История развития вычислительной техники

История развития вычислительной техники

Ручной этап

Первым счётным средством для человека были его пальцы . Этот инструмент всегда под рукой!

Применялись и другие способы счёта.

Ручной этап

В V веке нашей эры в Греции и Египте получил распространение абак . Переводится он как «счётная доска». Слово это греческое и означает буквально «пыль». При чём тут пыль? Очень просто: на специальной доске в определённом порядке раскладывались камешки, а чтобы они не скатывались, доска покрывалась слоем песка или пыли.

В последствии вместо пыли на доске выдалбливали желобки, по которым перемещали камешки.

абак

Суань-пань

Суань-пань — китайская семикосточковая разновидность абака (Счёты).

Впервые упоминается в 190 год . Современный тип этого счётного прибора был создан позднее, по-видимому, в XII столетии. Суань-пань представляет собой прямоугольную раму, в которой параллельно друг другу протянуты проволоки или верёвки 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 (косточек), в меньшем («небо») — по два. Проволоки соответствуют десятичным разрядам.

Суань-пань изготовлялись всевозможных размеров, вплоть до самых миниатюрных - в коллекции Перельмана имелся привезённый из Китая экземпляр в 17 мм длины и 8 мм ширины.

Китайцы разработали изощрённую технику работы на счётной доске. Их методы позволяли быстро производить над числами все 4 арифметические операции, а также извлекать квадратные и кубические корни

Соробан

Соробан  — традиционные счёты. Широко использовались в Японии начиная с XVI века, попав туда из Китая.

Прямоугольная рама содержит до 23—27 вертикальных палочек . На каждой палочке по пять косточек, разделённых поперечной полосой — над полосой одна косточка, под полосой — четыре. Существует так же вариант соробана с 5 косточками под полосой.

Соробан является самым быстрым механическим счётным устройством в мире и неотъемлемой частью японской культуры.

Русские счёты

Русские счёты  — простое механическое устройство для произведения арифметических расчётов, являются одним из первых вычислительных устройств. Счёты представляют собой раму с нанизанными на спицы костяшками, обычно по 10 штук.

Ручной этап

Греческо-египетский абак

Китайский

суань-пань

Русские счеты

Японский соробан

Ручной этап

СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО НЕПЕРА

В начале 17 века шотландский математик Джон Непер изобрел математический набор, состоящий из брусков с нанесенными на них цифрами от 0 до 9 и кратными им числами. Для умножения какого-либо числа два бруска располагали рядом так, чтобы цифры на торцах составляли это число. На боковых сторонах брусков после несложных вычислений можно увидеть ответ.

Джон Непер

Ручной этап

ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ЛИНЕЙКА

• Логарифмическая линейка была изобретена в 1622 г английским математиком-любителем Уильямом Отредом.
• Логарифмическая линейка — инструмент для несложных вычислений, с помощью которого операции над числами (умножение, деление, возведение в степень, извлечение корня) заменяются операциями над логарифмами этих чисел.
• Логарифмическая линейка — простой и удобный счетный инструмент для инженерных расчетов. В конце 20 века логарифмические линейки были вытеснены инженерными электронными калькуляторами.

Механический этап

(нач.XVIIв.-кон.XIXв.)

Элементная база механических устройств –

зубчатые колеса и валики.

Появившиеся на этом этапе средства механизировали отдельные операции при проведении расчетов.

Механический этап

Проект одной из первых механических суммирующих машин был разработан немецким ученым

Вильгельмом Шиккардом.

Эта шестиразрядная машина была построена предположительно в 1623 году.

Однако это изобретение оставалось неизвестным до середины двадцатого столетия, поэтому никакого влияния на развитие вычислительной техники

не оказало.

Вильгельм Шиккард

Механический этап

Вильгельм Шиккард

«Считающие часы» - первый механический калькулятор, умевший выполнять четыре арифметических действия. Считающими часами устройство было названо потому, что как и в настоящих часах работа механизма была основана на использовании звёздочек и шестерёнок. Практическое использование это изобретение нашло в руках друга Шикарда, философа и астронома Иоганна Кеплера 

Механический этап

Суммирующая машина Паскаля

Блез Паскаль

• Француз Блез Паскаль начал создавать суммирующую машину «Паскалину» в 1642 г. в возрасте 19 лет, наблюдая за работой своего отца, который был сборщиком налогов и был вынужден часто выполнять долгие и утомительные расчёты,
• В 1645 году было налажено серийное производство первой механической счетной машины (действия + и -) АРИФМОМЕТР.
• С ее помощью можно было складывать числа, вращая колесики с делениями от 0 до 9, связанные друг с другом. Были отдельные колесики для единиц, десятков, сотен.

Механический этап

Суммирующая машина Паскаля

Блез Паскаль

Изобретенный Паскалем принцип связанных колес стал основой для вычислительных устройств следующих трех столетий. Несмотря на вызываемый ею всеобщий восторг машина не принесла богатства своему создателю. Сложность и высокая стоимость машины в сочетании с небольшими вычислительными способностями служили препятствием её широкому распространению

Механический этап

Калькулятор Лейбница

Готфрид Вильгельм фон Лейбниц

В 1673 году Лейбниц изготовил механический калькулятор, в частности, чтобы облегчить труд своего друга астронома Христиана Гюйгенса.

В машине Лейбница использовался принцип связанных колец суммирующей машины Паскаля, но Лейбниц ввел в нее подвижный элемент, позволивший ускорить повторение операции сложения, необходимое при перемножении чисел. Вместо колесиков и приводов в машине Лейбница находились цилиндры с нанесенными на них цифрами. Каждый цилиндр имел девять рядов выступов или зубцов.

Механический этап

Арифмометры

Первый арифмометр

Арифмометр «Феликс» (русская конструкция)

Арифмометр Resulta

Механический этап

1804 г. – перфокарты, автор Жан Мари Жаккард

Ткацкий станок Жккарда с перфокартами. Оставался один шаг до программного управления вычислительных операций

Механический этап

Аналитическая машина Бэббиджа

Английский математик и изобретатель Чарльз Беббидж

Бэббидж в 1834 году задумался о создании программируемой вычислительной машины, которую он назвал аналитической (прообраз современного компьютера). Архитектура современного компьютера во многом схожа с архитектурой аналитической машины. Именно эта машина стала делом его жизни и принесла посмертную славу. Основоположник программирования.

Механический этап

Из-за сложности и механического износа деталей проект Бэббиджа, опережавший технические возможности своего времени, так и остался нереализованным.

Однако программы для этой машины были написаны. Их составила в 1846 году Ада Лавлейс – дочь великого английского поэта Джорджа Байрона. Она считается первой женщиной-программистом. В её честь назван язык программирования АДА.

Электромеханический этап

(кон.XIX в.- сер.XX в.)

Элементная база – реле

Электромеханический этап

Табулятор Холлерита

В 1888 году Холлерит сконструировал электромеханическую машину, которая могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. Эта машина, названная табулятором, состояла из реле, счетчиков, сортировочного ящика.

В 1890 году изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Успех вычислительных машин с перфокартами был феноменален. То, чем за десять лет до этого 500 сотрудников занимались в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 вычислительных машинах за 4 недели.

Электронный этап

(сер. XX в. по настоящее время)

ЭПОХА ЭВМ

Электронный этап

Первое поколение ЭВМ 1946 — 1953 гг.

• Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач.
• К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, “Урал-1”, “Урал-2”, “Урал-3”, M-20, "Сетунь", БЭСМ-2, "Раздан".
• Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2—3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2 КВ .

Электронные лампа

Электронный этап

Первое поколение ЭВМ 1946 — 1953 гг.

МЭСМ-1

БЭСМ-2

Сетунь

Электронный этап

Перфокарта

Электронный этап

ENIAC

• ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — электронный числовой интегратор и вычислитель), ЭНИАК — первая в мире ЭВМ, созданная в США в 1946 году.
• Вес машины составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади.
• Комплекс включал 17 468 электронных ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 10 тысяч конденсаторов, 70 тысяч резисторов и около 5 миллионов ручных переключателей. Оперативная память была реализована на электронных лампах и вмещала 20 десятичных слов. Производительность составляла 300 умножений или 5000 сложений в секунду.
• Ввод/вывод данных осуществлялся через перфокарты, а программирование — путём ручной установки переключателей в нужные положения. Для того чтобы задать новую программу, требовались недели.
• Благодаря ENIAC компьютерный язык получил новый термин. Дело в том, что лампы часто перегорали из-за жучков, которые заползали внутрь системы, привлеченные теплом и свечением. Термин «жучки» (bugs), под которым подразумевают ошибки в программных и аппаратных средствах компьютеров, возник именно тогда.
• ЭНИАК существовал в единственном экземпляре и никогда не был повторен.

Электронный этап

ENIAC

Электронный этап

Второе поколение ЭВМ 1953 — 1959 гг.

• Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы.
• Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность.
• С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д.
• Именно в этот период возникла профессия специалиста по информатике, и многие университеты стали предоставлять возможность получения образования в этой области.

Полупроводник

Электронный этап

Второе поколение ЭВМ 1953 — 1959 гг.

БЭСМ-6

Минск

Электронный этап

Перфолента

Электронный этап

Третье поколение ЭВМ 1959 — 1970 гг.

• Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.).
• Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

Электронный этап

Третье поколение ЭВМ 1959 — 1970 гг.

Единая система ЭВМ (ЕС ЭВМ)

IBM-360

Электронный этап

Магнитная лента

Электронный этап

Четвертое поколение ЭВМ 1970 г — …

• Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту.
• Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости.

Электронный этап

ЕС ЭВМ

Процессор

Дисковод

Пульт управления

Накопитель

Электронный этап

Дискеты

5,25 дюймов

8 дюймов

Электронный этап

В 1974 году несколько фирм объявила о создании на основе микропроцессора Intel-8008 компьютера, т.е. устройства выполняющего те же функции, что и большая ЭВМ.

В начале 1975 года появился первый коммерчески распространенный компьютер, построенный на основе микропроцессора Intel - 8080.

Apple 1 - один из первых персональных компьютеров (1976)

Альтаир 8800

Электронный этап

Первые комплектные компьютеры

Apple 3

Apple 2

Электронный этап

Портативные персональные компьютеры

• Портативные персональные компьютеры (переносные компьютеры) — компьютеры, имеющие небольшие габаритные размеры и вес, совмещающие в себе как внутренние элементы системного блока, так и устройства ввода-вывода.

Первым портативным персональным компьютером называют Osborne-1 (1981). Его процессор ZiLOG Z80A, 64 Кбайт оперативной памяти, клавиатура, модем, два дисковода 5,25-дюйма помещались в складном чемоданчике. Все это весило свыше 10 кг.

Электронный этап

IBM PC

• В 1980 году руководство IBM приняло решение о создании персонального компьютера. При его конструировании был применен принцип открытой архитектуры: составные части были универсальными, что позволяло модернизировать компьютер по частям.
• Появление IBM PC в 1981 году породило лавинообразный спрос на персональные компьютеры, которые стали теперь орудием труда людей самых разных профессий. Наряду с этим возник гигантский спрос на программное обеспечение и компьютерную периферию. На этой волне возникли сотни новых фирм, занявших свои ниши компьютерного рынка.

Электронный этап

Современные носители информации

Дискета 3,5 дюйма

Жесткий диск

Flash-диск

CD- и DVD-диски

Поколения компьютерной техники

Поколение

1

Годы применения

2

Элементная база

3

Кол-во в мире

4

Объем оперативной памяти

5

Быстродействие

(опер. в сек.)

Носители информации