Результаты измерения любых скалярных величин представляется в конце концов в числовом виде, а поскольку при заданной точности измерений эти числа представимы. - презентация

1 Результаты измерения любых скалярных величин представляется в конце концов в числовом виде, а поскольку при заданной точности измерений эти числа представимы в виде конечных наборов цифр, то дискретную форму представления информации часто отождествляют с цифровой информацией Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга История развития компьютерной техники тесно связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений История развития вычислительной техники

2 Человечество занималось обработкой информации тысячи лет Первые информационные технологии основывались на использовании счётов и письменности Около пятидесяти лет назад началось исключительно быстрое развитие этих технологий, что в первую очередь связано с появлением компьютеров

3 По способу представления информации вычислительные машины делятся на три группы: аналоговые аналоговые (АВМ) - информация представляется в виде непрерывно меняющихся процессов, выраженных какими-либо физическими величинами (логарифмическая линейка); цифровые цифровые (ЦВМ) - информация представляется в виде дискретных значений переменных (чисел), выраженных комбинацией дискретных значений какой-либо физической величины (цифр); гибридные гибридные - используются оба представления информации.

4 Первым устройством, специально предназначенным для вычислений, был простой абак, с которого и началось развитие вычислительной техники Счет на абаке, известный уже в Древнем Египте и Древней Греции задолго до нашей эры, просуществовал вплоть до веков, когда его заменили письменные вычисления. Русский абак - счеты появился в веках, ими пользуются до сих пор. Русские счеты стоят на особом месте, так как они используют десятичную, а не пятеричную систему счисления, как все остальные абаки. Основная заслуга изобретателей абака в создании позиционной системы представления чисел.

5 Римский абак Абаком называлась дощечка покрытая слоем пыли, на которой острой палочкой проводились линии и какие-нибудь предметы, размещавшиеся в полученных колонках по позиционному принципу В Древнем Риме абак появился, вероятно в V-VI вв н.э., и назывался calculi или abakuli. Изготовлялся абак из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла. До нашего времени дошёл бронзовый римский абак, на котором камешки передвигались в вертикально прорезанных желобках. Внизу помещались камешки для счета до пяти, а в верхней части имелось отделение для камешка, соответствующего пятёрке.

6 Суаньпань Китайская разновидность абака - суаньпань - появилась в VI веке н.э.; современный тип этого счётного прибора был создан позднее, по-видимому в XII столетии. Суаньпань представляет собой прямоугольную раму, в которой параллельно друг другу протянуты проволоки или веревки числом от девяти и более; перпендикулярно этому направлению суаньпань перегорожен на две неравные части. В большом отделении("земля") на каждой проволоке нанизано по пять шариков, в меньшем("небо") - по два. Проволоки соответствуют десятичным разрядам

7 Русские счеты Основные отличия от Суаньпаня во-первых, горизонтальное расположение спиц с косточками и, во-вторых, для представления чисел использована десятичная (а не пятеричная) система счисления

8 Механизм одного из самых старых вычислительных устройств был случайно обнаружен в 1900 году на глубине более сорока метров у берегов греческого острова Антикитера неподалеку от Крита. Охотники за морскими губками нашли его среди останков древнеримского корабля, примерно в 87 году до н.э. доставлявшего эллинские трофеи в столицу империи. В результате изучения артефакта выяснилось, что он представляет собой подвергшийся коррозии и известкованию сложный механизм из множества шестеренок, рычагов и нескольких шкал. В своем исходном виде выполненный из бронзы механизм был заключен в деревянный корпус, а множество букв, оставшихся от некогда выгравированных надписей, не оставляли сомнений в его греческом происхождении.

9 После кропотливой расчистки и рентгеновского просвечивания частей, недоступных для исследований без разрушения, ученые увидели, насколько сложен этот механизм. Больше двадцати шестерней, червячная передача, дифференциал, шкалы - все это делало устройство сравнимым по конструкции с механизмами, появившимися в Европе лишь в XVIII веке. Стало понятно, что "Антикитера" представляет собой аналоговый калькулятор, применявшийся скорее всего при астрономических расчетах календарей и движений небесных тел. Средневековая астролябия по сравнению с этим механизмом - детская игрушка.

10 Надписи и уточненные детали конструкции подтверждают, что устройство было астрономическим калькулятором. С его помощью можно было моделировать не только движение Солнца и Луны, но и всех планет, известных древним грекам: Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. Вопреки нашим представлениям о воззрениях, бытовавших в столь отдаленную эпоху, конструкция механизма построена на основе гелиоцентрической системы мира. Механизм представляет собой 365-дневный календарь с оригинальным способом учета високосных лет. Он позволяет предсказывать солнечные и лунные затмения, положения и фазы луны и даже тонкие нерегулярности в движении нашего спутника по небосводу, которые в свое время ставили в тупик Исаака Ньютона. Отдаленно напоминающая Антикитеру астролябия с восемью шестеренками была изготовлена известным среднеазиатским ученым аль Бируни спустя более чем тысячелетие в 996 году нашей эры.

11 Следующим важным шагом в развитии вычислительной техники было создание суммирующих машин и арифмометров. Такие машины были сконструированы независимо друг от друга разными изобретателями В рукописях Леонардо да Винчи ( ) имеется эскиз 13- разрядного суммирующего устройства с десятизубыми колесами В наше время в рекламных целях оно было воспроизведено фирмой IBM и оказалось вполне работоспособным

12 Проект другой 6-разрядной машины был разработан немецким ученым Вильгельмом Шикардом (профессор кафедры восточных языков университета Тьюбингена ), а сама машина была построена предположительна в 1623 г. Для создания использовался механизм, аналогичный часовым. Свою машину он так и назвал: «Суммирующие часы». Однако эти изобретения остались неизвестными вплоть до середины 20 века и поэтому никакого влияния на развитие вычислительной техники не оказали

13 Первую суммирующую (8-разрядную) машину сконструировал в 1641 и построил в 1645 Блез Паскаль, который к тому же наладил серийное производство этих машин. Эти механические машины позволяли выполнять сложение и вычитание, а также умножение (деление) путем многократного сложения В 1694 г. Готфрид Лейбниц (1646–1717) сконструировал арифмометр, позволяющий механически производить четыре арифметических действия. Выполнение операции умножения и деления производилось путем многократного повторения операций сложения и вычитания

14 Блез Паскаль ( года ) Франция ПАСКАЛЬ, БЛЕЗ (Pascal, Blaise) (1623–1662), французский религиозный мыслитель, математик и физик, один из величайших умов 17 столетия Родился в Клермон-Ферране (провинция Овернь) 19 июня 1623

15 Мать Паскаля умерла в Его отец Этьен, выбранный королевский советник, а позднее второй президент палаты сборов в Клермоне, знаток математики и астрономии, переехал в Париж вместе с детьми в Покинув службу, он посвятил себя образованию Блеза и двух его сестер Отец удерживал Блеза от занятий математикой, считая, что изучение столь сложной науки следует начинать в 15–16 лет. Однако дар мальчика требовал проявления, и в 12 лет он самостоятельно, пользуясь собственным словарем и схемами, которые рисовал в комнате для игр, пришел к некоторым геометрическим выводам и пытался (не будучи знаком с Началами) построить доказательство 32 теоремы первой книги Евклида: сумма углов треугольника равна сумме двух прямых углов После этого отец разрешил ему читать Евклида и брал на заседания научного кружка, собиравшегося у Мерсенна.

16 Блез чрезвычайно быстро развивался и вскоре на равных обсуждал научные проблемы с крупными учеными своего времени В 16 лет он написал замечательный Опыт о конических сечениях (Essai pour les coniques), содержащий теорему (называемую теперь теоремой Паскаля), согласно которой во всяком шестиугольнике («мистическом шестивершиннике»), вписанном в эллипс, гиперболу или параболу, точки пересечения трех пар противоположных сторон лежат на одной прямой суммирующую (8-разрядную) машину Паскаль сконструировал в 1641 в возрасте 18 лет

17 Конструкторы суммирующих машин осуществили идею представления чисел углом поворота счетных колес: каждому числу от 0 до 9 соответствовал свой угол. При реализации другой идеи - автоматического переноса десятков - Паскаль столкнулся с определенной трудностью: изобретенный им механизм переноса десятков работал при вращении счетных колес только в одном направлении, а это не позволяло производить вычитание вращением колес в противоположную сторону Остроумный выход из этого положения был настолько удачным, что используется в современных компьютерах. Паскаль заменил вычитание сложением с дополнением вычитаемого. Для 8-разрядной машины, работающей в десятичной системе, дополнением числа А будет число ( А), поэтому операция вычитания В-А может быть заменена сложением:

18 Для 8-разрядной машины, работающей в десятичной системе, дополнением числа А будет число ( А), поэтому операция вычитания В-А может быть заменена сложением: B + ( A) = (B - A) Получившееся число будет больше искомой разности на , но единица в 9 разряде просто пропадает при переносе десятков из восьмого в девятый разряды.

19 В 17 веке была изобретена логарифмическая линейка, которая на долгие годы стала неотъемлемой частью инженерных расчетов Логарифми́ческая лине́йка аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе, умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб), вычисление логарифмов, тригонометрических функций и другие операции

20 Принцип действия логарифмической линейки основан на том, что умножение и деление чисел заменяется, соответственно, сложением и вычитанием их логарифмов Первый вариант линейки разработал английский математик-любитель Уильям Отред в 1622 году Простейшая логарифмическая линейка состоит из двух шкал в логарифмическом масштабе, способных передвигаться относительно друг друга. Более сложные линейки содержат дополнительные шкалы и прозрачный бегунок с несколькими рисками. На обратной стороне линейки могут находиться какие-либо справочные таблицы

21 Для того, чтобы вычислить произведение двух чисел, начало подвижной шкалы совмещают с первым множителем на неподвижной шкале, а на подвижной шкале находят второй множитель. Напротив него на неподвижной шкале находится результат умножения этих чисел: lg(x) + lg(y) = lg(xy) Чтобы разделить числа, на подвижной шкале находят делитель и совмещают его с делимым на неподвижной шкале. Начало подвижной шкалы указывает на результат: lg(x) - lg(y) = lg(x/y) С помощью логарифмической линейки находят лишь мантиссу числа, его порядок вычисляют в уме. Точность вычисления обычных линеек - два-три десятичных знака

22 Для выполнения других операций используют бегунок и дополнительные шкалы. Следует отметить, что, несмотря на простоту, на логарифмической линейке можно выполнять достаточно сложные расчёты. Раньше выпускались довольно объёмные пособия по их использованию В СССР логарифмические линейки широко использовались для выполнения инженерных расчётов примерно до начала 80-х годов XX века, когда они были вытеснены калькуляторами.

23 Однако в начале XXI века логарифмические линейки получили второе рождение в наручных часах. Следуя моде производители дорогих и престижных марок часов перешли от электронных хронометров к стрелочным и места для встраиваемого калькулятора оказалось недостаточно. Однако производители часов выпустили модели с встроенной логарифмической линейкой выполненной в виде вращающихся колец со шкалами вокруг циферблата Их достоинство можно сразу, в отличие от микрокалькулятора, получить таблицу (например, расхода топлива на пройденное расстояние; перевода миль в километры и т.п.).

24 В 1799 г. во Франции Жозеф Мари Жакард ( ) изобрел ткацкий станок, в котором для задания узора на ткани использовались перфокарты. Необходимые для этого исходные данные записывались в виде пробивок в соответствующих местах перфокарты. Так появилось первое примитивное устройство для запоминания и ввода программной (управляющей ткацким процессом в данном случае) информации Ткацкий станок Жакарда

25 В вв. продолжалось совершенствование механических арифмометров, а также и арифмометров с электрическим приводом. Эти усовершенствования носили чисто механический характер Исключение составляют лишь машины английского ученого Ч.Беббиджа ( ): разностная (1822) и аналитическая ( проект) Аналитическая машина, которая так и не была до конца построена изобретателем при жизни, была воспроизведена в наши дни по его чертежам, так что сегодня мы вправе говорить об аналитической машине, как о реально существующем устройстве

26 Чарльз Бэббидж ( Charls Babbige ) ( года года ) Великобритания ЧАРЛЬЗ РОДИЛСЯ В 1791 ГОДУ в семье банкира Бенджамина Бэббиджа. Из-за неважного здоровья он до 11 лет учился дома. Потом его отдали в одну из лучших частных школ Англии Желание механизировать вычисления возникло у Бэббиджа в связи с недовольством, которое он испытывал, сталкиваясь с ошибками в математических таблицах, используемых в самых различных областях

27 В 1822 г. Бэббидж построил пробную модель вычислительного устройства, назвав ее "Разностной машиной": работа модели основывалась на принципе, известном в математике как "метод конечных разностей". Данный метод позволяет вычислять значения многочленов, употребляя только операцию сложения и не выполнять умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. При этом предусматривалось применение десятичной системы счисления Разностная машина предназначалась для табулирования многочленов и с современной точки зрения являлась специализированной вычислительной машиной с фиксированной (жесткой) программой. Машина имела память: несколько регистров для хранения чисел, счетчик числа операций со звонком - при вычислении определенного числа операций раздавался звонок, печатающее устройство - результаты выводились на печать

28 Работа затянулась. Поначалу некоторые средства ученому выделяло Министерство финансов. Но исследования затянулись и удалось построить только отдельные узлы своей машины При работе над разностной машиной Бебидж пришел к идее создания цифровой вычислительной машины для выполнения научных и технических расчетов, которая работая автоматически, выполняла бы заданную программу В 1834 году конструктор впервые в мире задумал создать механическое устройство, способное не просто считать, но управлять ходом собственной работы, в зависимости от заложенной программы и результатов промежуточных вычислений

29 Проект устройства был назван им "Аналитической машиной". Ход вычислений в машине Бэббиджа определяли перфокарты с программой "Аналитическая машина", хотя Бэббидж продолжал работу над ней до конца жизни не была реализована Только после смерти Бэббиджа его сын Генри сумел построить по чертежам отца центральный узел "Аналитической машины" - арифметическое устройство, которое в 1888 году вычислило произведения числа "пи" на числа натурального ряда от одного до 32 с точностью до 29 знаков Проект этой машины, названной автором аналитической, поражает тем, что в нем предусмотрены все основные устройства современной ЭВМ

30 Такая машина должна была включать следующие устройства: устройство для хранения цифровой информации (склад). Теперь его называют память или запоминающее устройство устройство, выполняющее операции над числами, взятыми из памяти (сейчас это арифметическое устройство) устройство, которой бы управляло последовательностью действий машины (устройство управления) устройство ввода и вывода информации

31 В качестве носителей информации при вводе и выводе Беббидж предполагал использовать перфорированные карточки (перфокарты) типа тех, что применяли ткачи Беббидж предусмотрел также идею управления вычислительным процессом программным путем и соответствующую команду - условный переход: вопрос о выборе одного из двух возможных продолжений программы решался машиной в зависимости от знака некоторой вычисляемой величины Также был предусмотрен специальный счетчик количества операций, который имеется у современных компьютеров Современные компьютеры по своей структуре очень близки к машине Беббиджа, но в отличие от нее используют вычисления основанные на двоичной системе счисления

32 Таким образом, аналитическая машина Беббиджа была первой в мире программно управляемой вычислительной машиной Для этой машины были составлены первые в мире программы, а первым в мире программистом была Августа Ада Лавлейс - дочь английского поэта Дж.Байрона. Именно ей принадлежала идея использования перфорированных карт для программирования вычислительных операций (1843). В ее честь один из языков программирования называется АДА Министерство Обороны США в середине 1970-х годов утвердило название "Ада", как имя единого языка программирования для американских вооруженных сил

33 Леди Ада (Байрон-Кинг) Августа Ада Байрон-Кинг, графиня Лавлейс, дочь лорда Джорджа Ноэла Гордона Байрона и Анабеллы Милбэнк

34 Первая счетная машина, использующая электрическое реле, была сконструирована в 1888 г. американцем немецкого происхождения Г.Холлеритом ( ) и уже 1890 г. использовалась для переписи населения Работа, которую пятьсот сотрудников выполняли в течении семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 табуляторах за один месяц Данные наносились на перфокарты, при прохождении через машину в позициях, где имелись отверстия происходило замыкание, на соответствующих счетчиках прибавлялось по единице, после чего перфокарта попадала в определенное отделение сортировочного ящика

35 Перфока́рта Перфока́рта (сокр. от перфорированный и карта) носитель информации, предназначенный для использования системами автоматической обработки данных. Сделанная из тонкого картона, перфокарта представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты Существовало много разных форматов перфокарт; наиболее распространённым был «формат IBM», введённый в 1928 г. 12 строк и 80 колонок, размер карты 7 × 3¾ дюйма (187,325 × 82,55 мм), толщина карты 0,007 дюйма (0,178 мм). Первоначально углы были острые, а с 1964 г. скруглённые Компьютеры первого поколения, в 2050-е годы XX-го столетия, использовали перфокарты в качестве основного носителя при хранении и обработке данных. Затем, в течение 70-х начале 80-х, они использовались только для хранения данных и постепенно были замещены гибкими магнитными дисками большого размера

36 При работе с перфокартами в текстовом режиме каждая колонка обозначает один символ; таким образом, одна перфокарта представляет строку из 80 символов. Наиболее просто кодируются цифры одной пробивкой в позиции, обозначенной данной цифрой. Буквы и другие символы кодируются несколькими пробивками в одной колонке. Отсутствие пробивок в колонке означает пробел Для удобства работы с текстовыми данными вдоль верхнего края перфокарты часто печатались те же символы в обычном читаемом виде Следует заметить, что везде одинаково кодировались только цифры и латинские буквы; в кодировании остальных символов существовал большой разнобой

37 Пример кода

38 Перфоле́нта Перфоле́нта (перфорированная лента) носитель информации в виде бумажной ленты с отверстиями. Первые перфоленты использовались с середины XIX века в телеграфии, отверстия в них располагались в 5 рядов, для передачи данных использовался код Бодо Благодаря простоте устройств ввода/вывода, перфолента получила распространение в компьютерной технике. Поздние компьютерные перфоленты имели ширину 7 или 8 рядов и использовали для записи кодировку ASCII. Использовались в миникомпьютерах для ввода/вывода информации и для управления станками с ЧПУ до середины 1980-х годов. Были вытеснены магнитными носителями информации.

39 Недостатком перфолент по сравнению с перфокартами является низкая механическая прочность ленты и невозможность «ручного редактирования» текстовых файлов (добавлением или заменой перфокарт в колоде). По сравнению с магнитными лентами основным недостатком была низкая скорость чтения/записи. Были попытки использовать ленты из пластиков, таких как лавсан, но это требовало специального оборудования для записи. Способ записи - механический, способ считывания - оптический. При записи бумажные кружочки от проколотых отверстий попадают в съёмный контейнер.

40 В 1896 г. Герман Холлерит основал фирму Compting Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) – компании, внесшей большой вклад в развитие мировой компьютерной техники Релейные машины довольно долго находились в эксплуатации. Советская машина РВМ-1 работала вплоть до 1965 г.

41 Авторство изобретения первого цифрового компьютер определяется до сих пор Это связано с тем, что первые компьютеры использовались в военных целях (для шифрования секретных материалов или расчета артиллерийских таблиц) и были засекречены

42 В 1971 году один американский журналист, сотрудник известного журнала "Ридерс дайджест", обнаружил явление, названное им "эффектом Попова". Обследовав энциклопедии, выпущенные в десятке стран Европы, он нашел, что почти в каждой энциклопедии изобретателем радио называется "свой" человек. В итальянской это Гульельмо Маркони, в немецкой - Генрих Герц и Фердинанд Браун, во французской - Эдуард Бранли, в югославской - Никола Тесла. В Большой Советской - разумеется, Александр Попов. И у всех есть для этого определенные основания

43 Такая же судьба, видимо, постигнет ЭВМ Немцы считают первой ЭВМ машину для артиллерийс ких расчетов, созданную Конрадом Цузе в 1941 году, хотя она работала на электрических реле и была, таким образом, не электронной, а электромеханической. Для американцев это ЭНИАК (1946 год, Дж. Моучли и Дж. Эккерт). Болгары считают изобретателем ЭВМ Джона (Ивана) Атанасова, сконструировавшего в 1941 году в США машину для решения систем алгебраических уравнений. Советский союз тут не имеет никаких претензий: первая наша ЭВМ заработала в 1951 году. Англичане, утверждают сейчас, что первый электронный компьютер был создан в 1943 году в Англии. Он был предназначен для расшифровки переговоров немецкого высшего командования. Это оборудование считалось настолько секретным, что после войны оно было уничтожено по приказу Черчилля, и даже чертежи сожжены, чтобы секрет не попал в руки русских агентов.

44 Конрада Цузе можно считать создателем первого действующего компьютера с программным управлением Работу по созданию машины немецкий студент Конрад Цузе ( ) начал в 1934 г., за год до получения инженерного диплома. Конрад ничего не знал ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни о алгебре Буля Он вернул к жизни забытую двоичную систему исчисления, а при расчете схем использовал нечто подобное булевой алгебре В 1937г. машина Z1 (что означало "Цузе 1") была готова и заработала Она была, подобно машине Беббиджа, чисто механической

45 Машина занимала всего два квадратных. Длина слов составляла 22 двоичных разряда. Выполнение операций производилось с использованием плавающей запятой. Для мантиссы и ее знака отводилось 15 разрядов, для порядка – 7. Память (тоже на механических элементах) содержала 64 слова (против 1000 у Беббиджа, что тоже уменьшило размеры машины). Числа и программа вводилась вручную Еще через год в машине появилось устройство ввода данных и программы, использовавшее киноленту, на которую перфорировалась информация, а механическое арифметическое устройство заменило АУ последовательного действия на телефонных реле. В этом К. Цузе помог австрийский инженер Гельмут Шрайер, специалист в области электроники. Усовершенствованная машина получила название Z2

46 В 1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает релейную вычислительную машину с программным управлением (Z3), содержащую 2000 реле и повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным управлением и успешно эксплуатировалась. Ее размеры лишь немного превышали размеры Z1 и Z2 Еще в 1938 г. Г. Шрайер предложил использовать для построения Z2 электронные лампы вместо телефонных реле Друзья выступили с этим сообщением в кругу ученых и подверглись насмешкам и осуждению. Названная ими цифра – 2000 электронных ламп, необходимых для построения машины – могла остудить самые горячие головы. Они не остановились на этом и представили свои соображения в военное ведомство, указав, что новая машина могла бы использоваться для расшифровки радиограмм союзников

47 Изобретатели для создания компьютера попросили два года. Но в Германии существовал запрет на научные разработки со сроком более двух лет Так был упущен шанс создать в Германии не только первую релейную, но и первую в мире электронную вычислительную машину К. Цузе организовал небольшую фирму, и ее усилиями были созданы две специализированные релейные машины S1 и S2. Первая – для расчета крыльев "летающих торпед" – самолетов-снарядов, которыми обстреливался Лондон, вторая – для управления ими. Она оказалась первой в мире управляющей вычислительной машиной К концу войны К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину – Z4

48 Итак, К.Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937 г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941 г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943 г.). Однако, существенного влияния на развитие вычислительной техники в мире не оказали Дело в том, что публикаций о них и какой-либо рекламы из-за секретности работ не было, и поэтому о них стало известно лишь спустя несколько лет после завершения Второй мировой войны.

49 В годах, в разгар Второй мировой войны в Англии в обстановке строжайшей секретности была построена и успешно эксплуатировалась первая в мире специализированная цифровая вычислительная машина "Колоссус" на электронных лампах (2000 ламп) Во время Второй Мировой войны Тьюринг работал в Блечли Парке британском криптографическом центре, где возглавлял одну из пяти групп, Hut 8, занимавшихся в рамках проекта «Ультра» расшифровкой закодированных немецкой шифровальной машиной «Энигма» сообщений

50 В начале 1940 года он разработал дешифровальную машину «Бомба», позволявшую читать сообщения Люфтваффе. Принцип работы «Бомбе» состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна часть открытого текста или структура расшифровываемого сообщения. Перебор ключей выполнялся за счет вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов, из-за чего «Бомба» и получила свое название. Для каждого возможного значения ключа, заданного положениями роторов (количество ключей равнялось примерно 1019 для сухопутной «Энигмы» и 1022 для шифровальных машин, используемых в подводных лодках), «Бомба» выполняла сверку с известным открытым текстом, выполнявшуюся электрически Первая в Блетчли «Бомба» Тьюринга была запущена 18 марта 1940 года

51 Один из участников создания машины так оценил заслуги А. Тьюринга: "Я не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу, но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли ее и проиграть " Позже, к 1943 году, Тьюринг внес ощутимый вклад в создание более совершенной дешифровальной электронно-вычислительной машины «Колосс», использующейся в тех же целях. Как уже сказано, после войны все машины были уничтожены. Черчилль опасался, что их секрет попадет к русским После войны ученый принял участие в создании универсальной ламповой ЭВМ. Внезапная смерть на 43-м году жизни помешала реализовать в полной мере его выдающийся творческий потенциал. В память об А. Тьюринге в установлена премия его имени за выдающиеся работы в области математики и информатики

52 Только в марте 1996 Только в марте 1996 года американцы рассекретили 5000 документов по Блечли-Парку, в котором работал и американский персонал Бывший сотрудник английской разведки Ми-5, инженер-электронщик Тони Сейл, ушедший в отставку в 1968 году и открывший собственную электронную фирму восстановил "Колоссус", чтобы вывести из забвения эту страницу истории ЭВМ Сейл переписал программы "Колоссуса" и "Бомбе" для современного персонального компьютера с "Пентиумом" внутри. 18 часов Оказалось, что современный компьютер разгадывает начальное положение колесиков "Шлюссельцузатц-40" вдвое медленнее, чем это делал "Колоссус". А задача, которая в 1943 году решалась за 15 минут, занимает у "Пентиума" 18 часов.

53 Алан Матисон Тьюринг (Alan Turing) ( г г.) Алан Тьюринг может быть причислен к плеяде составляющих гордость человечества величайших математических и философских умов, таких, как Р.Декарт, Г.В. Лейбниц, Б.Рассел, Д.Гильберт. Тьюринг был гомосексуалистом. В то время в Великобритании гомосексуальные половые акты были запрещены законом, а гомосексуализм считался психическим заболеванием. В 1952 году ему были предъявлены обвинения. Тьюринг был осужден, и ему предоставили выбор между тюрьмой и гормональной терапией, которая, по сути, была химической кастрацией. Тьюринг выбрал терапию Через год после вынесения приговора он умер от отравления цианидом. Было признано, что он покончил жизнь самоубийством

54 По-другому развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен ( ) создает первую в США релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1 с программным управлением Она была построена на электромеханических реле По своим характеристикам (производительность, объем памяти) она была близка к Z3, но существенно отличалась размерами Компьютер содержал около 765 тысяч деталей (электромеханических реле, переключателей и т. п.) достигал в длину почти 17 м (машина занимала в Гарвардском университете площадь в несколько десятков квадратных метров), в высоту более 2,5 м и весил около 4,5 т. Общая протяжённость соединительных проводов составляла почти 800 км.

55 Основные вычислительные модули синхронизировались механически при помощи 15-метрового вала, приводимого в движение электрическим двигателем, мощностью в 5 л.с. (4 КВт)

56 Компьютер оперировал 72 числами, состоящими из 23 десятичных разрядов, затрачивая по 3 секунды на операции сложения и вычитания. Умножение выполнялось в течение 6 секунд, деление 15,3 секунды, на операции вычисления логарифмов и выполнение тригонометрических функций требовалось больше минуты Фактически «Марк I» представлял собой усовершенствованный арифмометр, заменявший труд примерно 20 операторов с обычными ручными устройствами, однако из-за наличия возможности программирования некоторые исследователи называют его первым реально работавшим компьютером. На самом деле, машина начала перемалывать свои разряды лишь через два года после того как в Германии немецкий изобретатель Конрад Цузе создал вычислительную машину «Z3»

57 «Марк I» последовательно считывал и выполнял инструкции с перфорированной бумажной ленты. Компьютер не умел выполнять условные переходы, из-за чего каждая программа представляла собой довольно длинный ленточный рулон. Циклы (англ. loops петли) организовывались за счёт замыкания начала и конца считываемой ленты (то есть действительно за счёт создания петель). Принцип разделения данных и инструкций получил известность, как Гарвардская архитектура. Однако, главным отличием компьютера «Марк I» было то, что он был первой полностью автоматической вычислительной машиной, не требовавшей какого-либо вмешательства человека в рабочий процесс.

58 По настоянию президента «IBM» Томаса Дж. Уотсона, вложившего в создание «Марк I» 500 тысяч долларов своей компании, машина была заключена в корпус из стекла и нержавеющей стали. На церемонии передачи компьютера Говард Эйкен не упомянул о какой-либо роли «IBM» в создании машины. Томас Уотсон был разозлён и недоволен этим поступком Эйкена, поэтому прекратил их дальнейшее сотрудничество. Данное «IBM» название «Automatic Sequence Controlled Calculator» Эйкен заменил на «Mark I», а компания приступила к созданию нового компьютера «SSEC» уже без участия Говарда Эйкена. В свою очередь, Говард Эйкен также продолжил работу над созданием новых вычислительных машин. За «Марком I» последовал «Марк II», затем в сентябре 1949 года «Марк III/ADEC», а в 1952 «Марк IV».

59 В машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа, в счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000, а программа обработки данных вводилась с перфоленты Г. Айкен многое в конструкции машины заимствовал у Ч. Беббиджа. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете, она проработала там 16 лет

60 Марк I вид слева

61 Марк I вид справа

62

63

64 В 1941 г. сотрудники лаборатории баллистических исследований Абердинского артиллерийского полигона в США обратились в расположенную неподалеку техническую школу при Пенсильванском университете за помощью в составлении таблиц стрельбы для артиллерийских орудий. Сотрудник школы физик Джон Мочли ( ) составил (в августе 1942 г.) и отправил в военное ведомство США предложение о создании мощного компьютера на электронных лампах. ENIAC Сотрудники полигона добились финансирования проекта, и в апреле 1943 г. был заключен контракт между полигоном и Пенсильванским университетом на создание вычислительной машины, названной электронным цифровым интегратором и компьютером (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и вычислитель),

65 На это отпускалось 400 тыс. долларов. К работе было привлечено около 200 человек, в том числе несколько десятков математиков и инженеров Руководителями работы стали Дж. Мочли и талантливый инженер- электронщик Преспер Эккерт ( ). Именно он предложил использовать для машины забракованные военными представителями электронные лампы (их можно было получить бесплатно). Учитывая, что требуемое количество ламп приближалось к 20 тысячам, а средства, выделенные на создание машины весьма ограничены, – это было мудрым решением. Он же предложил снизить напряжение накала ламп, что существенно увеличило надежность их работы. Напряженная работа завершилась в конце 1945 года

66 ЭНИАК был предъявлен на испытания и успешно их выдержал. В начале 1946 г. машина начала считать реальные задачи. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1: 26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн. Но поражали не размеры, а производительность – она в 1000 раз превышала производительность МАРК-1 и выполнял за одну сек. 300 умножений или 5000 сложений. Таков был результат использования электронных ламп В остальном ЭНИАК мало чем отличался от МАРК-1. В нем использовалась десятичная система исчисления. Разрядность слов – 10 десятичных разрядов. Емкость электронной памяти – 20 слов.

67 Уильямс Шенкс, живший в 18 в. Посвятил себя вычислению числа π с высокой точностью. Закончив многолетний труд, Шенкс в 1837 г. опубликовал значение числа π до 707 десятичного знака. Однако проведенная в 1946 г. проверка показала, что его вычисления ошибочны, начиная с 528 знака. ENIAC Компьютер (ENIAC) был впервые применен для вычисления π только в 1949 г. По тем временам проект был монументальным. Собственно вычисления заняли около 70 ч., было получено больше 2000 знаков

68

69 В 2009 г. Француз Фабрис Беллар вычислил число Пи с рекордной точностью. Новый рекорд составляет около 2,7 триллиона (2 триллиона 699 миллиардов 999 миллионов 990 тысяч) десятичных знаков. Предыдущее достижение принадлежит японским ученым, которые посчитали константу с точностью до 2,6 триллиона десятичных знаков. Беллар потратил на вычисления около 103 дней. Все расчеты проводились на домашнем компьютере, стоимость которого лежит в пределах 2000 евро. Для сравнения, предыдущий рекорд был установлен на суперкомпьютере T2K Tsukuba System, у которого ушло на работу около 73 часов. Сначала Пи рассчитывалось в двоичной системе, после чего переводилось в десятичную. На это ушло около 13 дней. В общей сложности для хранения всех цифр требуется 1,1 терабайта дискового пространства. Подобные вычисления имеют не только прикладное значение. Так, в настоящее время с Пи связано множество нерешенных задач. Например, известно, что Пи и e (основание экспоненты) являются трансцендентными числами, то есть не являются корнями никакого многочлена с целыми коэффициентами. При этом, однако, является ли сумма этих двух фундаментальных констант трансцендентным числом или нет - неизвестно до сих пор.

70 В 2008 г. найдено простое число, состоящее почти из 13 млн. цифр –1 Для поиска ученые из Калифорнийского университета использовали сеть из 75 компьютеров. Electronic Frontier Foundation, учредивший премию для коллектива, который сможет найти простое число из более чем 10 млн. цифр, расстанется с сотней тысяч долларов

71 ЭНИАК проработал до 1955 года (подвергаясь периодической модернизации) и выполнял баллистические расчеты, использовался в метеорологических исследованиях На «ЭНИАКе» были сделаны предварительные расчеты для первой термоядерной бомбы «Майк», испытанной американцами 1 ноября 1952 г. в Тихом океане. Расчеты по этому устройству вообще не могли быть проведены без компьютера настолько громоздки они были.

72 Компьютеры 40-х и 50-х годов были доступны только крупным компаниям и учреждениям, так как они стоили очень дорого и занимали несколько больших залов В знаменитом прогнозе журнала "Popular Mechanics", сделанном в 1949 г. говорилось: "В то время как вычислитель ENIAC оборудован 18 тысячами вакумных ламп и весит 30 тонн, компьютеры будущего смогут состоять лишь из 1 тысячи ламп и весить всего полторы тонны " "В то время как вычислитель ENIAC оборудован 18 тысячами вакумных ламп и весит 30 тонн, компьютеры будущего смогут состоять лишь из 1 тысячи ламп и весить всего полторы тонны "

73 Процесс задания программы для Эниака был крайне неудобен и заключался в пристыковке нескольких сотен кабелей к 40 панелям компьютера, расположенным в виде подковы вдоль стен большой комнаты, и в установке в нужные положения около 6 тысяч тумблеров и переключателей. Это занимало обычно от нескольких часов до нескольких дней. Эдвак Чтобы упростить процесс задания программы, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину Эдвак, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

74 В качестве консультанта был направлен выдающийся математик, участник Матхеттенского проекта по созданию атомной бомбы Джон фон Нейман ( ). Следует сказать, что разработчики машины, судя по всему, не просили этой помощи. Дж. Нейман, вероятно, сам проявил инициативу, услышав от своего приятеля Г. Голдстайна, математика, работавшего в военном ведомстве, об ЭНИАКе. Он сразу оценил перспективы развития новой техники и принял самое активное участие в завершении работ по созданию ЭДВАКа.

75 Написанная Дж. Нейманом часть отчета по машине содержала общее описание ЭДВАКа и основные принципы построения машины (1945г.). Она была размножена Г. Голдстайном (без согласования с Дж. Мочли и П. Эккертом) и разослана в ряд организаций. В 1946 г. Нейманом, Голдстайном и Берксом (все трое работали в Принстонском институте перспективных исследований) был составлен еще один отчет ("Предварительное обсуждение логического конструирования устройства", июнь 1946 г.), который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин. В том же году отчет был распространен на летней сессии Пенсильванского университета.

76 Изложенные в отчете принципы сводились к следующему. 1. Машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а двоичной системе исчисления. 2. Программа должна размещаться в одном из блоков машины – в запоминающем устройстве, обладающем достаточной емкостью и соответствующими скоростями выборки и записи команд программы. 3. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует машина, записывается в двоичном коде. Таким образом, по форме представления команды и числа однотипны. Это обстоятельство приводит к следующим важным последствиям: промежуточные результаты вычислений, константы и другие числа могут размещаться в том же запоминающем устройстве, что и программа; числовая форма записи программы позволяет машине производить операции над величинами, которыми закодированы команды программы. 4. Трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требует иерархической организации памяти. 5. Арифметическое устройство машины конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения, создание специальных устройств для выполнения других операций нецелесообразно. 6. В машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над словами производятся одновременно по всем разрядам).

77 Американским математик Дж.Нейман ( ) Более короткая формулировка принципа Дж.Неймана заключается в следующем: команды и числа однотипны по форме представления в машине (записаны в двоичном коде) числа размещаются в том же запоминающем устройстве, что и программа благодаря числовой форме записи команд программы машина может производить операции над командами

78 Любой компьютер, построенный в соответствии с принципами Джона фон Неймана, содержит в своем составе следующие устройства (блоки): арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое выполняет арифметические и логические операции, задаваемые в программе; устройство управления (УУ), которое организует (координирует) выполнение операций, задаваемых в программе; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), состоящее из некоторого количества ячеек и предназначенное для временного хранения программ и данных; внешние, или периферийные, устройства, предназначенные для ввода-вывода информации (программ, исходных данных и результатов). В современных компьютерах АЛУ и УУ, как правило, объединяются в одно устройство - центральный процессор (ЦП).

79 Общая организация компьютера, т.е. его основные устройства и связи между ними, показаны на схеме

80 ЭНИАК Дж. Мочли и П. Эккерт, обиженные тем, что в отчёте Принстонского университета они не фигурировали и их решение располагать программы в оперативной памяти стали приписывать Дж. Нейману, решили взять патенты на ЭНИАК Однако в этом им было отказано. Была обнаружена информация о том, что еще в годах работавший в сельскохозяйственном училище штата Айова профессор математики Джон Атанасов ( ), болгарин по происхождению, вместе со своим помощником Клиффордом Бери разработал макет специализированной цифровой вычислительной машины (с использованием двоичной системы исчисления) для решения систем алгебраических уравнений. Макет содержал 300 электронных ламп, имел память на конденсаторах. Таким образом, пионером ламповой техники в области компьютеров оказался Атанасов

81 Что касается хранения программ в оперативной памяти и теоретического обоснования основных свойств современных компьютеров, то и здесь Дж. Мочли и П. Эккерт не были первыми. Еще в 1936 г. об этом написал Алан Тьюринг ( ) – гениальный, математик, опубликовавший тогда свою замечательную работу "О вычислимых числах" (в 24 года, еще будучи студентом Кембриджского университета) в которой описал гипотетическое (существующее только в воображении) устройство, впоследствии названное машиной Тьюринга. Машина Тьюринга состояла из бесконечной бумажной ленты, поделенной на клетки, и головки, которая, продвигаясь вдоль ленты, могла считывать и обрабатывать символы, записанные в клетках ленты. На каждом шаге вычислений следующее действие машины полностью определялось ее текущим состоянием и символом, который в данный момент считывается головкой. Таким образом, в гипотетической машине Тьюринга были предвосхищены некоторые черты современных компьютеров (например, бесконечную ленту с клетками можно рассматривать как своеобразную память, символы на этой ленте - как программу, а обрабатывающую головку - как прообраз центрального процессора). Однако в практическом плане Дж. Мочли и П. Эккерт действительно оказались первыми, кто, поняв целесообразность хранения программы в оперативной памяти машины (независимо от А. Тьюринга)

82 Проект Эдвак так и не был завершен в силу ряда обстоятельств (в частности, из-за разногласий, возникших между Джоном фон Нейманом и Мочли и Экертом по поводу авторских прав на идеи, представленные в отчете). Группа специалистов, работавших над созданием компьютера, распалась. Мочли и Экерт организовали собственную компанию с целью создания универсального компьютера для широкого коммерческого применения. УНИВАК К сожалению, разработка машины задержалась, и она была введена в эксплуатацию только в 1951г. УНИВАК (универсальный автоматический компьютер), в котором были реализованы все принципы архитектуры фон Неймана. Юнивак-1 (1951 г.) представлял собой электронное вычислительное устройство с хранимыми в памяти программами, которые вводились туда уже не с перфокарт, а с магнитной ленты, что обеспечивало высокую скорость чтения и записи информации.

83 В это время в Англии уже два года работала ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой. Дело в том, что в 1946 г. в разгар работ по ЭДВАК Дж. Мочли прочитал курс лекций по принципам построения ЭВМ в Пенсильванском университете. Среди слушателей оказался молодой ученый Морис Уилкс (родился в 1905 г.) из Кембриджского университета. ЭДСАК Вернувшись в Англию, талантливый молодой ученый сумел за очень короткий срок создать ЭВМ ЭДСАК (электронный компьютер на линиях задержки) последовательного действия с памятью на ртутных трубках с использованием двоичной системы исчисления и хранимой в оперативной памяти программой. В 1949 г. машина заработала. Так М. Уилкс оказался первым в мире, кто сумел создать ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой. В 1951 г. он же предложил микропрограммное управление операциями.

84 Таким образом, первым компьютером, обладающим всеми компонентами современных машин, была английская машина ЭДСАК, построенная под руководством Мориса Уилкса в Кембриджском университете в 1949 г. ЭДСАК стал прототипом серийной коммерческой ЭВМ ЛЕО (1953 г.)

85 В 1995 г. американский профессор информатики Университета штата Вирджиния Джон Ли опубликовал книгу "Компьютерные пионеры". В число пионеров он включил тех, кто внес существенный вклад в развитие технических средств, программного обеспечения, методов вычислений, теорию искусственного интеллекта и др., за время от появления первых примитивных средств обработки информации до наших дней К сожалению, в числе 249 компьютерных пионеров мира, упомянутых в книге, лишь двое из бывшего Советского Союза – В.М. Глушков и А.П. Ершов, что далеко не соответствует действительности

86 В 1948 году был создан проект автоматической цифровой вычислительной машины с жестким программным управлением. Его авторами были Брук и его молодой коллега Башир Искандарович Рамеев, в будущем создатель легендарных советских ЭВМ серии «Урал» В конце 1948 года Сергей Александрович Лебедев, в то время директор Института электротехники АН Украины, начинает работу над малой электронной счетной машиной (МЭСМ), которая всего через два года начнет с успехом решать сложные вычислительные задачи. Продумывая проект новой машины, Лебедев независимо от Джона фон Неймана обосновывает принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой, которые будут реализованы в МЭСМ Первым отечественным компьютером является МЭСМ (малая электронная счетная машина), выпущенная в 1951 г. под руководством Лебедева и содержащая 600 электрических ламп. Её номинальное быстродействие 50 операций в секунду

87 В 1952 году была запущена первая из машин серии БЭСМ (большая электронная счетная машина). Быстродействие первой БЭСМ составляло 2 тыс. операций в секунду. Вначале БЭСМ-1 работала на ртутных линиях задержки (как и английский Эдсак), а затем на ней была установлена память на ферритовых сердечниках и внешняя память на магнитных барабанах. Это позволило поднять быстродействие машины до 8 тыс. операций в секунду. Развитие серии БЭСМ завершилось созданием в 1966 году транзисторной модели машины БЭСМ-6 с быстродействием 1 млн. операций в секунду. По техническим характеристикам и архитектурным решениям эта машина не уступала лучшим зарубежным компьютерам того времени.

88 Помимо упомянутых выше машин серии БЭСМ, в гг. в бывшем СССР были созданы и серийно выпускались большие ЭВМ типа Урал (создана под руководством Б.И. Рамеева, г. Пенза) и Минск (В.В. Пржиелковский, г.Минск), а также мини-ЭВМ серии Наири (Г.Е. Овсепян, г. Ереван) и Мир (В.М. Глушков, г. Киев) [13]. Из отечественных разработок более позднего периода отметим высокопроизводительный многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) Эльбрус (В.С. Бурцев, г. Москва), в основе которого первоначально лежал центральный процессор БЭСМ-6.

89 К сожалению, в последующие годы у нас стала преобладать политика копирования зарубежных образцов ВТ, что в значительной степени способствовало остановке в развитии и все возрастающему отставанию в компьютерной области от США, Японии и стран Западной Европы. Кроме того, началось сказываться несовершенство отечественных технологических разработок и линий по производству микроэлектронных компонентов (элементной базы), что не позволяло на равных конкурировать с ведущими зарубежными фирмами.

90 13 сентября 1956 года корпорация IBM начала поставки компьютера RAMAC 305 с первым в мире ЗУ этого типа (на фото). Информация записывалась на пятидесяти алюминиевых дисках диаметром 24 дюйма, покрытых с обеих сторон оксидом железа. При весе 971 кг суммарный объем памяти нового устройства составлял всего лишь 4,4 мегабайта. Думаю, что на мировом рынке мы найдем спрос для пяти компьютеров.Думаю, что на мировом рынке мы найдем спрос для пяти компьютеров. Thomas Watson, директор компании IBM, 1943 г. Thomas Watson, директор компании IBM, 1943 г.

91 Трагическая гибель космического челнока Columbia, унесшая жизни семерых астронавтов, получила неожиданное продолжение 5 лет спустя. Челнок вез данные о ценном научном эксперименте (оценке текучести ксенона в условиях невесомости). Часть информации была заранее отправлена по радио, остатки должны были прибыть на Землю на обычном жестком диске. 340-мегабайтный Marathon производства Seagate ничем не отличался от своих земных аналогов, хоть в целях повышения ударостойкости он и был помещен в металлический контейнер. В числе прочих обломков оплавленный винчестер был извлечен поисковой группой из русла пересохшей речки. Полгода он пролежал в ангаре, после чего в NASA рискнули и отдали диск специалистам по восстановлению данных На все реанимационные манипуляции у специалистов ушло только двое суток. Удалось извлечь 99% записанных данных.

92 «Ни у кого не может возникнуть необходимость иметь компьютер в своем доме» «Ни у кого не может возникнуть необходимость иметь компьютер в своем доме» Ken Olson, основатель и президент Digital Equipment Corporation, 1977 г.

93 Электронные лампы выделяли большое количество тепла, поглощали много электроэнергии, были громоздкими, дорогими и ненадежными. Первый шаг к уменьшению размеров и цены компьютеров стал возможен с изобретением транзисторов Транзистор был изобретен в 1948 году.

94 В американской фирме Bell Laboratories физики Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин впервые создали транзистор. За это достижение им была присуждена Нобелевская премия. Через 10 лет, в 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В фирме Texas Instruments он создал первую интегральную схему.

95 Intel В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами На срезе человеческого волоса, площадью около 2700 квадратных микрон, сегодня можно разместить пять тысяч транзисторов

96 IBM К середине 60-х годов компьютеры, выпущенные фирмой IBM, составляли около 80 % всего парка вычислительных машин США и Западной Европы. В 1964 году фирма IBM выступила с новой стратегической линией, заявив о намерении создавать семейства совместимых компьютеров. В рамках одного семейства все компьютеры должны придерживаться общих архитектурных принципов и быть совместимыми по системе команд. В ходе выполнения новой стратегической программы были созданы два семейства компьютеров – System 360 и System 370, которые объединяли в своем составе несколько десятков моделей компьютеров, различающихся как по цене, так и по производительности. Выпуск широкой номенклатуры компьютеров, работающих с одними и теми же программными средствами, оказал существенное влияние на информатизацию всего мирового сообщества.

97 Интересно, что даже в наще время, космические корабли США управляются компьютерами с процессорами архитектуры System 370, выполненных в интегральном исполнении.

98 23 января 1959 года: Роберт Нойс, сооснователь компании Fairchild Semiconductor, придумал то, что потом стало называться микросхемой, микрочипом или интегральной схемой. За полгода до него практически идентичное устройство придумал другой инженер - Джэк Килби, сотрудник Texas Instruments. Килби, опираясь на разработанный Куртом Леховеком (Kurt Lehovec) принцип изоляции электронных компонентов p-n-переходами, в июле 1958 года разработал изначальную концепцию, а 12 сентября представил первую работоспособную модель интегральной микросхемы. Вид у того прототипа был несколько страшноватый. Килби неоднократно потом замечал, что если бы он знал, что впервые показывает устройство, на котором следующие полстолетья будут держаться все информационные технологии, он бы, конечно, сделал её покрасивее. В первой реализации Килби это выглядело как германиевая полоска 7/16 на 1/16 дюйма (т.е. примерно 11 на 1,5 мм). Она содержала один-единственный транзистор, несколько резисторов и конденсатор. Примитивно, но свою пробную задачу – вывести синусоидальную волну на экран осциллографа - она выполнила.

99 В патентной заявке, которую Джэк Килби подал только через полгода, 6 февраля 1959 года, он описал новое устройство так: "объект из полупроводникового материала... где все компоненты электронной схемы полностью интегрированы". В 2000 году он получил Нобелевскую премию в области физики за своё изобретение - точнее, за свой вклад в изобретение интегральной схемы. Потому что, как уже сказано, он был не единственный. Роберт Нойс выдвинул собственную идею интегрированной микросхемы, причём ему удалось решить целый ряд практических проблем, которые не поддались Килби. И именно Нойс придумал использовать кремний, в то время как Килби использовал для своей микросхемы германий. Что характерно, патенты они получили оба в одном и том же году м. Между Fairchild Semiconductor и TI началось противостояние, закончившееся, впрочем, мирным договором и созданием совместной взаимовыгодной лицензией на производство чипов. С 1961 года Fairchild Semiconductor начала выпускать интегральные схемы в свободную продажу. Новые устройства моментально нашли применение в производстве калькуляторов и компьютеров - их стали использовать вместо отдельных транзисторов, что позволило значительно уменьшить размеры вычислительных устройств, одновременно повысив их производительность. В 1968 году Нойс и Мур ушли из Fairchild Semiconductors и основали новую компанию - она называется Intel.

100 В 1971 г. был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру - фирма Intel выпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004 Уже через год был выпущен процессор Intel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника В 1976 г. был выпущен первый персональный компьютер фирмы Apple, который представлял собой деревянный ящик с электронными компонентами

101 В 1976 г. Студенты Стив Возняк и Стив Джобс, устроив мастерскую в гараже, реализовали компьютер Apple-1, положив начало корпорации Apple.

102 История персональных компьютеров началась 29 июня 1975 года - в этот день Стив Возняк напечатал первые несколько символов на клавиатуре и увидел их на экране прямо перед собой. Два Стива, Джобс и Возняк, познакомились на одном из заседаний знаменитого Homebrew Computer Club, где собирались люди, интересующиеся компьютерами. "Я был застенчивым и считал, что очень мало понимаю в современных компьютерных разработках", - пишет Возняк. Но его знаний хватило, чтобы создать первый персональный компьютер Apple I буквально на коленке, в гараже родителей Джобса. Детали для первой партии в двести штук были куплены на деньги, которые друзья собрали по родственникам и знакомым.

103 "Многие думают, что первый персональный компьютер изобрели мы со Стивом Джобсом. На самом деле я сделал это один. Джобс занимался продажами и маркетингом". В 1977 году на рынок выходит модель Apple II, которая быстро завоевала популярность в корпоративной среде, благодаря прекрасным техническим характеристикам (цветной экран, пятидюймовый флоппи-дисковод) и отличному пакету VisiCalc, прародителю Excel, превратившему компьютер из игрушки для энтузиастов в приносящий прибыль бизнес-инструмент. Уже тогда Apple начала продавать не просто компьютерное железо, а готовые продукты. Apple Штат сотрудников Apple увеличивался, продажи росли, но Возняк избегал руководящих постов и продолжал работать вместе с простыми инженерами. В конце концов ему стало неинтересно в большой компании, и в 1985 году он покидает Apple.

104 В 1977 году Commodore выпустила свой РЕТ (персональный электронный делопроизводитель) Появление в середине 1981 года Commodore 64 имело эффект разорвавшейся бомбы. Спрос на компьютеры рос не по дням, а по часам, и к моменту прекращения производства было распродано больше 22 млн. экземпляров устройства (С64 попал в книгу рекордов Гиннесса в качестве "самой продаваемой модели персонального компьютера в истории").

105 На момент поступления С64 в продажу во второй половине 1982 года основными конкурентами устройства были компьютеры Atari 800 и Apple II. Однако первый был очень дорог в производстве, а у второго характеристики были хуже. К слову о характеристиках. В первой редакции Commodore 64 использовался процессор MOS6510 c частотой 0,9 или 1,02 МГц. Объем оперативной памяти составлял 64 килобайта; правда, мог расширяться путем установки специальных карт. Кроме того, С64 был оснащен композитным видеовыходом, что позволяло применять в качестве монитора обычный телевизор

106 Вскоре к производству ПК присоединилась и фирма IBM. В 1981 г. она выпустила первый компьютер IBM PC. Благодаря принципу открытой архитектуры этот компьютер можно было самостоятельно модернизировать и добавлять в него дополнительные устройства, разработанные независимыми производителями

107 По прошествии отпущенных десяти лет, Гордон Мур, выступая уже от имени президента компании Intel, которую они с товарищем основали в конце 60-х, внёс в текст своего наблюдения поправку, увеличив период необходимый для удвоение числа элементов до двух лет. В таком виде закон Мура дошёл до наших дней. 19 апреля 1965 года в американском журнале Electronics Magazine была опубликована статья тогда мало кому известного химика и предпринимателя, сооснователя компании Fairchild Semiconductor, Гордона Мура. Редакция заказала автору обзор текущего состояния микроэлектронной индустрии и Мур, обрисовав картину в целом, дополнил её подмеченной им интересной зависимостью: число элементов на микрочипах с наименьшей удельной стоимостью удваивается приблизительно каждый год.

108 Каждые два года технологические возможности микроэлектроники удваиваются Если действие закона Мура сохранится, то через сто лет компьютеры станут в 74 квинтиллиона раз быстрее

109 «Путем усовершенствования методов производства можно добиться сокращения в 10 раз стоимости вычислительной машины за каждое десятилетие. При этом вычислительная машина, которая сейчас стоит один миллион долларов, стоила бы в 1985 г. десять тысяч долларов, а к 1995 г. - всего одну тысячу долларов» (1965 г.) «Путем усовершенствования методов производства можно добиться сокращения в 10 раз стоимости вычислительной машины за каждое десятилетие. При этом вычислительная машина, которая сейчас стоит один миллион долларов, стоила бы в 1985 г. десять тысяч долларов, а к 1995 г. - всего одну тысячу долларов» (1965 г.) Дальнейшая аппроксимация подсказывает цифру 100 долларов в 2005 году. Дальнейшая аппроксимация подсказывает цифру 100 долларов в 2005 году.

110 9 декабря 1968 года американский изобретатель Дуглас Энгельбарт на конференции в Сан-Франциско показал миру новый способ взаимодействия с компьютером при помощи манипулятора, передвигаемого по горизонтальной поверхности. Настоящее признание к выдающемуся изобретателю Дугласу Энгельбарту, которому в январе следующего года исполнится 84 года, пришло спустя почти 30 лет в 1998 году, когда ему была присуждена премия Lemelson- MIT Prize (учреждена для награждения за выдающиеся изобретения; в денежном эквиваленте $500 тыс.). Первый действующий прототип мышки был сконструирован по его заказу инженером Биллом Инглишем (Bill English) в 1964-м году. Он представлял собой небольшую деревянную коробку с кнопкой. В коробке располагались два перпендикулярно размещенных колеса.

111 В лаборатории Media Lab Массачусетского технологического института, был разработан стодолларовый ноутбук для детей К концу 2008 года планировалось выпустить порядка 5-10 миллионов таких компьютеров