Лекция 3 История развития ЭВМ
| Вид материала | Лекция |
- Лекция Программное обеспечение ЭВМ. Классификация и развитие, 218.8kb.
- Лекция Развитие компьютерной техники, 430.69kb.
- 1 История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация Развитие, 1329.92kb.
- Программа для поступающих на Направления подготовки бакалавров 231000 «Программная, 191.41kb.
- Программы общего назначения в решении медицинских задач. История развития средств вычислительной, 59.78kb.
- Лекция История развития баз данных, 160.99kb.
- Лекция Введение в дисциплину Характеристики сетей ЭВМ, 384.76kb.
- Лекция № Тема: история ЭВМ, 100.58kb.
- Малых ЭВМ (СМ эвм), 153.2kb.
- Лекция первобытная культура генезис культуры, 4210.47kb.
Лекция 3
История развития ЭВМ
Всякая новая техника создается, когда возникает большая общественная потребность в ней. К середине нашего века научно-технический прогресс привел к необходимости облегчить труд ученых и инженеров, ускорить выполнение громоздких расчетов и повысить их точность. Автоматизация вычислений, создание мощного, быстродействующего и точного электронного арифмометра -- вот о чем думали специалисты -- творцы первых ЭВМ. Никто в те далекие теперь годы и не помышлял о будущем информационном перевороте; решалась скромная, на первый взгляд чисто техническая задача. Да и возможности первых образцов вычислительных машин оказались небольшими.
Еще в годы второй мировой войны в США была собрана из обычных электромагнитных реле, которых тогда были тысячи на любой телефонной станции, вычислительная машина "Марк-1". Считала она в привычной десятичной системе счисления -- телефонные реле имели как раз десять позиций своих контактов. Работала машина неторопливо -- пока реле отщелкают свое, можно было вручную все посчитать. Поэтому вскоре после войны появились машины на электронных лампах: в США -- ENIAC, а в СССР -- МЭСМ (малая электронно-счетная машина), которую создал коллектив под руководством С.А. Лебедева. Ламповые ЭВМ уже оказались в состоянии выполнять сотни и тысячи арифметических или логических операций за одну секунду. Они могли обеспечить высокую точность вычислений. Человек уже не мог соперничать с такой машиной.
Жизнь первого поколения ЭВМ оказалась короткой -- около десяти лет. Электронные лампы грелись, потребляли много электроэнергии, были громоздки (так, например, машина ENIAC весила 30 тонн, имела 18 тысяч электронных ламп и потребляла 150 киловатт). И что еще хуже -- часто выходили из строя. Над компьютерщиками продолжали посмеиваться: чтобы сложить, скажем, два числа, требовалось написать программу из многих машинных команд. Например, такую: "Ввести в машину первое слагаемое; ввести второе; переслать из памяти первое слагаемое в арифметическое устройство (arithmetic unit); переслать в арифметическое устройство второе слагаемое и вычислить сумму; переслать результат в память; вывести это число из памяти машины и напечатать его". Каждую команду и оба слагаемых "набивали" на перфокарты и только потом вводили колоду перфокарт в компьютер и ждали, когда протарахтит печатающее устройство (printing device) и на выползающей из него бумажной ленте будет виден результат -- искомая сумма.
В конце пятидесятых -- начале шестидесятых годов на смену электронной лампе пришел компактный и экономичный прибор -- транзистор (transistor). Компьютеры сразу стали производительнее и компактнее, уменьшилось потребление электроэнергии. ЭВМ второго поколения "научились" программировать сами для себя. Появились системы автоматизации программирования, состоящие из алгоритмических языков (algorithmic language) и трансляторов (translator) для них. Теперь пользователь изучал язык ЭВМ, приближенный к языку научных, инженерных или экономических расчетов. Например, Фортран или Алгол-60.
Программа, написанная на известном машине языке, переводилась на язык команд автоматически, с помощью программы-переводчика. Такие программы называли трансляторами, а процесс перевода -- трансляцией. Транслятор не только переводил программу с алгоритмического языка на язык команд, но и проверял грамотность составленной пользователем программы, выявлял и классифицировал ошибки, давал советы по их устранению.
Прошло всего 7--8 лет, и это поколение буквально вытолкнули машины следующего, третьего поколения. Перевод вычислительной техники на интегральные микросхемы серьезно удешевил ее, поднял возможности и позволил начать новый этап ее практического применения. Компьютеры вторглись -- уже не штучно, а в массовом порядке -- практически во все сферы науки, экономики, управления.
Развитие микроэлектроники позволило создать и освоить технологию интегральных схем с особо большой плотностью компоновки. На одном кристалле размером меньше ногтя стали размещать не десятки и сотни, а десятки тысяч транзисторов и других элементов. Большие интегральные схемы (very large scale integration) составили техническую основу, элементную базу ЭВМ четвертого поколения. Их производительность возросла фантастически -- до сотен миллионов операций в секунду.
Подлинный переворот в автоматике и управлении произвели появившиеся в семидесятые годы микропроцессоры и микро-ЭВМ -- сверхминиатюрные изделия вычислительной техники. Малый вес и габариты, ничтожное электропотребление -- все это позволило встраивать "монолитные" микро-ЭВМ и микропроцессорные наборы непосредственно в средства связи, машины, механизмы, приборы и другие технические устройства, чтобы наилучшим образом управлять их работой и контролировать ее.
ЭВМ третьего-четвертого поколения стали многоязычными и многопрограммными: они получили возможность вести диалог со многими пользователями одновременно и решать задачи, запрограммированные на разных языках.
Основное направление в развитии современных компьютеров (пятого и шестого поколения) -- разработка машины, более похожей на человека по способам ввода и хранения информации и методам решения задач. Различные области информатики занимаются изучением этих проблем -- задач искусственного интеллекта (artificial intelligence), экспертных систем (expert systems) и представления информации (information presentation).
Проследим историю возникновения компьютера от древних времен до сегодняшнего дня.
Первым счетным устройством, известным еще задолго до нашей эры, был абак. Известно несколько разновидностей абака: греческий, египетский и римский абак, китайский суан-пан и японский соробан.
А
бак, первое счетное устройство, был известен еще задолго до нашей эры. Абак служил не столько для облегчения собственно вычислений, сколько для запоминания промежуточных результатов. Известно несколько разновидностей абака: греческий (египетский) абак в виде дощечки, на которой проводили линии и в полученные колонки клали камешки; китайский суан-пан и японский соробан с шариками, нанизанными на прутики. Русский абак — счеты — появились приблизительно в 16 или 17 веке. Они стоят на особом месте, так как используют десятичную, а не пятеричную систему счисления, как все остальные абаки. Основная заслуга изобретателей абака – создание позиционной системы представления чисел.Счетное устройство Непера
Непер (Нейпир; Napier) Джон (1550-1617), шотландский математик, изобретатель логарифмов.
Потомок старинного воинственного шотландского рода. Изучал логику, теологию, право, физику, математику, этику. Увлекался алхимией и астрологией. Изобрел несколько полезных сельскохозяйственных орудий. В 1590-х годах пришел к идее логарифмических вычислений и составил первые таблицы логарифмов, однако свой знаменитый труд «Описание удивительных таблиц логарифмов» опубликовал лишь в 1614 году. В конце 1620-х годов была изобретена логарифмическая линейка, счетный инструмент, использующий таблицы Непера для упрощения вычислений. С помощью логарифмической линейки операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел.
В
1617 году, незадолго до своей смерти, Непер изобрел математический набор, призванный облегчить арифметические вычисления. Набор состоял из брусков с нанесенными на них цифрами от 0 до 9 и кратными им числами. Для умножения какого-либо числа бруски располагали рядом так, чтобы цифры на торцах составляли это число. Ответ можно было увидеть на боковых сторонах брусков. Помимо умножения, палочки Непера позволяли выполнять деление и извлечение квадратного корня.Проект одной из первых механических суммирующих машин был разработан немецким ученым Вильгельмом Шиккардом. Эта 6-разрядная машина была построена предположительно в 1623 году. Описание машины Шиккарда, к сожалению, оказалось утраченным во время Тридцатилетней войны. Создал также первый механический планетарий, демонстрирующий положение Солнца, Земли и Луны согласно системе Коперника. Это изобретение оставалось неизвестным до середины двадцатого столетия, поэтому никакого влияния на развитие вычислительной техники не имело.
Г
отфрид Вильгельм фон Лейбниц в 1673 году сконструировал машину «четырех действий», которая выполняла сложение, вычитание, умножение и деление и извлечение квадратного корня. В отличие от Паскаля Лейбниц использовал в своей машине не колесики и приводы, а цилиндры с нанесенными на них цифрами. Специально для нее Лейбниц впервые применил двоичную систему счисления, использующую вместо обычных для человека десяти цифр две: 0 и 1.Лейбниц (Leibniz) Готфрид Вильгельм (1 июля 1646, Лейпциг — 14 ноября 1716, Ганновер), немецкий ученый (философ, математик, физик, языковед), политический деятель и дипломат. Предвосхитил принципы современной математической логики («Об искусстве комбинаторики», 1666). Один из создателей дифференциального и интегрального исчислений. Создал первую механическую счетную машину, способную производить сложение, вычитание, умножение и деление. Независимо от Ньютона создал дифференциальное и интегральное исчисление и заложил основы двоичной системы счисления.
Окончив Лейпцигский университет, куда поступил в возрасте 15 лет, Лейбниц долгие годы провел на службе у разных немецких князей. В 1766 в двадцатилетнем возрасте он разработал общий метод позволяющий свести любую мысль к точным формальным высказываниям. Таким образом, Лейбниц стал основателем формальной математической логики. Предложив двоичную систему счисления, ученый наделял ее мистическим смыслом: цифру 1 он ассоциировал с Богом, а 0 с пустотой. Лейбниц предположил, что двоичная система может стать универсальным логическим языком.
Лейбниц хотел выделить простейшие понятия, с помощью которых можно бы сформулировать понятия любой сложности.
В 1804 году французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар сконструировал ткацкий станок для выработки крупноузорчатых тканей, в котором применил перфорированные карточки с разным расположением отверстий, которые давали различные узоры на плетении ткани. Жаккар даже не мог предположить, что его идея будет впоследствии использована для обработки информации с помощью компьютеров.
Ж
аккар (Jacquard) Жозеф Мари (1752-1834), французский инженер. В 1804 году изобрел полностью автоматический станок для выработки крупноузорчатых тканей, так называемую машину Жаккарда. Станок управлялся перфорированными картами и имел счетный механизм. Колода карточек с разным расположением отверстий задавала узор на плетении ткани. Каждая карточка управляла одним ходом челнока. Станок Жаккарда до сих пор применяется в ткацком производстве, а его идея была впоследствии использована для обработки информации с помощью компьютеров.В 1820 году француз Шарль Ксавье Тома де Кольмар создал первый коммерческий арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот надежный прибор прочно занял свое место на конторских столах.
Т
ома де Кольмар Шарль Ксавье (Charles Xavier Thomas de Colmar) (1785-1870), французский предприниматель, создатель первого коммерческого арифмометра.В 1820 году Тома создал арифмометр, основанный на принципе калькулятора Лейбница, способный производить умножение и деление. По своим возможностям арифмометр превосходил все известные в то время машины, так как мог оперировать тридцатизначными числами. Хотя Тома получил патент на свой арифмометр в том же году, первые арифмометры появились в продаже лишь в начале 1840-х годов. Тома де Кольмар был военным чиновником во время испанской и португальской кампаний 1809-13 годов, прежде чем решил заняться совершенно новым бизнесом, которому посвятил всю оставшуюся жизнь.
Своим широким распространением во второй половине 19 века арифмометр обязан отнюдь не прогрессу в области вычислительной техники, а конкуренции на рынке вычислительных средств. Сам Тома прикладывал огромные усилия для популяризации своего детища. В конце концов этот надежный прибор прочно занял свое место на конторских столах и успешно продавался в течение последующих 90 лет.
В 1833 году английский математик Чарльз Бэббидж приступил к постройке разностной машины, которая должна была производить вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Постройкой машины Бэббидж занимался следующие 10 лет, однако она так и не была закончена.
Б
эббидж (Babbage) Чарлз (26 декабря 1791, Лондон — 18 октября, 1871, там же), английский математик и изобретатель, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1832). В 1833 разработал проект универсальной цифровой вычислительной машины — прообраза ЭВМ. Чарлза Бэббиджа часто называют «отцом компьютера» за изобретенную им аналитическую машину, хотя ее прототип был создан через много лет после его смерти. Бэббидж родился в семье банкира. В детстве у Бэббиджа был собственный учитель алгебры, которой Чарлз был страстно увлечен. Ко времени поступления в Тринити-Колледж в Кембридже в 1811 году Бэббидж оказался намного образованнее своих преподавателей математики. В 1812 Бэббидж способствовал организации Аналитического общества, целью которого стало изучение достижений европейской науки и реформирование математики Ньютона. О
гаста Ада Лавлейс, дочь английского поэта Джорджа Байрона, по праву считается первым программистом. Ею составлены первые в мире программы для программно-управляемой аналитической машины Бэббиджа. Она разработала принципы программирования, предусматривающие повторение одной и той же последовательности команд и выполнение этих команд при определенных условиях. Эти принципы используются и в современной вычислительной технике.Лавлейс Огаста Ада Кинг (Lovelace Augusta Ada King, уродж. леди Байрон) (10 декабря 1815, Мидлсекс (ныне в границах Лондона) — 29 ноября 1852, там же), графиня, английский математик.
Аду Лавлейс называют первым программистом, так как она создала первую программу для вычислительной машины своего коллеги Чарлза Бэббиджа. Дочь знаменитого поэта лорда Байрона. Байрон вскоре после рождения дочери навсегда покинул Британию, и его дочь так и не знала своего отца.
У
же в 1833 году ее заинтересовала аналитическая машина Бэббиджа. Она приложила все свои способности для реализации его проекта, поддерживала и вдохновляла его. В 1843 году перевела и аннотировала статью итальянского математика и инженера Луиджи Федерико Менабриа «Элементы аналитической машины Чарлза Бэббиджа». По ее выражению, аналитическая машина способна создавать алгебраические формулы, как жаккардовая машина может ткать цветы и листья. В середине 19 века английский математик Джордж Буль ввел новую математическую логику. Логические операторы И, ИЛИ и НЕ осуществляют связи в логическом высказывании и благодаря этому дают возможность развиться новым высказываниям. Эта формальная логика высказывания известна теперь как алгебра Буля и составляет основу электронной обработки данных.
Буль (Boole) Джордж (2 ноября 1815, Линкольн, Великобритания — 8 декабря 1864, Баллинтемпль, Ирландия), английский математик и логик, один из основоположников математической логики. Разработал алгебру логики (булеву алгебру) («Исследование законов мышления», 1854), основу функционирования цифровых компьютеров.
В
1885 году американский изобретатель Уильям Барроуз создал самопишущий арифмометр. Машина Барроуза имела клавиатуру для ввода данных и печатное устройство для вывода результатов вычислений. В 1886 году Барроуз основал компанию American Arithmometer, которая впоследствии стала одной из крупнейших фирм, выпускающих средства обработки данных — от кассовых аппаратов до мощных ЭВМ — Burroughs Corporation.Барроуз Уильям Сьюард (Burroughs William Seward) (28 января 1855, Оберн, Нью-Йорк — 15 сентября 1898, Ситронель, Алабама), американский изобретатель, создатель первой самопишущей счетной машины, основатель фирмы Burroughs.
Барроуз начал работать в магазине своего отца, где изготавливал модели для литья и одновременно занимался разработкой различных машин. В это время он задумал создать счетную машину, чтобы ускорить арифметические расчеты. В 1885 году, воспользовавшись финансовой помощью местного фабриканта Томаса Меткафа, Барроуз после нескольких неудачных попыток создал свою суммирующую машину. Ввод данных в машине Барроуза производился с клавиатуры, а результат вычислений печатался на бумажной ленте. В 1886 году Барроуз, Меткаф и двое других бизнесменов из Сент-Луиса организовали компанию American Arithmometer. Арифмометр Барроуза, запатентованный в 1892 году, имел большой успех.
В 1888 году американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, имела в своем составе реле, счетчики, сортировочный ящик и могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 году изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Успех вычислительных машин с перфокартами был феноменален. То, ч
ем за десять лет до этого 500 сотрудников занимались в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 вычислительных машинах за 4 недели.Холлерит Герман (Hollerith Herman) (29 февраля 1860, Буффало, шт. Нью-Йорк — 17 ноября 1929, Вашингтон), американский инженер, изобретатель первой электромеханической счетной машины — табулятора, основатель фирмы — предшественницы IBM.
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. Данные на каждого человека наносились на перфокарты, почти не отличающиеся от современных, в виде пробивок. При прохождении перфокарты через машину данные, отмеченные дырочками, снимались путем прощупывания системой игл.
В 1930 году американский ученый Ванневар Буш разработал большой электромеханический аналог компьютера — дифференциальный анализатор. Машина Буша оказалась способной быстро решать сложные математические задачи. Она приводилась в действие электричеством, а для хранения информации в ней использовались электронные лампы, аналогичные тем, которые использовались в радиоприемниках. Анализатор Буша имел так много составных частей, что занимал целую комнату и имел значительный вес. Более поздняя модель дифференциального анализатора, построенная в 1942 году, весила 200 тонн!
Буш Ванневар (Bush Vannevar) (11 марта 1890, Эверетт, шт. Массачусетс — 28 июня 1974, Белмонт, шт. Массачусетс), американский ученый, создатель дифференциального анализатора, первого дифференциального аналогового компьютера.
С 1930 вместе с группой коллег работал над созданием дифференциального анализатора, предназначенного для решения дифференциальных уравнений. Анализатор приводился в действие электричеством, а для хранения информации в нем использовались электронные лампы, аналогичные тем, которые использовались в 1930-е годы в радиоприемниках. Машина, способная манипулировать 18 независимыми переменными, стала предвестником бурного развития электронных вычислительных машин после Второй мировой войны.
В
1936 году английский математик Алан Тьюринг описал гипотетический механизм, названный «машиной Тьюринга». Это устройство состояло из бесконечной бумажной ленты с записанными на ней символами и считывающей головки и могло решать любые математические или логические задачи. Таким образом, она обладала основными свойствами современного компьютера: пошаговым выполнением математических операций, запрограммированных во внутренней памяти. Тьюринг Алан Матисон (Turing Alan Mathison) (23 июня 1912, Лондон — 7 июня 1954, Уилмслоу, Великобритания), английский математик. Основные труды по математической логике, вычислительной математике. В 1936-37 годах ввел математическое понятие абстрактного эквивалента алгоритма, или вычислимой функции, получившее затем название «машины Тьюринга».
Родился в семье колониального чиновника в Индии. Обучался в Шерборнской школе и в Кингз-колледже в Кембридже.
В 1937 году Джордж Стибиц, сотрудник компании Bell Laboratories, на кухонном столе у себя дома создал первое в США электромеханическое вычисляющее устройство, выполняющее операцию двоичного сложения — двоичный сумматор. Работа устройства базировалась на положениях логики Буля, а роль логических вентилей в нем играли электромеханические реле. Двоичный сумматор Стибица является в настоящее неотъемлемой частью любого цифрового компьютера.
В 1938 году сотрудник Массачусетского технологического института Клод Шеннон защитил докторскую диссертацию, в которой разработал принципы логического устройства компьютера, соединив булеву алгебру с работой электрических схем. Эта работа стала поворотным пунктом в истории развития современной информатики и вычислительной техники.
Шеннон Клод (полн. Клод Элвуд Шеннон, Claude Elwood Shannon) (16 апреля 1916, Гэйлорд, Мичиган — 24 февраля 2001, Кембридж, Массачусетс), американский инженер и математик, один из создателей математической теории информации. Основные труды по теории релейно-контактных схем, математической теории связи, кибернетике.
Дальний родственник Томаса Эдисона, Клод учился в Мичиганском университете, где получил два диплома — по математике и по электротехнике. Затем перешел в Массачусетский технологический институт, где работал под руководством профессора Ванневара Буша на его дифференциальном анализаторе. В 1938 году защитил докторскую диссертацию, в которой разработал принципы логического устройства компьютера, соединив булеву алгебру с работой электрических схем. Эта работа стала поворотным пунктом в истории развития современной информатики и вычислительной техники.
В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе создал первый вычислительный автомат с программным управлением, который считается первым компьютером — модель Z3. Машина Цузе была основана на электромеханических реле и работала в двоичной системе счисления. Числа можно было записывать в память и считывать оттуда посредством электрических сигналов, которые проходили через реле. Управляющая программа была закодирована при помощи перфорированной ленты.
В 1942 году американский физик Джон Атанасофф и его коллега Клиффорд Берри закончили работу над вычислительным устройством, работавшим на вакуумных трубках, которое получило название машины Атанасоффа-Берри, или ABC. Аппарат содержал около 300 вакуумных трубок, с помощью которых производились вычисления, использовал двоичный код и мог осуществлять логические операции. Для ввода и вывода данных применялись перфокарты.
Атанасофф Джон Винсент (Атанасов; Atanasoff, John Vincent) (р. 4 октября 1903, Хэмилтон, штат Нью-Йорк — 15 июня 1995, Монровия, Мэриленд), американский физик-теоретик, изобретатель первой электронной вычислительной машины.
В 1937-1942 годах Атанасофф, будучи преподавателем физики в государственном колледже в штата Айова, построил два небольших вычислительных устройства, работавших на вакуумных трубках. Первый образец был построен всего за пару месяцев и был готов в октябре 1939 года. Машина могла запоминать данные в двоичной форме, обладала функциями сложения и вычитания. Второе устройство создавалось в период с 1939 по 1942 год, с перерывами из-за начала Второй мировой войны. Оно получило название машины Атанасоффа-Берри, или ABC, в честь коллеги Атанасоффа Клиффорда Берри, работавшего с ним с 1939 по 1942 год. Аппарат содержал около 300 вакуумных трубок, с помощью которых производились вычисления, использовал двоичный код, мог осуществлять логические операции. Для ввода и вывода данных применялись перфокарты. Аппарат Атанасоффа мог достигать точности вычислений, в тысячу раз превышающей точность дифференциального анализатора Буша, считавшегося в ту пору самым передовым вычисляющим прибором.В феврале 1944 года в Гарвардском университете группой американских инженеров во главе с Говардом Эйкеном была представлена машина «Марк-1», созданная по заказу ВМС США. Эта гигантская машина весом около 35 тонн была основана на электромеханических реле и оперировала десятичными числами, закодированными на бумажной перфоленте. Машина могла манипулировать числами длиной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо 4 секунды.
Э
йкен Говард Хатауэй (Aiken Howard Hathaway) (9 марта 1900, Хоубокен, Нью-Джерси — 14 марта 1973, Сент-Луис, Миссури), американский математик, создатель одной из первых электромеханических вычислительных машин «Марк-1».Окончил университет в Мэдисоне (Висконсин). В 1939 году защитил докторскую диссертацию в Гарвардском университете и в течение некоторого времени преподавал там, пока не был призван в морскую артиллерию. Его направили на одно из предприятий фирмы IBM, где Эйкен вместе с тремя другими инженерами, сотрудниками фирмы, начал работы по созданию автоматической вычислительной машины на основе описания аналитической машины Бэббиджа. Первая такая машина «Марк-1» (Mark I) была представлена Эйкеном и его коллегами в феврале 1944 года. Машина была построена на электромеханических реле и оперировала десятичными числами, закодированными на перфоленте. Она могла выполнять любую заданную последовательность из четырех арифметических действий (сложение, вычитание, умножение, деление), а также ссылаться на предыдущий результат без вмешательства человека. Машина имела 51 фут (15,3 метра) в длину и 8 футов в высоту (2,4 метра). Вес машины составлял около 35 тонн, длина проводов — свыше 500 миль (800 км), количество соединений — более 3 млн.
В
1945 году американский математик Джон фон Нейман опубликовал свой знаменитый «Предварительный доклад о машине EDVAC», в котором описал принципы организации ЭВМ и ее логические свойства. В частности, он предложил идею интегрирования рабочей программы в память машины в закодированном виде. Описанная Нейманом архитектура компьютера получила название «фон Неймановской архитектуры ЭВМ» и была положена в основу всех последующих моделей компьютеров. Нейман Джон (правильно Янош фон Нойман; Neumann) (3 декабря 1903, Будапешт — 8 февраля 1957, Вашингтон), американский математик и физик. Труды по функциональному анализу, квантовой механике, логике, метеорологии. Внес большой вклад в создание первых ЭВМ и разработку методов их применения. Его теория игр сыграла важную роль в экономике. Изучал химию в Берлинском университете, в 1926 году получил диплом химика в Высшей технической школе в Цюрихе. В том же году в Будапештском университете стал доктором философии, защитив диссертацию по теории множеств. В 1926-1929 годах состоял приват-доцентом Берлинского, а в 1929-1930 — Гамбургского университетов. Его основные работы того времени связаны с квантовой физикой и теорией операторов. Благодаря этим работам квантовая физика и теория операторов стали считаться двумя аспектами одного предмета.
В 1930 году фон Нейман посетил с лекциями Принстонский университет в Нью-Джерси, а в 1931 был принят туда профессором. В 1932 он дал точную формулировку и доказательство эргодической гипотезы в математической статистике. В 1932 году была опубликована его книга «Математические обоснования квантовой механики», которая стала классическим учебным пособием.
В 1946 году под руководством Преспера Эккерта и Джона Мокли по заказу военного ведомства США была построена первая универсальная полностью электронная вычислительная машина ENIAC. Вес машины составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч механических деталей ENIAC содержал 18000 электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения в секунду. Ввод данных осуществлялся с помощью перфокарт.
В 1948 Норберт Винер опубликовал свой труд «Кибернетика», который оказал огромное влияние на ход исследований в области искусственного интеллекта.
Винер Норберт (Wiener Norbert) (26 ноября 1894, Колумбия, шт. Миссури — 18 марта 1964, Стокгольм), американский математик. В своем фундаментальном труде «Кибернетика» сформулировал основные ее положения. Винер — автор трудов по математическому анализу, теории вероятностей, электрическим сетям и вычислительной технике.
Учился в Тафтс-колледже, Корнуэльском, Гарвардском, Кембриджском, Геттинтенском и Колумбийском университетах. Одаренный математик, в 1919 году он стал ассистентом профессора математики Массачусетского технологического института, а с 1932 по 1960 год занимал должность профессора.
Во время Второй мировой войны, занимаясь исследованиями для целей противовоздушной обороны, он заинтересовался автоматическими расчетами и теорией обратной связи. В 1948 Винер опубликовал свой знаменитый труд «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», где он сформулировал основные положения новой науки — кибернетики, предметом изучения которой стали управление, связь и обработка информации в технике, живых организмах и человеческом обществе. Эта книга стала результатом его работ в области создания средств вычислительной техники для нужд обороны и его совместных исследований с физиологом Артуром Розенблатом.
В Советском Союзе первая ЭВМ была создана в 1950 году в Институте математики АН УССР под руководством академиков С. А. Лебедева и М.А. Лаврентьева. Она получила название МЭСМ — малая электронная счетная машина. Основные параметры машины таковы: быстродействие — 50 операций в секунду; емкость оперативного ЗУ — 31 число и 63 команды; рабочая частота — 5 кГц.
В 1951 году под руководством С. А. Лебедева в Институте электротехники АН УССР под Киевом была построена первая советская ЭВМ — МЭСМ, или Малая электронная счетная машина. Основные параметры машины таковы: быстродействие — 50 операций в секунду; емкость оперативного ЗУ — 31 число и 63 команды; представление чисел — 16 двоичных разрядов с фиксированной перед старшим разрядом запятой; команды трехадресные; рабочая частота — 5 кГц; была предусмотрена также возможность подключения дополнительного ЗУ на магнитном барабане, емкостью в 5000 слов. ОЗУ было построено на триггерных регистрах, АУ — параллельного действия, чем, в основном, и объяснялись сравнительно большие аппаратурные затраты (только в ОЗУ было использовано 2500 триодов и 1500 диодов). ОЗУ было построено на таких же триггерах, как и устройство управления и арифметическое устройство, и могло непосредственно связываться с медленно действующим ЗУ на магнитном барабане.
Лебедев Сергей Алексеевич (1902, Нижний Новгород — 1974), российский ученый, академик АН СССР (1953) и АН Украины (1945). Основные труды по устойчивости энергосистем, вычислительной технике.
В 1921 году, сдав экстерном экзамены по программе средней школы, поступил в МВТУ на электротехнический факультет. Многие годы посвятил энергетике, занимаясь проблемой устойчивости энергетических систем. В конце 1940-х, видя настоятельную потребность народного хозяйства и оборонной промышленности в вычислительной технике, переключился на новое направление. Под его руководством в Институте электротехники АН УССР была создана первая в стране лаборатория по разработке ЭВМ. Здесь была построена первая советская ЭВМ — МЭСМ, или Малая электронная счетная машина. С 1951 года работал в Москве, где возглавлял лабораторию в Институте точной механики и вычислительной техники (ИМТ и ВТ), а с 1953 года и до конца жизни был директором этого института.
Под руководством Лебедева с начала 1960-х годов в институте было создано несколько поколений больших счетных машин — БЭСМ, в которых применялись оригинальные разработки. БЭСМ-1 была для своего времени самой быстродействующей машиной в Европе (8-10
В 1953 году в СССР вступила в строй большая электронная счетная машина — БЭСМ, построенная под руководством С. А. Лебедева, признанная тогда самой быстродействующей из европейских устройств подобного типа (средняя скорость счета — до 10 тыс. операций в секунду). В этой трехадресной машине параллельного действия на электронных лампах (4000 ламп) была использована двоичная система счисления с плавающей запятой. В качестве устройств ввода использовалась перфолента, для вывода — магнитная лента с последующим печатанием на специально разработанном быстродействующем фотопечатающем устройстве. Интересными особенностями структуры машины было введение местного управления операциями, выходящими по времени за рамки стандартного цикла, а также автономное управление при переходе на подпрограммы. Машина содержала долговременное запоминающее устройство для подпрограмм, часть из которого была сменной.
За 1959-66 годы было создано 4 модели этого семейства: БЭСМ-2, БЭСМ-3, БЭСМ-3М и БЭСМ-4.
В 1953 году в СССР был освоен серийный выпуск большой машины «Стрела», разработанной по проекту Ю. А. Базилевского. В коллективе, которым руководил член-корреспондент АН СССР И. С. Брук, были построены универсальные машины М-2 и М-3.
С 1954 года начат также серийный выпуск универсальной машины «Урал-1», а затем и «Урал-4» конструкции Б. И. Рамеева. Машины всех этих типов быстро нашли применение в различных отраслях народного хозяйства.
С активным внедрением транзисторов появилось второе поколение компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз. Стали применяться ЗУ из магнитных сердечников, способные сохранять больше данных и быстрее их считывать. В 1964-71 годах в СССР был создан ряд моделей на полупроводниковых элементах: «Урал-11», «Урал-14», «Урал-16».
В 1959 году независимо друг от друга Роберт Нойс (Fairchild) и Джек Килби (Texas Instruments) изобрели интегральные микросхемы (чипы). Все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутрь кремниевой пластинки. Таким образом сокращались пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышалась в десятки раз. Уменьшились и габариты машин. С появлением чипа началось третье поколение компьютеров.
Нойс Роберт Нортон (Noyce Robert Norton) (12 декабря 1927, Берлингтон, Айова — 3 июня 1990, Остин, Техас), американский инженер, изобретатель (1959) интегральной схемы, системы взаимосвязанных транзисторов на единой кремниевой пластинке, основатель (1968, совместно с Г. Муром) корпорации Intel.
В 1949 году Нойс окончил Гриннелл-колледж в Айове со степенью бакалавра, а в 1953 году стал доктором философии Массачусетского технологического института. В 1956-57 годах работал в полупроводниковой лаборатории изобретателя транзисторов Уильяма Шокли, а затем вместе с семью коллегами уволился и основал одну из первых электронных фирм по производству кремниевых полупроводников — Fairchild Semiconductor (Фэрчайлд Семикондактор), которая дала название Силиконовой долине в Северной Калифорнии. Одновременно, но независимо друг от друга Нойс и Килби изобрели интегральную микросхему.
В 1968 году Нойс и его давний коллега Гордон Мур основали корпорацию Intel. Спустя два года они создали 1103-ю запоминающую микросхему из кремния и поликремния, которая заменила собой прежние малоэффективные керамические сердечники в запоминающих устройствах компьютеров
В 1965 году фирма Digital Equipment выпустила первый коммерческий миникомпьютер PDP-8, доступный большому количеству средних и мелких компаний. Цена PDP-8 составляла 20 тысяч долларов.
В 1968 году американский инженер-электронщик Дуглас Энджелбарт продемонстрировал устройство, позволяющее человеку непосредственно взаимодействовать с компьютером путем выбора символов на экране — «мышь». Это устройство ныне составляет неотъемлемую часть любого персонального компьютера.
В 1970 году сотрудник компании Intel Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных схем на одном кремниевом чипе. Этот 8-разрядный микропроцессор, названный 4004, представлял собой «компьютер в одном кристалле». Подобные чипы предложили также Motorola и Zilog. С уменьшением элементов коммуникации появилось четвертое поколение компьютеров, таких как американские B-7700, «Иллиак-IV», советские ЭВМ «Эльбрус», ПС 2000.
Сотрудник фирмы IBM Алан Шугарт предложил использовать для загрузки микрокода в компьютер IBM 3330 восьмидюймовую магнитную дискету. В семидесятые годы такие дискеты широко применялись для копирования и распространения программного обеспечения.
В 1972 году страны социалистического содружества создали Единую систему вычислительных машин (ЕС ЭВМ) — комплекс стационарных типовых машин коллективного пользования, имеющих общую структурную базу и общую систему команд.
В 1973 году компанией Xerox был представлен первый персональный компьютер Alto, созданный по проекту инженера Алана Кея. В Alto впервые был применен принцип вывода программ и файлов на экран в виде «окон».
Кей (Cay) Алан, американский инженер-электронщик. Разработал принципы создания персонального компьютера.После службы в армии поступил в Колорадский университет, затем в 1966 году в аспирантуру университета шт. Юта, где работал под руководством пионера компьютерной графики Дэвида Эванса. Для своей диссертации Кей начал разрабатывать программное обеспечение для компьютера Flex, разработанного в лаборатории. Хотя Flex не был запущен в массовое производство, он по существу явился прототипом персонального компьютера. В 1969 году Кей защитил докторскую диссертацию, в которой разработал принципы создания персонального компьютера. Этот компьютер должен был быть одновременно и мощным, и простым в управлении. После защиты диссертации Кей поступил в лабораторию искусственного интеллекта Стэнфордского университета, а в 1971 году перешел в исследовательский центр фирмы Xerox в Пало-Альто (PARC — Palo Alto Research Center), где продолжил теоретическую разработку прототипа персонального компьютера, названного им Dynabook. Этот компьютер, не превышающий размер блокнота, должен был обладать возможностями для обработки текстов и графической информации, а также служить средством связи с удаленными базами данных. Кроме того, этот компьютер должен был быть недорогим и доступным широкому кругу покупателей.
В начале 1975 года появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair, построенный Эдвардом Робертсом на основе микропроцессора Intel 8080. Он имел 256 байт оперативной памяти и управлялся при помощи специальной панели переключателей. Для ввода и вывода данных использовался дисковод 8-дюймовых гибких дисков, приобретавшийся отдельно.
В
1981 году фирма IBM выпустила свой первый микрокомпьютер IBM PC с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088 фирмы Intel. Этот компьютер был оборудован монохромным текстовым дисплеем, двумя дисководами для 5-дюймовых дискет на 160 Кбайт, оперативной памятью 64 Кбайта. По поручению IBM фирма Microsoft разработала для IBM PC собственную операционную систему.(Интел Текнолоджиз Инкорпорейтед), американская корпорация, крупнейший в мире производитель микропроцессоров, оборудования для персональных компьютеров, компьютерных систем и средств связи.
Была основана в июне 1968 года Робертом Нойсом и Гордоном Муром. Тогда же к ним присоединился Эндрю Гроув. Целью нового предприятия стала разработка на базе полупроводниковых технологий более дешевой альтернативы запоминающим устройствам на магнитных носителях. В конце 1970 года при выполнении заказа японской фирмы Busicom инженер компании Тед Хофф сконструировал объединенную микросхему — универсальное логическое устройство, которое отыскивало и отбирало прикладные команды из полупроводниковой памяти. Являясь ядром набора из четырех микросхем, этот центральный вычислительный блок не только соответствовал требованиям заказа компании Busicom, но и мог найти самое разнообразное применение без каких-либо переделок. Так появился микропроцессор марки 4004.
Вскоре была представлена микросхема 8008, которая единовременно обрабатывала 8 битов данных (см. Семейство МП х88/х86). Оба вычислительных устройства стали доступны разработчикам всех видов продукции, предоставив им безграничные возможности .
В 1980 году фирма Osborne Computer Адама Осборна начала выпускать первые портативные персональные компьютеры, которые имели размер чемоданчика, могли умещаться под сиденьем самолета и весили всего 11 кг. Osborne I стал бестселлером: его цена в 1795 долларов включала стоимость всего оборудования, футляра, программ обработки текстов и электронных таблиц.
Осборн Адам (Osborne Adam) (р. 1940, Таиланд), американский предприниматель в области компьютеров. Создатель компании Osborne, производителя первых портативных персональных компьютеров.
Закончил Бирмингемский и Делавэрский университеты. В 1968 году защитил докторскую диссертацию по химической технологии. Начал работать с компьютерами в корпорации Shell Development в Калифорнии в конце 1960-х, а затем основал собственную компанию Osborne & Associates (1970) в Беркли (Калифорния). Работал издателем, консультантом-программистом с 1970 по 1979 годы. Пробовал себя и в области литературы. В 1979 Осборн продал свое издательство компании McGraw-Hil.
В 1980 он основал компьютерную фирму Osborne Computer Corporation, вложив в это 250 тысяч долларов собственных денег. Компания начала выпускать первый портативный персональный компьютер, имевший размер чемоданчика. Это был еще не ноутбук, так как весил он 11 кг, но уже мог умещаться под сиденьем самолета. Osborne I стал бестселлером при цене в 1795 долларов, включавшей стоимость всего оборудования, футляра, программ обработки текстов и электронных таблиц. Спрос на него был так велик, что спустя два с половиной года компания обанкротилась, не справившись со своими обязательствами.
Сеть BITNET была создана в 1981 году с целью способствовать общению преподавателей и сотрудников американских университетов и других подобных организаций. Ее концепция была разработана Айрой Фахсом и Грейдоном Фримером на примере IBM, сотрудники которой по всему миру были объединены сетью VNET, использующей программное обеспечение IBM и выделенные телефонные линии, а каждое добавлявшееся звено в сети само отвечало за подключение к ней. Слово BITNET расшифровывается как «Because Its Time Network» («Сеть, время которой пришло»). Рост сети быстро оправдал ее название. Через 18 месяцев после создания в BITNET входили 20 университетов, один из которых — Калифорнийский. В 1984 году сеть насчитывала 100 организаций, в 1989 году — около 500.
В конце 1980-х возникла (INTERNET) проблема увеличения скорости передачи данных и обеспечения запаса пропускной способности. Решение заключалось в переходе на протоколы Internet, что обеспечило возможность альтернативной маршрутизации и более высокие скорости передачи, присутствующие в средах TCP/IP. В 1989 году сеть подверглась реорганизации, и в каждом из регионов был создан собственный главный узел. В свою очередь, эти узлы были связаны высокоскоростными линиями передач, и в результате возникла высокоскоростная опорная сеть для передачи трафика BITNET. Несмотря на то что BITNET использует для передачи свои собственные стандарты, она доступна через шлюзы из Internet, по
Компьютер IBM PC AT (Advanced Technology) появился в 1984 году. Он был основан на микропроцессоре Intel 80286 и архитектуре ISA, поставлялся с жестким диском объемом 20 Мбайт.
В октябре 1985 года фирмой Intel был анонсирован первый 32-разрядный микропроцессор i80386. Новый чип содержал примерно 275 тысяч транзисторов. Первым компьютером, использующим этот микропроцессор, был Compaq DeskPro 386. Более дешевая альтернатива 32-разрядному процессору i80386, который впоследствии получил окончание DX, появилась только в июне 1988 года.
Закономерным этапом развития компакт-дисков как носителей информации явилось появление формата CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory). Формат был представлен в 1985 году Philips и Sony как спецификация Yellow Book. Появление CD-ROM позволило использовать компакт-диски не только для записи звука, но и в качестве носителя информации практически любого рода: графической, цифровых данных, текста.
В марте 1993 года фирма Intel объявила о начале промышленных поставок 66- и 60-МГц версий процессора Pentium. Системы, построенные на базе Pentium, полностью совместимы с персональными компьютерами, использующими микропроцессоры i8088, i80286, i80386, i486. Новая микросхема содержала около 3,1 миллиона транзисторов и имела 32-разрядную адресную и 64-разрядную внешнюю шину данных.
В мае 1997 года компания Intel представила процессор Pentium II, созданный на базе Pentium Pro. В ядро P6 был добавлен блок обработки MMX-инструкций. Стоимость производства снизилась за счет вынесения из корпуса процессора кэш-памяти второго уровня, что позволило добиться массового распространения Pentium II.
В конце ноября 2000 года Intel представила процессоры Pentium 4 с тактовой частотой более 1 ГГц, построенные на основе архитектуры NetBurst и использующие быструю память Rambus. Процессоры работают с системной шиной на эффективной частоте 400 МГц и содержат 144 дополнительных инструкций SSE2. Преимущества Pentium 4 проявляются при обработке трехмерной графики и видео профессионального качества, позволяют в полной мере реализовать современные Web-технологии.
Ученые из Великобритании намерены испытать подключение отдельных узлов нервной системы человека к микрочипам. Следующая цель — подключение мозга к компьютеру. В случае удачи эксперимента, возможно, запись мыслей человека станет реальностью.