1. Механічні обчислювальні машини від античності до ХІХ століття Перші механічні обчислювальні пристрої...
2. Перше покоління ЕОМ 1938 - 1956 роки
3. Друге покоління ЕОМ: 1960-1970-і роки
4. Третє покоління ЕОМ: 1970-1980-і роки
5. Четверте покоління ЕОМ: 1980-1990-і роки
6. П'яте покоління ЕОМ: 1990-2010-і роки
7. Шосте і наступні покоління ЕОМ: 2011 і далі ...

Механічні обчислювальні машини від античності до ХІХ століття

Наш бизнес-партнер Bikinika.COM.UA

Перші механічні обчислювальні пристрої виникли в давнину. Кілька тисячоліть тому в Стародавньому Єгипті, потім в Древній Греції і Древньому Римі використовувалися механічні рахунки. Це були рахунки типу абак пересуваються кісточками. Ще за часів Гука і Декарта були побудовані складні механічні обчислювачі місячних припливів. У 1823 році Беббідж було розпочато будівництво справжньою обчислювальної машини із змінними програмами. Їх першимпрограммісткой була графиня Лавлейс (Августа Ада Кінг, уроджена Байрон, дочка відомого поета).

У 1832 році С. Н. Корсакова були запропоновані розроблені ним різні обчислювальні ( "інтелектуальні") машини, які вчиняють складні логічні операції, що дозволяли знаходити рішення по заданим умовам, наприклад, визначати найбільш підходящі ліки по спостережуваних у пацієнта симптомів захворювання.

Останнім широко відомим механічним обчислювальним пристроєм був арифмометр "Фелікс".

Електромеханічні обчислювальні машини кінця XIX - першої половини ХХ століття

Перші електромеханічні комутаційні і мережеві пристрої були виготовлені на базі електромагнітних реле ще в XIX столітті. Вони використовувалися в телеграфії, яка обплутала Земна куля лініями передачі двійкової інформації в азбуці Морзе. На початку ХХ століття з'явилися електромеханічні логічні пристрої автоматичних агрегатів, пристрої мережевого управління. Це були всілякі програмовані і непрограмовані автомати, крокові шукачі тощо. Вони отримали розвиток в телеграфних і телефонних станціях і мережах, релейних систем управління на транспорті, енергетиці та технологічних ланцюгах.

У 1889 році німець, що жив в США, Герман Холлерит сконструював перфокарточное пристрій для вирішення статистичних задач і заснував фірму з виробництва обчислювальних машин, яка з 1915 року стала називатися IBM - International Business Machines (Міжнародні Ділові Машини), так як розташовувалася не тільки в США, але і Німеччини.

Перфокарта Германа Холеріта, яка прослужила в обчислювальних машинах сто років - з 1889 по 1989.

Табулятор IBM, 1937 року, що застосовувався для механізації статистичного справи в багатьох країнах, в тому числі і СРСР

На відміну від ідеї Беббіджа, зберігати на перфокартах інструкції, Холлерит використовував перфокарти для зберігання даних. Крім того, для роботи перфокарточная пристрою використовувалося електрику. Цифри на перфокарте зображувалися одинарними отворами, а літери алфавіту - подвійними. Спеціальний електричний прилад упізнавав отвори на перфокартах і посилав сигнали в обробляє пристрій. Обчислювальна машина Холлерита виявилася на той час дуже швидким пристроєм обробки даних, а перфокарти - зручним способом зберігання даних. Машина Холлерита була використана для обробки результатів перепису населення США. Обробка результатів попереднього перепису 1880 року посiла близько 10 років. За цей час встигло вирости нове покоління американців. За допомогою машини Холлерита ті ж дані були оброблені за все за шість тижнів. У 1896 році Холлерит заснував компанію з виробництва перфоруючих пристроїв - Tabulating Machine Company, яка в XX столітті перетворилася в знамениту корпорацію з виробництва комп'ютерів - IBM

Крім механічних та електромеханічних обчислювальних машин з'явилися також аналогові обчислювальні машини, в яких обробка інформації відбувалася за допомогою спеціально підібраного фізичного процесу, що моделює обчислюється закономірність. Найпростішою аналогової обчислювальної машиною є годинник. Першими аналоговими машинами були пристрої, в яких головними елементами були інтегрують і диференційні пристрої, що дозволяють миттєво обчислювати інтеграл і похідну заданої функції, відстежуючи її зміна в часі.
Корисною властивістю аналогової обчислювальної машини є практично миттєве отримання рішення після завдання необхідних параметрів завдання встановлення моделює фізичного процесу. Однак коло завдань, які може вирішувати аналогова машина, обмежений тими фізичними процесами, які вона в змозі моделювати. Крім того, точність рішення аналогової машини часто недостатня для певного кола завдань, а підвищення точності пов'язано зі значним зростанням вартості обчислень.
З іншого боку, механічні та електромеханічні обчислювальні машини, призначені для вирішення складних завдань, вимагають наявності величезної кількості елементів для подання чисел і зв'язків між ними, що істотно ускладнює їх роботу.

Перше покоління ЕОМ 1938 - 1956 роки

Обчислювальна машина Z3 Конрада Цузе

З початком другої світової війни уряди різних країн почали розробляти обчислювальні машини, усвідомлюючи їх стратегічну роль у веденні війни. Збільшення фінансування в значній мірі стимулювало розвиток обчислювальної техніки. У 1930-і роки німецькі вчені та інженери розробили принципи побудови електронниех обчислювальних машин на основі вже працювали в ті часи табуляторов Холлерита і механічних арифмометрів. У 1938 році була запущена перша в світі електронна обчислювальна машина Z1, створена під керівництвом німецького інженера Конрада Цузе, а в наступному, 1941 році - значно вдосконалена модель Z2, яка виконувала розрахунки, необхідні при проектуванні літаків і балістичних ракет Вернера фон Брауна, а також використовувалася для обчислення критичної маси ядерної реакції розпаду суміші урану 238 і 235, збагаченням якої займалася німецька промисловість в ті роки, створюючи в Лейпцигу, Гайгерлох і Потсдамі перші в світі атомні реактори на урані.

У 1943 році англійські інженери завершили створення обчислювальної машини для дешифрування повідомлень німецької армії, названої "Колос". Однак ці пристрої не були універсальними обчислювальними машинами, вони призначалися для вирішення конкретних завдань.
У 1944 році, отримавши дані про німецьких розробках через розвідку, американський інженер Говард Ейкен за підтримки фірми IBM сконструював комп'ютер для виконання балістичних розрахунків. Цей комп'ютер, названий "Марк I", по площі займав приблизно половину футбольного поля і включав понад 600 кілометрів кабелю. У комп'ютері "Марк I" використовувався принцип електромеханічного реле, що полягає в тому, що електромагнітні сигнали переміщали механічні частини. "Марк I" був досить повільної машиною: для того щоб зробити одне обчислення потрібно 3-5 с. Однак, незважаючи на величезні розміри і повільність. "Марк I" керувався за допомогою програми, яка вводилася з перфострічки. Це дало можливість, змінюючи вводиться програму, вирішувати досить широкий клас математичних задач.
У 1946 році американські вчені Джон мокли і Дж. Преспер Еккерт сконструювали електронний обчислювальний інтегратор і калькулятор (ЕНІАК) - комп'ютер, в якому електромеханічні реле були замінені на електронні вакуумні лампи. Застосування вакуумних ламп дозволило збільшити швидкість роботи ЕНІАК в 1000 разів у порівнянні з "Марк I". ЕНІАК складався з 18000 вакуумних ламп, 70000 резисторів, 5 мільйонів сполучних спайок і споживав 160 кВт електричної енергії, що на ті часи було досить для висвітлення великого міста. ЕНІАК використовувався для розрахунку балістичних таблиць, розрахунків в області атомної енергетики (тобто повторенням того, що робили німці), аеродинаміки.
Ранні обчислювальні машини могли виконувати тільки команди, що надходять ззовні, причому команди виконувалися по черзі. Хоча використання перфокарт дозволяло спростити процес введення команд, проте, часто процес налаштування обчислювальної машини і введення команд займав більше часу, ніж власне рішення поставленого завдання. Сьогодні серед необізнаних натовпу поширюється міф про те, що американець єврейського походження Янош Нейман (який називає себе "Фон Нейман") запропонував включити до складу комп'ютера для зберігання послідовності команд і даних спеціальний пристрій - пам'ять. Це спростовується реальною історією, яка свідчить про те, що принципи послідовної обробки даних і їх зберігання в "пам'яті" обчислювальної машини бвлі розроблені і впроваджені німецькими фахівцями в 1930-х - 1940 році. Перша стаття Джона фон Неймана, присвячена способам організації обчислювального процесу, була опублікована в 1946 році, п'ять років по тому запуску німецької ЕОМ Z2. Насправді архітектура ЕОМ постійно змінювалася і доповнювалася, але вихідні принципи управління роботою комп'ютера за допомогою що зберігаються в пам'яті програм, вперше розроблені і впроваджені німецькими інженерами, залишилися недоторканими, Переважна більшість сучасних комп'ютерів побудовано саме за такою послідовною архітектурі. У 1945 році в рамках спецоперації спецслужб США були захоплені і вивезені в США сотні фахівців в області фізики, хімічного виробництва, обчислювальних машин, якими були укріплені американські НДІ, КБ і виробництва, в тому числі і фірма IBM , Що була головним виробником механічної обчислювальної техніки в США ще до початку XX століття.

У 1951 році був створений перший комп'ютер, призначений для комерційного використання, - УНІАК (універсальний автоматичний комп'ютер). У 1952 році за допомогою УНІАК був передбачений результат виборів президента США.
Роботи зі створення обчислювальних машин велися і в СРСР. Так, в 1950 році в Інституті електроніки Академії наук України під керівництвом академіка Сергія Олексійовича Лебедєва була розроблена і введена в експлуатацію МЕСМ (мала електронна рахункова машина). МЕСМ стала першою вітчизняною універсальної лампової обчислювальною машиною в СРСР. У 1952-1953 роках МЕСМ залишалася найшвидкодіючою (50 операцій в секунду) обчислювальною машиною в Європі. Принципи побудови МЕСМ були розроблені С. А. Лебедєвим незалежно від аналогічних робіт на Заході.
У комп'ютерах першого покоління використовувався машинний мову - спосіб запису програм, які допускають їх безпосереднє виконання на комп'ютері. Програма на машинній мові являє собою послідовність машинних команд, допустимих для даного комп'ютера. Процесор безпосередньо сприймає і виконує команди, виражені у вигляді двійкових кодів. Для кожного комп'ютера існував свій власний машинний мову. Це також обмежувало область застосування комп'ютерів першого покоління.
Поява першого покоління комп'ютерів стало можливо завдяки трьом технічним нововведенням: електронним вакуумним лампам, цифровому кодуванню інформації і створення пристроїв пам'яті на електростатичних трубках. Комп'ютери першого покоління мали невисоку продуктивність: до кількох тисяч операцій в секунду. У комп'ютерах першого покоління використовувалася архітектура фон Неймана. Засоби програмування і програмного забезпечення ще не були розвинені, використовувався низькорівневий машинний мову. Область застосування комп'ютерів була обмежена.

Логічні схеми створювалися на дискретних радіодеталях і електронних вакуумних лампах з ниткою розжарення. В оперативних запам'ятовуючих пристроях використовувалися магнітні барабани, акустичні ультразвукові ртутні і електромагнітні лінії затримки, електронно-променеві трубки (ЕПТ). В якості зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв застосовувалися накопичувачі на магнітних стрічках, перфокартах, перфострічках і штекерні комутатори.

Програмування роботи ЕОМ цього покоління виконувалося в двійковій системі числення на машинній мові, тобто програми були жорстко орієнтовані на конкретну модель машини і "вмирали" разом з цими моделями.

В середині 1950-х років з'явилися машинно-орієнтовані мови типу мов символічного кодування (ЯСК), що дозволяли замість двійковій запису команд і адрес використовувати їх скорочену словесну (буквенную) запис і десяткові числа. У 1956 році був створений перший мова програмування високого рівня для математичних задач - мова Фортран, а в 1958 році - універсальна мова програмування Алгол.

ЕОМ, починаючи від UNIVAC і закінчуючи БЕСМ-2 і першими моделями ЕОМ "Мінськ" і "Урал", відносяться до першого покоління обчислювальних машин.

Друге покоління ЕОМ: 1960-1970-і роки

Логічні схеми будувалися на дискретних напівпровідникових і магнітних елементах (діоди, біполярні транзистори, тороїдальні ферритові мікротрансформатори). Як конструктивно-технологічної основи використовувалися схеми з друкованим монтажем (плати з фольгованого гетинаксу). Широко став використовуватися блоковий принцип конструювання машин, який дозволяє підключати до основних пристроїв велике число різноманітних зовнішніх пристроїв, що забезпечує більшу гнучкість використання комп'ютерів. Тактові частоти роботи електронних схем підвищилися до сотень кілогерц.

Стали застосовуватися зовнішні накопичувачі на жорстких магнітних дісках1 і на флоппі-дисках - проміжний рівень пам'яті між накопичувачами на магнітних стрічках і оперативною пам'яттю.

У 1964 році з'явився перший монітор для комп'ютерів - IBM 2250. Це був монохромний дисплей з екраном 12 х 12 дюймів і роздільною здатністю 1024 х 1024 пікселів. Він мав частоту кадрової розгортки 40 Гц.

Створювані на базі комп'ютерів системи управління зажадали від ЕОМ більш високої продуктивності, а головне - надійності. У комп'ютерах стали широко використовуватися коди з виявленням і виправленням помилок, вбудовані схеми контролю.

У машинах другого покоління були вперше реалізовані режими пакетної обробки і телеобработки інформації.

Першою ЕОМ, в якій частково використовувалися напівпровідникові прилади замість електронних ламп, була машина SEAC (Standarts Eastern Automatic Computer), створена в 1951 році.

На початку 60-х років напівпровідникові машини стали проводитися і в СРСР.

Третє покоління ЕОМ: 1970-1980-і роки

У 1959 році Джек Кілбі представив технологію виготовлення гібридних інтегральних схем. У 1960 році Роберт Нойс запатентував технологію виготовлення монолітних кремнієвих інтегральних схем, в яких на невеликій площі можна було розміщувати десятки транзисторів. Ці схеми пізніше стали називатися схемами з малим ступенем інтеграції (Small Scale Integrated circuits - SSI). А вже в кінці 60-х років інтегральні схеми стали застосовуватися в комп'ютерах.

Логічні схеми ЕОМ 3-го покоління вже повністю будувалися на малих інтегральних схемах. Тактові частоти роботи електронних схем підвищилися до одиниць мегагерц. Знизилися напруги харчування (одиниці вольт) і споживана машиною потужність. Істотно підвищилися надійність і швидкодію ЕОМ.

В оперативних запам'ятовуючих пристроях використовувалися миниатюрнее ферритові сердечники, ферритові пластини і магнітні плівки з прямокутною петлею гістерезису. В якості зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв широко стали використовуватися дискові накопичувачі. З'явилися ще два рівня запам'ятовуючих пристроїв: запам'ятовуючим пристрою на тригерних регістрах, мають величезне швидкодію, але невелику ємність (десятки чисел), і швидкодіюча кеш-пам'ять.

Починаючи з моменту широкого використання інтегральних схем в комп'ютерах, технологічний прогрес в обчислювальних машинах можна спостерігати, використовуючи широко відомий закон Мура. Один із засновників компанії Intel Гордон Мур в 1965 році відкрив закон, згідно з яким кількість транзисторів в одній мікросхемі подвоюється через кожні 1,5 року.

Зважаючи на істотне ускладнення як апаратної, так і логічної структури ЕОМ 3-го покоління часто стали називати системами.

Так, першими ЕОМ цього покоління стали моделі систем IBM (ряд моделей IBM 360) і PDP (PDP 1). У Радянському Союзі в співдружності з країнами Ради Економічної Взаємодопомоги (Польща, Угорщина, Болгарія, НДР і Др1.) Стали випускатися моделі єдиної системи (ЄС) і системи малих (СМ) ЕОМ.

В обчислювальних машинах третього покоління значна увага приділяється зменшенню трудомісткості програмування, ефективності виконання програм в машинах і поліпшенню спілкування оператора з машиною. Це забезпечується потужними операційними системами, розвиненою системою автоматизації програмування, ефективними системами переривання програм, режимами роботи з поділом машинного часу, режимами роботи в реальному часі, мультипрограмними режимами роботи і новими інтерактивними режимами спілкування. З'явилося і ефективне ВІДЕОТЕРМІНАЛЬНОЇ пристрій спілкування оператора з машиною - відеомонітор, або дисплей.

Велику Рамус пріділено підвіщенню надійності и достовірності Функціонування ЕОМ и полегшення їх технічного обслуговування. Достовірність і надійність забезпечуються повсюдним використанням кодів з автоматичним виявленням і виправленням помилок (коригувальні коди Хеммін-га і циклічні коди).

Модульна організація обчислювальних машин і модульне побудова їх операційних систем створили широкі можливості для зміни конфігурації обчислювальних систем. У зв'язку з цим виникло нове поняття "архітектура" обчислювальної системи, що визначає логічну організацію цієї системи з точки зору користувача і програміста.

Четверте покоління ЕОМ: 1980-1990-і роки

Революційною подією у розвитку комп'ютерних технологій третього покоління машин було створення великих і надвеликих інтегральних схем (Large Scale Integration - LSI і Very Large Scale Integration - VLSI), мікропроцесора (1969 р) і персонального комп'ютера. Починаючи з 1980 року практично всі ЕОМ стали створюватися на основі мікропроцесорів. Найбільш затребуваним комп'ютером став персональний.

Логічні інтегральні схеми в комп'ютерах стали створюватися на основі уніполярних польових CMOS-транзисторів з безпосередніми зв'язками, які працюють з меншими амплітудами електричної напруги (одиниці вольт), що споживають менше потужності, ніж біполярні, і тим самим дозволяють реалізувати більш прогресивні нанотехнології (в ті роки - масштабу одиниць мікрон).

Оперативна пам'ять стала будуватися не на феритових сердечниках, а також на інтегральних CMOS-транзисторних схемах, причому безпосередньо запам'ятовуючим елементом в них служила паразитная ємність між електродами (затвором і витоком) цих транзисторів.

Перший персональний комп'ютер створили в квітні 1976 років зо два друга, Стів Джоб (1955 р.н..) - співробітник фірми Atari, і Стефан Возняк (1950 р.н..), Який працював на фірмі Hewlett-Packard. На базі інтегрального 8-бітного контролера жорстко запаяної схеми популярної електронної гри, працюючи вечорами в автомобільному гаражі, вони зробили простенький програмований на мові Бейсік ігровий комп'ютер "Apple", що мав шалений успіх. У початку 1977 року було зареєстровано Apple співр., І почалося виробництво першого в світі персонального комп'ютера Apple.

П'яте покоління ЕОМ: 1990-2010-і роки

Коротко основну концепцію ЕОМ п'ятого покоління можна сформулювати наступним чином:

Комп'ютери на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторної структурою, одночасно виконують десятки послідовних інструкцій програми.

Комп'ютери з багатьма сотнями паралельно працюючих процесорів, що дозволяють будувати системи обробки даних і знань, ефективні

мережеві комп'ютерні системи.

Шосте і наступні покоління ЕОМ: 2011 і далі ...

Електронні та оптоелектронні багатоядерні комп'ютери з масовим паралелізмом, нейронної структурою, з розподіленою мережею великого числа (десятки тисяч) мікропроцесорів, що моделюють архітектуру нейронних біологічних систем, що розпізнають складні образи.

Чи знаєте Ви,

що в 1965 році два американця Пензиас (емігрант з Німеччини) і Вільсон заявили, що вони відкрили випромінювання космосу. Через кілька років їм дали Нобелівську премію, как-будто ніхто не знав робіт Е. регенера , Виміряти температуру космічного простору за допомогою запуску болометра в стратосферу в 1933 р Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці . НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру 22.07.2019 - 18:29: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від В'ячеслава Осієвського - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 14:44: ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ФІЗИКА - Experimental Physics -> ІНЕРЦІОІДНИЕ ГЕНЕРАТОРИ ЕНЕРГІЇ - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 14:42: ГЕОФІЗИКА І ФІЗИКА планет - Geophysics and planetology -> Сезонні коливання рівня вод морів і океанів - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 9:45: НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 9:44: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ страви - Карім_Хайдаров.
21.07.2019 - 9:43: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Галини Царьової - Карім_Хайдаров.
20.07.2019 - 5:34: ЕКОНОМІКА І ФІНАНСИ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС СВІТОВОЇ ФІНАНСОВОЇ СИСТЕМИ - Карім_Хайдаров.
20.07.2019 - 5:30: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> Біологічна безпека населення - Карім_Хайдаров.
16.07.2019 - 10:00: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Расчеловечивания ЛЮДИНИ. КОМУ ЦЕ ТРЕБА? - Карім_Хайдаров.
16.07.2019 - 9:58: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від О.Н. Четверикова - Карім_Хайдаров.
12.07.2019 - 17:46: ФІЗИКА ЕФІРУ - Aether Physics -> Поняття часу і ефір - Владімір_Афонін.
11.07.2019 - 7:14: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема державного тероризму - Карім_Хайдаров.