вторая – то, что Эйкен не придерживался той концепции, что программы должны храниться в памяти компьютера как и полученные данные.

Эра электронных вычислительных машин Эра ЭВМ началась в 30-х годах XX в. В 40-х годах удалось создать первую программируемую счетную машину на основе электромеханических реле. Реле – это элемент, имеющий два рабочих состояния «включено» и «выключено». При проектировании этих электромеханических счетных машин использовался аппарат математической логики. 40-е годы XX в. считаются годами бурного прогресса научных и технических новшеств. Не успели начать серийно выпускать электромеханические счетные машины, как появились первые ЭВМ, в которых логические элементы были реализованы на основе радиоламп.

ЭВМ «ЭНИАК» Цифровой интегратор и вычислитель (США, 1946 год). В группу создателей этой ЭВМ входил один из самых выдающихся ученых XX в. Джон фон Нейман.

Развитие ЭВМ в СССР МЭСМ Малая электронно-счетная машина (1951, Киев) С.А. Лебедев

БЭСМ Большая электронно-счетная машина (1953, Москва) С.А.Лебедев

ЭВМ первого поколения 50-е – 60-е гг. ХХ века

ЭВМ второго поколения 60-е – 70-е гг ХХ века

ЭВМ третьего поколения 70-е – 80-е гг ХХ века

ЭВМ четвертого поколения 80-е годы ХХ века – наши дни

Персональный компьютер как наиболее яркий представитель ЭВМ 4 поколения ПК – микроЭВМ с «дружественным» к пользователю аппаратным и программным обеспечением. Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания. Именно ПК сделали компьютерную грамотность массовым явлением. С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых уже нельзя обойтись в большинстве областей деятельности человека.

ЭВМ пятого поколения ЭВМ будущего Это машина недалекого будущего. Основное их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. Машины пятого поколения – это реализованный искусственный интеллект. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание». Многое уже практически сделано в этом направлении.