Создание первой счётной машины. В 1641 году французский математик Блез Паскаль, когда ему было 18 лет, он изобрёл счетную машину - "бабушку" современных. - презентация

1

2 Создание первой счётной машины. В 1641 году французский математик Блез Паскаль, когда ему было 18 лет, он изобрёл счетную машину - "бабушку" современных арифмометров. Предварительно он построил 50 моделей. Каждая последующая была совершеннее предыдущей. В 1642 году французский математик Блез Паскаль конструировал счетное устройство, чтобы облегчить труд своего отца - налогового инспектора, которому приходилось производить немало сложных вычислений. Устройство Паскаля "умело" только складывать и вычитать. Отец и сын вложили в создание своего устройства большие деньги, но против счетного устройства Паскаля выступили клерки, они боялись потерять из-за него работу, а также работодатели, считавшие, что лучше нанять дешевых счетоводов, чем покупать новую машину. Юный конструктор записывает, не зная еще, что мысль его на века обгоняет свое время: "Вычислительная машина выполняет действия, более приближающиеся к мысли, чем всё то, что делают животные". Машина приносит ему популярность. Оценить его формулы и теоремы могут лишь считанные люди, а тут - подумать только! Машина считает сама!! Это мог оценить любой смертный, и вот толпы людей торопятся в Люксембургский сад, чтобы поглазеть на чудо-машину, о ней пишут стихи, ей приписывают фантастические добродетели. Блез Паскаль становится знаменитым человеком.

3 Арифмометр. Два столетия спустя, в 1820 француз Шарль Ксавье Томас де Кольмар ( ) создал Арифмометр, первый массово производимый калькулятор. Он позволял производить умножение, используя принцип Лейбница, и являлся подспорьем пользователю при делении чисел. Это была самая надежная машина в те времена

4 Чарльз Бэббидж ( ) Чарльз Бэббидж проявил свой талант математика и изобретателя. Перечисление всех новаций, предложенных ученым, получится довольно длинным, однако в качестве примера можно упомянуть, что именно Бэббиджу принадлежат такие идеи, как установка в поездах «черных ящиков» для регистрации обстоятельств аварии, переход к использованию энергии морских приливов после исчерпания угольных ресурсов страны, а также изучение погодных условий прошлых лет по виду годичных колец на срезе дерева. Во многом благодаря именно этому можно сказать, Бэббидж и вошел в историю как конструктор первого полноценного компьютера Первое вычислительное устройство, разработанное Бэббиджем, получило название «разностная машина», поскольку в вычислениях опиралось на хорошо разработанный метод конечных разностей.. К 1840 году Бэббидж полностью завершил разработку «аналитической машины» Общий вклада Бэббиджа в информатику заключается, прежде всего, в полноте сформулированных им идей. Разработав чрезвычайно развитую конструкцию принтера, Бэббидж стал пионером идеи компьютерного ввода- вывода, поскольку его принтер и пачки перфокарт обеспечивали полностью автоматический ввод и вывод информации при работе вычислительного устройства.

5 Герман Холлерит Спустя несколько месяцев Холлерит оформил на свое имя патент на созданный им перфокарточный табулятор. Вскоре в лаборатории поселился неуклюжий монстр, собранный, в основном, из металлического лома, найденного на роскошных университетских помойках. Кое-какие детали пришлось заказать из Европы. Примечательно, что в первом своем воплощении счетная машина Холлерита использовала перфорированную ленту. Лента скользила по изолированному металлическому столу, сверху она прижималась металлической же полосой с рядом не жестко закрепленных и округло сточенных гвоздей. В случае попадания "гвоздя" в отверстие на ленте фиксировалось замыкание электрического контакта, электрический импульс приводил в движение счетный механизм. Таким примитивным, но весьма эффективным образом осуществлялось считывание информации. Но вскоре Холлерит разочаровался в ленте, поскольку она быстро изнашивалась и рвалась, кроме того, довольно часто из-за высокой скорости движения ленты информация не успевала считываться. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счётную машину В школу он ходил с явной неохотой и имел среди учителей репутацию, ребенка одаренного, но дурно воспитанного и ленивого. Не давались ему ни грамматика, ни каллиграфия, не приводили его в восторг ни отечественная история, ни труды основоположников молодого демократического государства. Значительно лучше дела обстояли с естественными и точными науками. Помимо этого, юноша с удовольствием и не без таланта рисовал. Начался звездный период в жизни Холлерита. Он получил небывалый по тем временам гонорар в десять тысяч долларов, ему была присвоена ученая степень доктора естествознания

6 Создание Марк 1 & Eniac. В феврале 1944 на одном из предприятий Ай-Би-Эм в сотрудничестве с учёными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1».Это был монстр весом в 35 тонн. Машины на электронных лампах работали существенно быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Бредфорд Шокли предложили использовать изобретённые ими стабильные переключающие полупроводниковые элементы- транзисторы «Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длинной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо 4 секунды. Но электромеханические реле работали недостаточно быстро. Поэтому уже в 1943 американцы начали разработку альтернативного варианта вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC. Её вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения в секунду.

7 Изобретатели транзистора. Джон БАРДИН ( 23.V 1908) - американский физик, член Национальной Академии Наук (1954). Родился в Мэдисоне. Окончил Висконсинский (1828) и Принстонский университеты. Работы посвящены физике твёрдого тела и сверхпроводимости. Вместе с У.Браттейном открыл в 1948 транзисторный эффект и создал кристаллический триод с точечным контактом - первый полупроводниковый транзистор (Нобелевская премия, 1956). Совместно с Дж.Пирсоном исследовал большое количество образцов кремния с различным содержанием фосфора и серы и рассмотрел механизм рассеяния на донорах и акцепторах (1949). В 1950 с У. Шокли ввёл понятие деформационного потенциала В 1961 предложил в теории туннелирования метод эффективного гамильтониана (модель туннелирования Бардина), в 1962 вычислил критические поля и токи для тонких плёнок. В 1957 совместно с Л.Купером и Дж.Шриффером построил микроскопическую теорию сверхпроводимости (теория Бардина - Купера - Шриффера) (Нобелевская премия, 1972). Но пресса не обратила практически никакого внимания на этот маленький цилиндрик с торчащими проводками. Начальству открытие транзисторного эффекта было продемонстрировано на полгода раньше, 23 декабря 1947 года.

8 Первый твердотельный усилитель. Но сегодня мы можем сказать, что без того удивительного изобретения никогда не смогла бы наступить Информационная Эпоха. Небольшой цилиндрик, который изобрели полвека назад Бардин, Браттейн и Шокли, совершенно переменил мир, окружающий нас.

9 Эволюция транзисторов. Полевой транзистор содержит канал и три электрода: катод испускает электроны, анод их получает, а сетка управляет проводимостью канала. Если электроны доходят от катода до анода, то транзистор открыт и находится в положении «включен ». Это возможно, если на сетку (по-английски этот термин звучит «gate «- ворота) подан положительный потенциал. Как раз на сетку и подается входящий сигнал, он может либо запереть транзистор, либо открыть его. Но все это работает только в том случае, если проводники достаточно хорошо изолированы друг от друга. Прежде безопасным расстоянием считалось десять нанометров на нем никак не проявляются такие квантовые эффекты, как туннелирование электронов. Однако в лабораториях уже исследуется расстояние в три нанометра ожидается, что промышленное производство подступит к нему в пределах десяти лет.

10 Первый микрочип. Миниатюризация увеличивает тепловыделение на каждый квадратный сантиметр. Причина чисто геометрическая: размеры проводов уменьшаются в одном направлении, а площадь кристалла сверхбольшой интегральной схемы (чипа) в двух. Современные устройства выделяют до 30 ватт на квадратный сантиметр, это аналогично нагреву вещества до 1200 градусов, в десять раз выше кухонной скороварки. Конечно, подобного перегрева допускать нельзя ни в коем случае, поэтому разработано множество технологий охлаждения, которые, к сожалению, сильно удорожают стоимость чипов.

11 До чего дошёл прогресс … –Сегодня все удовлетворены тем качеством электронных чипов, которые производит, скажем, компания «Интел», но узким местом стало их соединение. Проблема состоит в том, как прикрепить к малюсенькой микросхеме несколько сотен металлических проводов. Оптических же выводов может быть много тысяч, причем выходить они могут со всех сторон микросхемы. Одно это усовершенствование может повысить быстродействие современных вычислительных машин в несколько десятков, а то и сотен раз, и приблизиться к вожделенному «терабайту «в секунду. Подобный рост возможных соединений позволит развивать новые сетевые структуры компьютеров типа нейронных сетей и параллельных процессоров.

12 Создатель отечественного ЭВМ. В декабре 1951 г. в лаборатории электросистем Энергетического института (ЭНИН) АН СССР под руководством члена-корреспондента АН СССР И. С. Брука был выпущен научно-технический отчет "Автоматическая цифровая вычислительная машина (М-1)", утвержденный 15 декабря 1951 г. директором ЭНИН АН СССР академиком Г. М. Кржижановским. Это был первый в СССР научный документ о создании отечественной ЭВМ. Машина успешно прошла испытания и была переведена в режим эксплуатации для решения задач как в интересах ученых своего института, так и сторонних организаций. Начало исследовательских работ И. С. Брука по проблеме ЦВМ относится к 1948 г. Он первым в СССР (совместно с Б. И. Рамеевым) разработал проект цифровой ЭВМ с жестким программным управлением. Свидетельство об изобретении на "ЦВМ с общей шиной" было получено ими в декабре 1948 г. Первое задание Исаака Семеновича мне - построить ламповый диодный трехвходовой сумматор (проверка моей пригодности). Серьезные трудности при проектировании и реализации АЦВМ создавало почти полное отсутствие комплектующих изделий. Исаак Семенович нашел оригинальный выход, использовав имущество со складов военных трофеев. магнитные головки от бытового магнитофона; электронно-лучевые трубки от осциллографа; телетайп из генштаба вермахта. В результате в основу проекта М-1 были положены следующие идеи и трофеи: сочетание малой номенклатуры компонентов самого разного происхождения; всего два типа электронных ламп - 6Н8 и 6АG7; купроксы от измерительных приборов;

13 Вот она какая первая советская ЭВМ. Основные характеристики М-1: Система счисления - двоичная. Количество двоичных разрядов Объем внутренней памяти: на электростатических трубках адресов, на магнитном барабане адресов. Быстродействие: 20 оп/с с медленной памятью; с быстрой памятью операция сложения выполнялась за 50 мкс, операция умножения - за 2000 мкс. Количество электронных ламп Потребляемая мощность - 8 кВт. Занимаемая площадь - 4 кв. м. В процессе проектирования и разработки М-1 были предложены и реализованы принципиально новые технические решения, в частности, двухадресная система команд, нашедшая впоследствии широкое применение в отечественной и зарубежной вычислительной технике.

14 Три года машина М-1 находилась в эксплуатации и первые полтора года оставалась единственной в Российской Федерации действующей ЭВМ. Она была изготовлена в одном экземпляре, но ее архитектура и многие принципиальные схемные решения были приняты в дальнейшем за основу при разработке серийных машин М-3, "Минск", "Раздан" и др. Создатели машины М-1 - первой российской ЭВМ - стали крупными специалистами в области вычислительной техники и внесли значительный вклад в ее развитие, возглавляя различные научные, учебные и производственные коллективы. Михаил Александрович Карцев ( ) также стал доктором технических наук, профессором, главным конструктором вычислительных средств для системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН). Он - основатель и первый директор НИИ вычислительных комплексов (НИИВК). Созданные под его руководством сверхбыстродействующие многопроцессорные ЭВМ успешно функционируют в составе СПРН и в настоящее время. Труд создателей М-1 был высоко оценен - им были присвоены ученые степени и почетные звания, присуждением государственные награды. М-2 была разработана в Лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР (с 1957 г. - Лаборатория управляющих машин и систем АН СССР, с 1958 г. - Институт электронных управляющих машин) под руководством члена-корреспондента АН СССР И. С. Брука. В группу, работавшую над М-2, входили на разных этапах от 7 до 10 инженеров: М. А. Карцев, Т. М. Александриди, В. В. Белынский, А. Б. Залкинд, В. Д. Князев, В. П. Кузнецова, Ю. А. Лавренюк, Л. С. Легезо, Г. И. Танетов, А. И. Щуров. Группой разработки М-2 руководил М. А. Карцев. код операции - 4 двоичных разряда; коды трех адресов операндов - по 10 двоичных разрядов (в расчете на емкость оперативного запоминающего устройства числа). М-2 представляла собой цифровую вычислительную машину с хранимой программой. При разработке М-2 частично были использованы идеи, воплощенные в одной из первых советских машин М-1, эксплуатация которой началась весной 1952 г. Система команд М-2 была выбрана трехадресная, как наилучшим образом отвечающая организации вычислений (указывались код операции, адреса двух операндов и результат операции). Формат команды - 34-разрядный

15 По мере эксплуатации машины, начиная с 1953 года, накапливалось ее программное обеспечение в виде библиотеки стандартных программ и подпрограмм На М-2 проводились расчеты для Института атомной энергии Института теоретической и экспериментальной физики АН СССР Вокруг М-2 сложился неформальный круг программистов, работавших в разных организациях Основные особенности М-2 М-2 имела примерно такую же производительность, как ЭВМ "Стрела", но занимала в 6 раз меньшую площадь, потребляла в 8 раз меньше электроэнергии и стоила в 10 раз меньше. Использование полупроводниковых диодов для построения логических схем арифметики и управления позволило значительно сократить число электронных ламп. Диодная логика, примененная в М-1, М-2 и М-3, в дальнейшем послужила прототипом диодно- транзисторной логики (DTL) ЭВМ второго и третьего поколений. Оперативная память М-2 была разработана с использованием 34 обычных электронно-лучевых трубок А дальнейшее развитие шло стремительным образом. В феврале 1957 г. работа М-2 с удаленным терминалом демонстрировалась в павильоне АН СССР на ВСХВ (ныне ВВЦ).