Уроки 37 - 38
История и перспективы развития вычислительной техники
§31. История развития вычислительной техники
Содержание урока
Вехи истории
Поколения ЭВМ (совершенствование элементной базы)
Развитие возможностей от поколения к поколению
Вехи истории
Первая механическая машина, с помощью которой можно было производить вычисления, была изготовлена известным французским учёным Блезом Паскалем в 1645 г. Чтобы отдать дань уважения этому изобретению, один из языков программирования впоследствии был назван именем Паскаль.
Идея о реализации вычислений в автоматическом режиме (без участия человека) впервые была предложена и детально развита английским учёным Чарльзом Бэббиджем. Он спроектировал и описал Аналитическую машину, состав и принципы действия которой фактически повторились в будущих ЭВМ.
Бэббидж посвятил всю свою жизнь работе над машиной, но построить её из механических деталей не удалось: уровень техники XIX века не позволял изготовить столь сложный и точный механизм.
Разработкой принципов программирования Аналитической машины Бэббиджа занималась Ада Лавлейс (дочь английского поэта Д. Г. Байрона). Её идеи оказали большое влияние на развитие программирования. Например, ей принадлежат термины «цикл» и «рабочая ячейка». В честь первого в мире программиста один из языков программирования получил имя Ада.
Первой ЭВМ, продемонстрировавшей на практике возможность автоматических расчётов по программе, считается ЭНИАК (сокращение от английского словосочетания Electronic Numeric Integrator and Computer) — рис. 5.1. Эта ЭВМ была построенав 1944 г. в США под руководством Джона Моучли; главным инженером проекта был Преспер Эккерт. ЭНИАК содержал 18 000 электронных ламп и, занимая зал 9 х 15 м2, потреблял около 150 кВт электроэнергии; выполнял более 350 умножений и 5000 сложений за секунду. Данные вводились в машину с помощью перфокарт, а программа обработки набиралась с помощью штекеров на специальных панелях.
Рис. 5.1. ЭВМ «ЭНИАК» (www.fi.edu)
Опыт построения первой ЭВМ был проанализирован А. Берксом, Г. Голдстайном и Дж. фон Нейманом. В 1946 г. они опубликовали работу «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства», ставшую классической. Сформулированные в ней принципы построения вычислительных машин используются и сейчас, несмотря на то что со времени публикации прошло более полувека. В компьютерной литературе эти принципы часто называют фон-неймановской архитектурой ЭВМ, хотя Джон фон Нейман не был её единоличным автором.
Дальнейший прогресс вычислительной техники во многом определялся развитием её элементной базы. Важной вехой на этом пути стало создание в 1947 г. транзистора (У. Шокли, Д. Бардин и У. Браттейн). Транзистор — это полупроводниковый прибор для управления электрическими сигналами (рис. 5.2). На основе транзисторов могут собираться цифровые электронные схемы, такие как логические элементы и триггеры.
Рис. 5.2. Транзисторы
В 1958 г. Дж. Килби разработал первую интегральную микросхему — кристалл, в котором размещается не один транзистор, а целая схема на нескольких транзисторах — например, один или несколько триггеров. Все её вспомогательные радиодетали (резисторы, конденсаторы и другие) также изготавливаются с помощью полупроводниковых технологий.
Первый микропроцессор Intel 4004 был разработан под руководством инженера М. Хоффа и выпущен в 1971 г. Он был четырёхбитным, поскольку предназначался для микрокалькуляторов и должен был производить вычисления над десятичными числами (см. § 14, где рассказано о двоично-десятичном кодировании). Интересно, что цель его создания была чисто технологическая: заменить 12 специализированных микросхем одной универсальной, но программируемой. Достоинства микропроцессора как главного узла для компьютеров были оценены позднее. В ходе совершенствования элементной базы вычислительные машины становились все более мощными и компактными. В результате появились персональные компьютеры (ПК), которыми мы сейчас пользуемся. В 1976 г. два молодых приятеля С. Джобс и С. Возняк в гараже родителей Джобса собрали ПК Apple, положивший начало известному ныне семейству компьютеров. А в 1981 г. был продемонстрирован первый компьютер другого семейства — IBM PC (IBM Personal Computer), потомки которого в нашей стране особенно широко распространены.
С. Джобс и С. Возняк с компьютером Арр1е-1 (cedmagic.com)
Следующая страница 
Поколения ЭВМ (совершенствование элементной базы)
Cкачать материалы урока
