История компьютера
На сегодняшний день просто невозможно представить жизнь без вычислительной техники, которая прочно вошла во все сферы жизнедеятельности деятельности общества. Абсолютно все структуры перешли на электронный расчет, электронную статистику, администрирование и базы данных. Любое предприятие существенно упрощает себе работу по подготовке документов, в общем, благодаря вычислительной технике, а в частности именно компьютерам. Обслуживание компьютеров организаций в Москве – это целая индустрия аутсорсинга в многомиллионном мегаполисе. Но не на одни предприятия ориентируется компьютер, сейчас это средство развлечения (на сегодняшний день очень развита игровая индустрия), способ заработка (в сети Интернет в обороте можно насчитать миллиарды долларов), возможность проявиться творчески, полноценно работать. Все мы сталкиваемся с компьютерами в различных вариациях – от мобильного телефона в кармане до банкомата на улице.
Тенденция такова, что человек пытается сделать компьютер все меньше и функциональнее, а также максимально дешевым. Вся история компьютеров характеризуется виртуозными решениями и хитрыми коммерческими ходами. Всю столь непродолжительную историю персонального компьютера можно условно разделить на периоды. Это деление происходит на основе того, какие материалы были в обороте у производителей компьютеров. На сегодняшний день существует 4 поколения компьютеров, и в мечтах японцев перейти на пятое поколение, о котором подробно написано в Википедии (проект Япония). Другое мнение утверждает, что пятое поколение началось с 2005 года, когда стали выпускаться двуядерные процессоры, но остается спорным.
Нулевое поколение
А все началось с нулевого поколения, когда Блез Паскаль на своей машине в 1642 году выполнял простейшие арифметические операции (сложение, вычитание). В 1645 Паскаль завершает работу над своей арифметической машиной, которую впоследствии стали называть «Паскалина», или «Паскалево колесо». Именно колесо Паскаля считается прототипом арифмометра. В ней каждому десятичному разряду соответствовало колесико с нанесёнными на него делениями от 0 до 9. Соседние колесики были механически связаны так, что избыток над 9 колесиком передавался следующему, поворачивая его на 1. В 1649 Блез Паскаль получает королевскую привилегию на изготовление и продажу своей машины. До настоящего момента сохранилось всего восемь сделанных им машин. Этот прибор, практически без изменений,просуществовал и использовался более трёх столетий!
В семидесятых годах того же столетия Лейбниц создал машину, которая умела еще умножать и делить. Окончательный вариант машины был завершен к 1710. Лейбницем была также сделана попытка создать алгебру логики, интегральное исчисление.
К концу нулевого поколения стоит отнести так же аналитическую машину Бэббиджа, программы на которую писала первая девушка-программист Ада Ловлейс. В 1822 он же сконструировал аналитическую машину, производящую вычисления по набору инструкций, записанных на перфокартах. Обслуживать такую технику было чрезвычайно сложно, с этим могли справиться лишь те, кто их проектировал. Подобно компьютерам Бэббиджа в ХХ столетии были созданы компьютеры Марк Один и Марк Два.
В 1834 году Французский академик, физик, электротехник и математик Андре Мари Ампер выпустил книгу «Очерки по философии науки», в которой применил термин кибернетика для обозначения гипотетической науки об управлении государством, обществом (от греческого «кибернетос» - рулевой, кормчий, управляющий).
В 80-х годах XIX века американцы Фельт и Таррант создают и запускают в производство счетную машину с клавишами, получившую название "Комптометр".
В 1888 году Герман Холлерит создает статистический табулятор, целью которого было ускорить обработку результатов переписи населения, проведенной в США. В табуляторе информация, нанесенная на перфокарты, расшифровывалась с помощью электричества. Машина Холлерита имела большой успех, на её основе было создано преуспевающее предприятие, которое в 1924 году превратилась в фирму IBM - крупнейшего производителя современных компьютеров. IBM превратила технологию перфокарт в мощный инструмент для деловой обработки данных и выпустила обширную линию специализированного оборудования для их записи. К 1950 технология IBM использовалась практически повсеместно в промышленности и правительстве.
С 1930-х компании Friden, Marchant и Monro начинают выпуск настольных механических калькуляторов, которые могли складывать, вычитать, умножать и делить. Словом «computer» («вычислитель») называлась должность - это были люди, которые использовали калькуляторы для выполнения математических вычислений.
В 1936 году Конрад Цузе - немецкий инженер, работавший в изоляции в нацистской Германии, начал работу над своим вычислителем (автоматической цифровой машиной с программным управлением на механических элементах) серии Z, у которой имелась память и возможность программирования. Вычислитель был создан на механической основе, но, тем не менее, на базе двоичной логики, модель Z1, завершённая в 1938, так и не смогла нормально работать, из-за недостаточной точности выполнения составных частей. Следующая машина Цузе Z3 была завершена в 1941. Она была построена на телефонных реле и работала вполне удовлетворительно. Таким образом, Z3 стала первым работающим компьютером, управляемым программой. Во многих отношениях Z3 была подобна современным машинам, в ней также был представлен ряд новшеств, таких как арифметика с плавающей запятой. Замена сложной в реализации десятичной системы на двоичную, сделала машины Цузе более простыми и более надёжными. По сути Цузе преуспел там, где Бэббидж потерпел неудачу. Программы для Z3 хранились на перфорированной плёнке. Условные переходы отсутствовали, но в 1990-х было теоретически доказано, что Z3 является универсальным компьютером. В двух патентах 1936, Цузе упоминал, что машинные команды могут храниться в той же памяти что и данные - предугадав архитектуру фон Неймана. Это было реализовано только в 1949 в британском EDSAC.
Второе поколение
Второе поколение датируется сороковыми-пятидесятыми годами ХХ столетия, когда в оборот были введены ламповые технологии, позволявшие получать десятки тысяч операций в секунду. Можно вспомнить несколько самых известных образцов: Колоссус, Эниак, Элсак, Whirlwind I, Компьютер 701, которые имели интересные особенности. В 1955-1965 годах в производстве компьютеров стали использоваться транзисторы, что позволило уменьшить вес конструкции самого компьютера, а также повысить скорость работы (около миллиона операций в секунду).
В 1945 году американские ученые Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мочли создали первый мощный электронно-цифровой компьютер «Эниак» (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator). Американский ENIAC, который часто называют первым электронным компьютером общего назначения, доказал применимость электроники для масштабных вычислений. Это стало ключевым моментом в разработке вычислительных машин, прежде всего из-за огромного прироста в скорости вычислений и возможности миниатюризации. Эта машина была в 1000 раз быстрее, чем все другие машины того времени. Разработка «ЭНИАК» продолжалась с 1943 до 1945. В этот период многие исследователи были убеждены, что среди тысяч хрупких электровакуумных ламп многие будут сгорать настолько часто, что «ЭНИАК» будет слишком много времени простаивать в ремонте, и будет бесполезен. Тем не менее, на реальной машине удавалось выполнять несколько тысяч операций в секунду в течение нескольких часов, до того момента как лампы начинают перегорать.
В 1956 г компания IBM начинает коммерциализацию устройства для хранения информации на магнитных дисках - RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Устройство использует 50 металлических дисков диаметром 61 см, по 100 дорожек с каждой стороны. Устройство хранило до 5 МБ данных и стоило 10000 долларов за МБ. (для сравнения в В 2006 году жёсткие диски стоили 0,001 $ за Мб.) Первый компьютер этого периода TX, который стал прототипом компьютеров PDP от DEC. В рамках этого поколении была создана первая компьютерная игра.
В 1963 году Томас Курт и Джон Кемени профессора из Дартмута разработали алгоритмический язык Бейсик (BASIC - Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code - универсальный код символических инструкций для начинающих; Basic - основной, базовый) - семейство высокоуровневых языков программирования. Язык был предназначен для обучения программированию и получил широкое распространение в виде различных диалектов, прежде всего как язык для домашних микрокомпьютеров.
Третье поколение
На протяжении третьего поколения (1965-1980) использовались электронные схемы на кремниевом кристалле. Время стало прорывом компании IBM, которая так же занималась новейшим мультипрограммированием.
В 1975 году студентами Полом Алленом и Биллом Гейтсом был создан интерпретатор языка Бейсик для персонального компьютера Altair. Они же основали компанию Microsoft, которая и по сей день считается крупнейшим производителем программного обеспечения для персональных компьютеров. Ими же был создан микропроцессор MOP-technology 6502, состоявший из 4300 транзисторов и широко использовавшийся в персональных компьютерах. Фирма IBM выпустила на рынок и один из первых лазерных принтеров IBM 3800
В 1983 году появилась "мышь" для управления компьютером, а также вводились в оборот дискеты для стандартных носителей информации. А в 1988 году Филлпс разработала стандарт для записи компакт-дисков CD-I (CD-Interactive).
Тим Бернерс-Ли (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire - CERN, Женева) в 1989 предложил концепцию распределенной информационной системы с целью «объединения знаний человечества», которую он назвал «Всемирной паутиной» (World Wide Web - WWW). Для её создания он объединил две существующие технологии - технологию IP-протоколов для передачи данных и технологию гипертекста (Hypertext Technology). Таким образом, 1989 год можно считать годом рождения сети Интернет.
В 1995 году IBM создает универсальную многозадачную операционную систему Windows 95. Система Windows 95 стала первой графической операционной системой для компьютеров IBM PC. Впоследствии эта операционная система получила свое развитие в Windows 98. Фирма Microsoft в системе Windows 95 ввела новый стандарт самоустанавливающихся устройств (Plug & Play).
Четвертое поколение стартовало в восьмидесятых годах, и длиться до сих пор. Дешевизна компьютеров позволила распространить их по миру очень быстро. Этот период характеризуется появлением профессии «программист», а так же становлением компаний-гигантов компьютерных производителей.
В конце ХХ-го века компьютерная техника развивалась по двум направлениям: созданием малогабаритных персональных компьютеров и создание мощных суперкомпьютеров. Современный суперкомпьютер - это мощный компьютер с производительностью несколько миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Это - многопроцессорный и/или многомашинный комплекс, работающий на общую память и общее поле внешних устройств.
Традиционные методики оценки производительности компьютерных систем все больше и больше теряют свою эффективность – компьютеры все активнее взаимодействуют друг с другом, людьми и внешним миром, что приводит к появлению стиля компьютерной обработки, определяемой сценариями развития событий, а это открывает эру новых интеллектуальных устройств и одновременно порождает совершенно новые потребности в оценке их производительности.
Автор: Грибулина А.