Jakmile člověk objevil pojem „množství“, okamžitě začal vybírat nástroje, které optimalizují a usnadňují počítání. Dnes supervýkonné počítače založené na principech matematických výpočtů zpracovávají, ukládají a přenášejí informace - zásadní zdroj a motorem lidského pokroku. Není těžké získat představu o tom, jak probíhal vývoj výpočetní techniky, když jsme krátce zvážili hlavní fáze tohoto procesu.
Hlavní etapy vývoje výpočetní techniky
Nejpopulárnější klasifikace navrhuje vyčlenit hlavní fáze vývoje počítačové technologie v chronologickém pořadí:
- Manuální stupeň. Začalo to na úsvitu lidské epochy a pokračovalo až do poloviny 17. století. V tomto období vznikly základy účtu. Později, s tvorbou pozičních číselných systémů, se objevila zařízení (počítadlo, počítadlo a později - logaritmické pravítko), které umožňovalo počítat číslicemi.
- mechanický stupeň. Začalo to v polovině 17. století a trvalo téměř do konce 19. století. Úroveň rozvoje vědy v tomto období umožnila vytvořit mechanická zařízení, která provádějí základní aritmetické operace a automaticky si zapamatují nejvyšší číslice.
- Elektromechanická etapa je nejkratší ze všech, které historie vývoje výpočetní techniky spojuje. Trvalo to jen asi 60 let. To je mezera mezi vynálezem prvního tabulátoru v roce 1887 až do roku 1946, kdy se objevil úplně první počítač (ENIAC). Nové stroje, které byly založeny na elektrickém pohonu a elektrickém relé, umožňovaly provádět výpočty s mnohem větší rychlostí a přesností, ale proces počítání stále musel řídit člověk.
- Elektronická etapa začala ve druhé polovině minulého století a pokračuje dodnes. Toto je příběh šesti generací elektronických počítačů – od úplně prvních obřích jednotek založených na elektronkách až po supervýkonné moderní superpočítače s obrovským množstvím paralelních procesorů schopných současně provádět mnoho instrukcí.
Etapy vývoje výpočetní techniky jsou rozděleny podle chronologického principu spíše podmíněně. V době, kdy se používaly některé typy počítačů, se aktivně vytvářely předpoklady pro vznik následujících.
Úplně první počítací zařízení
Nejstarší nástroj pro počítání, který historie vývoje výpočetní techniky zná, je deset prstů na lidských rukou. Výsledky počítání byly zpočátku zaznamenávány pomocí prstů, zářezů do dřeva a kamene, speciálních tyčinek a uzlů.
S příchodem písma se objevily a vyvíjely různé způsoby zápisu čísel, byly vynalezeny poziční číselné soustavy (desítkové - v Indii, šestinásobné - v Babylonu).
Kolem 4. století před naším letopočtem začali staří Řekové počítat pomocí počítadla. Zpočátku to byla plochá hliněná tabulka s nápisy. ostrý předmět pruhy. Počítání se provádělo tak, že se na tyto proužky v určitém pořadí kladly malé kamínky nebo jiné drobné předměty.
V Číně se ve 4. století našeho letopočtu objevilo sedmibodové počítadlo – suanpan (suanpan). Dráty nebo lana byly nataženy na obdélníkový dřevěný rám - od devíti nebo více. Další drát (lano), natažený kolmo k ostatním, rozdělil suanpan na dvě nestejné části. Ve větším oddělení, zvaném "země", bylo na drátech navlečeno pět kostí, v menším - "nebe" - byly dvě. Každý z vodičů odpovídal desetinnému místu.
Tradiční počítadlo soroban se stalo populární v Japonsku od 16. století, když se tam dostalo z Číny. Ve stejné době se v Rusku objevilo počítadlo.
V 17. století na základě logaritmů objevených skotským matematikem Johnem Napierem vynalezl Angličan Edmond Gunther logaritmické pravítko. Toto zařízení bylo neustále vylepšováno a přežilo dodnes. Umožňuje násobit a dělit čísla, umocňovat, určovat logaritmy a goniometrické funkce.
Z logaritmického pravítka se stalo zařízení, které završuje vývoj výpočetní techniky v manuální (předmechanické) fázi.
První mechanické kalkulačky
V roce 1623 vytvořil německý vědec Wilhelm Schickard první mechanickou „kalkulačku“, kterou nazval počítací hodiny. Mechanismus tohoto zařízení připomínal obyčejné hodinky, skládající se z ozubených kol a hvězd. Tento vynález se však stal známým až v polovině minulého století.
Kvalitativním skokem v oblasti výpočetní techniky byl v roce 1642 vynález sčítacího stroje Pascaline. Jeho tvůrce, francouzský matematik Blaise Pascal, začal na tomto zařízení pracovat, když mu nebylo ani 20 let. "Pascalina" bylo mechanické zařízení ve formě krabice s velkým počtem vzájemně propojených ozubených kol. Čísla, která bylo potřeba doplnit, se do stroje zadávala otáčením speciálních kol.
V roce 1673 vynalezl saský matematik a filozof Gottfried von Leibniz stroj, který prováděl čtyři základní matematické operace a dokázal extrahovat druhou odmocninu. Princip jeho fungování byl založen na binárním číselném systému, speciálně vynalezeném vědcem.
V roce 1818 vynalezl Francouz Charles (Carl) Xavier Thomas de Colmar na základě myšlenek Leibnize sčítací stroj, který umí násobit a dělit. A o dva roky později se Angličan Charles Babbage pustil do návrhu stroje, který by byl schopen provádět výpočty s přesností až 20 desetinných míst. Tento projekt zůstal nedokončen, ale v roce 1830 jeho autor vyvinul jiný - analytický stroj pro provádění přesných vědeckých a technických výpočtů. Ta měla stroj ovládat programově a pro vstup a výstup informací měly sloužit děrné štítky s různým uspořádáním děr. Babbageův projekt předvídal vývoj elektronické výpočetní techniky a úkoly, které by s její pomocí mohly být řešeny.
Je pozoruhodné, že sláva první programátorky na světě patří ženě - Lady Ada Lovelace (rozená Byron). Byla to ona, kdo vytvořil první programy pro Babbageův počítač. Jeden z počítačových jazyků byl následně pojmenován po ní.
Vývoj prvních analogů počítače
V roce 1887 vyšla historie vývoje výpočetní techniky nová etapa. Americký inženýr Herman Gollerith (Hollerith) dokázal zkonstruovat první elektromechanický počítač - tabelátor. V jeho mechanismu bylo relé, stejně jako počítadla a speciální třídicí box. Zařízení načítalo a třídilo statistické záznamy pořízené na děrných štítcích. V budoucnu se společnost založená Gollerithem stala páteří světoznámého počítačového gigantu IBM.
V roce 1930 vytvořil Američan Vannovar Bush diferenciální analyzátor. Byl poháněn elektřinou a pro ukládání dat se používaly elektronické elektronky. Tento stroj byl schopen rychle najít řešení složitých matematických problémů.
O šest let později anglický vědec Alan Turing vyvinul koncept stroje, který se stal teoretickým základem pro dnešní počítače. Měla vše podstatné. moderní prostředky výpočetní technika: mohla krok za krokem provádět operace, které byly naprogramovány ve vnitřní paměti.
O rok později vynalezl George Stibitz, vědec ze Spojených států, první elektrický mechanické zařízení, schopný provádět binární sčítání. Jeho akce byly založeny na Booleově algebře – matematické logice vytvořené v polovině 19. století Georgem Boolem: pomocí logických operátorů AND, OR a NOT. Později se binární sčítačka stala nedílnou součástí digitálního počítače.
V roce 1938 nastínil zaměstnanec Massachusettské univerzity Claude Shannon principy logického návrhu počítače, který využívá elektrické obvody k řešení problémů Booleovy algebry.
Začátek počítačové éry
Vlády zemí účastnících se druhé světové války si byly vědomy strategické role počítačů při vedení nepřátelských akcí. To byl impuls pro vývoj a paralelní vznik první generace počítačů v těchto zemích.
Konrad Zuse, německý inženýr, se stal průkopníkem v oblasti počítačového inženýrství. V roce 1941 vytvořil první automatický počítač řízený programem. Stroj nazvaný Z3 byl postaven na telefonních relé a programy pro něj byly zakódovány na perforované pásce. Toto zařízení bylo schopno pracovat v binárním systému a také pracovat s čísly s pohyblivou řádovou čárkou.
Zuseho Z4 byl oficiálně uznán jako první skutečně fungující programovatelný počítač. Do historie se také zapsal jako tvůrce prvního programovacího jazyka na vysoké úrovni s názvem Plankalkul.
V roce 1942 američtí výzkumníci John Atanasoff (Atanasoff) a Clifford Berry vytvořili výpočetní zařízení, které pracovalo na elektronkách. Stroj také používal binární kód, mohl provádět řadu logických operací.
V roce 1943, v atmosféře tajemství, byl v britské vládní laboratoři sestrojen první počítač s názvem „Colossus“. Namísto elektromechanických relé používala pro ukládání a zpracování informací 2000 elektronek. Byl určen k rozluštění a dešifrování kódu tajných zpráv přenášených německým šifrovacím strojem Enigma, který byl široce používán Wehrmachtem. Existence tohoto aparátu byla dlouhou dobu přísně střeženým tajemstvím. Po skončení války rozkaz k jeho zničení osobně podepsal Winston Churchill.
Vývoj architektury
V roce 1945 vytvořil John (Janos Lajos) von Neumann, americký matematik maďarsko-německého původu prototyp architektury moderních počítačů. Navrhl zapsat program ve formě kódu přímo do paměti stroje, což znamená společné ukládání programů a dat do paměti počítače.
Architektura von Neumanna tvořila základ prvního univerzálního elektronického počítače ENIAC, který byl v té době vytvořen ve Spojených státech. Tento obr vážil asi 30 tun a nacházel se na 170 metrech čtverečních plochy. Do provozu stroje bylo zapojeno 18 tisíc lamp. Tento počítač mohl provést 300 násobení nebo 5 000 sčítání za jednu sekundu.
První univerzální programovatelný počítač v Evropě vznikl v roce 1950 v Sovětském svazu (Ukrajina). Skupina kyjevských vědců v čele se Sergejem Alekseevičem Lebeděvem navrhla malý elektronický počítací stroj (MESM). Jeho rychlost byla 50 operací za vteřinu, obsahoval asi 6 tisíc elektronek.
V roce 1952 byla domácí počítačová technika doplněna o BESM - velký elektronický počítací stroj, také vyvinutý pod vedením Lebedeva. Tento počítač, který provedl až 10 tisíc operací za sekundu, byl v té době nejrychlejší v Evropě. Informace byly zadávány do paměti stroje pomocí děrné pásky, výstup dat tiskem fotografií.
Ve stejném období byla v SSSR vyrobena řada velkých počítačů pod běžné jméno"Arrow" (autor vývoje - Jurij Jakovlevič Bazilevskij). Od roku 1954 začala sériová výroba univerzálního počítače "Ural" v Penze pod vedením Bashira Rameeva. Nejnovější modely byly hardwarově i softwarově kompatibilní mezi sebou, k dispozici byl široký výběr periferií, umožňujících sestavit stroje různých konfigurací.
Tranzistory. Vydání prvních sériově vyráběných počítačů
Lampy však velmi rychle selhaly, což velmi znesnadnilo práci se strojem. Tranzistor, vynalezený v roce 1947, dokázal tento problém vyřešit. S využitím elektrických vlastností polovodičů plnila stejné úkoly jako elektronky, ale zabírala mnohem menší objem a nespotřebovávala tolik energie. Spolu s příchodem feritových jader pro organizaci počítačové paměti umožnilo použití tranzistorů výrazně snížit velikost strojů, učinit je ještě spolehlivějšími a rychlejšími.
V roce 1954 začala americká společnost Texas Instruments sériově vyrábět tranzistory a o dva roky později se v Massachusetts objevil první počítač druhé generace postavený na tranzistorech, TX-O.
V polovině minulého století významná část státních organizací a velké společnosti používané počítače pro vědecké, finanční, inženýrské výpočty, práci s velkými datovými poli. Počítače postupně získávaly funkce, které známe dnes. V tomto období se objevují grafové plotry, tiskárny, nosiče informací na magnetických discích a páskách.
Aktivní využívání výpočetní techniky vedlo k rozšíření oblastí jejího použití a vyžádalo si tvorbu nových softwarových technologií. Objevily se programovací jazyky na vysoké úrovni, které umožňují přenášet programy z jednoho stroje na druhý a zjednodušují proces psaní kódu (Fortran, Cobol a další). Objevily se speciální programy-překladače, které převádějí kód z těchto jazyků na příkazy, které stroj přímo vnímá.
Nástup integrovaných obvodů
V letech 1958-1960 se díky inženýrům ze Spojených států Robertu Noyceovi a Jacku Kilbymu svět dozvěděl o existenci integrovaných obvodů. Na bázi křemíkového nebo germaniového krystalu byly osazeny miniaturní tranzistory a další součástky, někdy až stovky a tisíce. Mikroobvody o velikosti jen něco málo přes centimetr byly mnohem rychlejší než tranzistory a spotřebovávaly mnohem méně energie. S jejich vzhledem spojuje historie vývoje výpočetní techniky vznik třetí generace počítačů.
V roce 1964 IBM vydala první počítač z rodiny SYSTEM 360, který byl založen na integrovaných obvodech. Od té doby je možné počítat s masovou výrobou počítačů. Celkem bylo vyrobeno více než 20 tisíc kopií tohoto počítače.
V roce 1972 byl v SSSR vyvinut počítač ES (single series). Jednalo se o standardizované komplexy pro práci výpočetní střediska, která měla společný systém velení. Na základě Američana Systém IBM 360.
Následující rok vydala společnost DEC minipočítač PDP-8, první komerční projekt v této oblasti. Relativně nízká cena minipočítačů umožnila jejich použití i malým organizacím.
Během stejného období byl software neustále vylepšován. Operační systémy byly vyvinuty tak, aby podporovaly maximální počet externích zařízení, objevily se nové programy. V roce 1964 byl vyvinut BASIC – jazyk určený speciálně pro školení začínajících programátorů. O pět let později se objevil Pascal, který se ukázal jako velmi vhodný pro řešení mnoha aplikovaných problémů.
Osobní počítače
Po roce 1970 začalo vydávání čtvrté generace počítačů. Rozvoj výpočetní techniky je v této době charakteristický zaváděním velkých integrovaných obvodů do výroby počítačů. Takové stroje nyní mohly provádět tisíce milionů výpočetních operací za jednu sekundu a kapacita jejich RAM se zvýšila na 500 milionů bitů. Výrazné zlevnění mikropočítačů vedlo k tomu, že možnost jejich nákupu se postupně objevila i u běžného člověka.
Apple byl jedním z prvních výrobců osobních počítačů. Steve Jobs a Steve Wozniak, kteří jej vytvořili, navrhli první PC v roce 1976 a nazvali jej Apple I. Stálo to pouhých 500 dolarů. O rok později byl představen další model této společnosti, Apple II.
Počítač této doby se poprvé stal podobným domácímu spotřebiči: kromě kompaktních rozměrů měl elegantní design a uživatelsky přívětivé rozhraní. Rozšíření osobních počítačů na konci 70. let vedlo k tomu, že poptávka po sálových počítačích výrazně poklesla. Tato skutečnost jejich výrobce IBM vážně znepokojila a v roce 1979 uvedla na trh své první PC.
O dva roky později se objevil první mikropočítač společnosti s otevřenou architekturou, založený na 16bitovém mikroprocesoru 8088 vyráběném společností Intel. Počítač byl vybaven monochromatickým displejem, dvěma mechanikami pro pětipalcové diskety a 64 kilobajty RAM. Jménem tvůrce společnosti Microsoft speciálně vyvinul operační systém pro tento stroj. Na trh se dostaly četné klony IBM PC, které podnítily růst průmyslová produkce osobní počítače.
V roce 1984 Apple vyvinul a vydal nový počítač – Macintosh. Jeho operační systém byl výjimečně uživatelsky přívětivý: zobrazoval příkazy jako grafické obrázky a umožňoval je zadávat pomocí myši. Díky tomu byl počítač ještě dostupnější, protože od uživatele nebyly vyžadovány žádné speciální dovednosti.
Počítače páté generace výpočetní techniky, některé zdroje datují roky 1992-2013. Jejich hlavní koncept je stručně formulován následovně: jedná se o počítače vytvořené na bázi superkomplexních mikroprocesorů s paralelně-vektorovou strukturou, která umožňuje současně provádět desítky sekvenčních příkazů zabudovaných v programu. Stroje s několika stovkami paralelně běžících procesorů umožňují ještě přesnější a rychlejší zpracování dat a také vytváření efektivních sítí.
Rozvoj moderní výpočetní techniky nám již umožňuje hovořit o počítačích šesté generace. Jde o elektronické a optoelektronické počítače běžící na desítkách tisíc mikroprocesorů, vyznačující se masivním paralelismem a simulující architekturu nervových biologických systémů, což jim umožňuje úspěšně rozpoznávat složité obrazy.
Po důsledném zvážení všech fází vývoje výpočetní techniky je třeba poznamenat zajímavý fakt: vynálezy, které se na každém z nich dobře osvědčily, přežily dodnes a nadále se s úspěchem používají.
Třídy výpočetní techniky
Existují různé možnosti klasifikace počítačů.
Podle účelu se tedy počítače dělí:
- na univerzální - ty, které jsou schopny řešit různé matematické, ekonomické, inženýrské, vědecké a jiné problémy;
- orientovaný na problém - řešení problémů užšího směru, obvykle spojených s řízením určitých procesů (registrace dat, akumulace a zpracování malého množství informací, výpočty podle jednoduchých algoritmů). Mají omezenější softwarové a hardwarové zdroje než první skupina počítačů;
- specializované počítače řeší zpravidla přesně definované úkoly. Mají vysoce specializovanou strukturu a při relativně nízké složitosti zařízení a ovládání jsou ve svém oboru poměrně spolehlivé a produktivní. Jde například o řadiče nebo adaptéry, které řídí řadu zařízení, ale i o programovatelné mikroprocesory.
Podle velikosti a výrobní kapacity se moderní elektronické výpočetní zařízení dělí na:
- na supervelké (superpočítače);
- velké počítače;
- malé počítače;
- ultra-malé (mikropočítače).
Viděli jsme tedy, že zařízení, která nejprve vynalezl člověk k účtování zdrojů a hodnot a poté k rychlému a přesnému provádění složitých výpočtů a výpočetních operací, byla neustále vyvíjena a zdokonalována.
Historie vývoje výpočetní techniky
2. "Čas - události - lidé"
1. Etapy vývoje výpočetní techniky
Až do 17. století. činnost společnosti jako celku i každého člověka jednotlivě směřovala k ovládnutí hmoty, tedy k poznání vlastností hmoty a k výrobě nejprve primitivních a poté stále složitějších pracovních nástrojů až po mechanismy a stroje. které umožňují vyrábět spotřebitelské hodnoty.
Poté, v procesu formování průmyslové společnosti, vystoupil do popředí problém ovládnutí energie – nejprve tepelné, poté elektrické a nakonec atomové. Ovládnutí energie umožnilo zvládnout masovou produkci spotřebitelských hodnot a v důsledku toho zvýšit životní úroveň lidí a změnit povahu jejich práce.
Lidstvo se zároveň vyznačuje potřebou vyjadřovat a pamatovat si informace o světě kolem nás – tak se objevilo psaní, tisk, malba, fotografie, rozhlas, televize. V historii vývoje civilizace lze rozlišit několik informačních revolucí - transformace společenských vztahů v důsledku zásadních změn v oblasti zpracování informací, informační technologie. Důsledkem takových proměn bylo získání nové kvality lidskou společností.
Na konci XX století. lidstvo vstoupilo do nové vývojové fáze – do fáze výstavby informační společnost. Informace se staly nejdůležitějším faktorem ekonomického růstu a úroveň rozvoje informační činnosti a míra jejího zapojení a vlivu na globální informační infrastrukturu se staly nejdůležitější podmínkou konkurenceschopnosti země ve světové ekonomice. Pochopení nevyhnutelnosti příchodu této společnosti přišlo mnohem dříve. Již ve 40. letech 20. století hovořil australský ekonom K. Clark o přibližování se éry společnosti informací a služeb, společnosti nových technologických a ekonomických příležitostí. Americký ekonom F. Machlup navrhl koncem 50. let nástup informační ekonomiky a přeměnu informací v nejdůležitější komoditu. Na konci 60. let. D. Bell konstatoval přeměnu průmyslové společnosti na informační. Pokud jde o země, které byly dříve součástí SSSR, procesy informatizace se v nich vyvíjely pomalým tempem.
Informatika mění celý systém sociální produkce a interakce kultur. S nástupem informační společnosti začíná nová etapa nejen ve vědeckotechnické, ale také v sociální revoluci. Celý systém informační komunikace se mění. Zničení starých informačních vazeb mezi sektory ekonomiky, oblastmi vědecké činnosti, regiony, zeměmi umocnilo hospodářskou krizi konce století v zemích, které rozvoji informatizace nevěnovaly dostatečnou pozornost. Nejdůležitějším úkolem společnosti je obnovit komunikační kanály v nových ekonomických a technologických podmínkách, aby byla zajištěna jasná interakce mezi všemi oblastmi hospodářské, vědecké a sociální rozvoj jak v jednotlivých zemích, tak v celosvětovém měřítku.
Počítače v moderní společnosti převzaly významnou část práce související s informacemi. Podle historických měřítek jsou technologie počítačového zpracování informací stále velmi mladé a jsou na samém počátku svého rozvoje. Počítačová technika dnes transformuje nebo nahrazuje starší technologie zpracování informací.
2. "Čas - události - lidé"
Zvažte historii vývoje výpočetních nástrojů a metod „u osob“ a objektů (tabulka 1).
Tabulka 1. Hlavní události v historii vývoje výpočetních metod, přístrojů, automatů a strojů
| John Napier | Skot John Napier v roce 1614 publikoval Popis úžasných tabulek logaritmů. Zjistil, že součet logaritmu čísel aab se rovná logaritmu součinu těchto čísel. Proto byla operace násobení zredukována na jednoduchou operaci sčítání. Vyvinul také nástroj pro násobení čísel - „Knuckles of Napier“. Skládal se ze sady členěných tyčí, které mohly být uspořádány tak, že sčítáním čísel v úsecích sousedících vodorovně získali výsledek jejich násobení. Napier's Knuckles byly brzy nahrazeny jinými výpočetními zařízeními (hlavně mechanický typ). Napierovy tabulky, jejichž výpočet vyžadoval velmi dlouhou dobu, byly později „zabudovány“ do pohodlného zařízení, které urychluje výpočetní proces – logaritmického pravítka (R. Bissacar, konec 1620) |
| Wilhelm Schickard | Věřilo se, že první mechanický počítací stroj vynalezl velký francouzský matematik a fyzik B. Pascal v roce 1642. V roce 1957 však F. Hammer (Německo, ředitel Keplerian Scientific Center) objevil důkazy o vytvoření mechanického, počítací stroj přibližně dvě desetiletí před vynálezem Pascala Wilhelma Schickarda. Říkal tomu „počítací hodiny“. Stroj byl navržen pro provádění čtyř aritmetických operací a skládal se z částí: sčítacího zařízení; násobící zařízení; mechanismus pro průběžné výsledky. Sčítací zařízení sestávalo z ozubených kol a představovalo nejjednodušší formu sčítacího stroje. Navržené schéma mechanického počítání je považováno za klasické. Toto jednoduché a efektivní schéma však muselo být znovu vynalezeno, protože informace o Schickardově autě se nestaly veřejnou doménou. |
| Blaise Pascala | V roce 1642, když bylo Pascalovi 19 let, byl vyroben první funkční model sčítacího stroje. O několik let později vytvořil Blaise Pascal mechanický sčítací stroj ("pascaline"), který umožňoval sčítání čísel v desítkové soustavě čísel. V tomto stroji byly číslice šestimístného čísla nastaveny odpovídajícími rotacemi disků (kol) s digitálním dělením, výsledek operace bylo možné přečíst v šesti oknech - jedno pro každou číslici. Jednotkový disk byl připojen k disku s desítkami, disk s desítkami k disku se stovkami a tak dále. Za pouhých deset let postavil více než 50 různých verzí stroje. Princip spojených kol, který vynalezl Pascal, byl základem, na kterém byla během následujících tří století postavena většina výpočetních zařízení. |
| Gottfried Wilhelm Leibniz | V roce 1672 se Leibniz v Paříži setkal s nizozemským matematikem a astronomem Christianem Huygensem. Když Leibniz viděl, kolik výpočtů musí astronom udělat, rozhodl se vynalézt mechanické zařízení pro výpočty. V roce 1673 dokončil vytvoření mechanického kalkulátoru. Rozvíjející myšlenky Pascala, Leibniz použil operaci posunu pro bitové násobení čísel. Doplňování na něm probíhalo v podstatě stejně jako na „pascalové lince“, Leibniz však do návrhu zahrnul pohyblivou část (prototyp pohyblivého vozíku budoucích stolních kalkulátorů) a rukojeť, pomocí které bylo možné otáčejte stupňovitým kolem nebo - v dalších verzích stroje - válci umístěnými uvnitř zařízení |
| Joseph Marie Jacquard | Vývoj výpočetních zařízení je spojen se vzhledem děrných štítků a jejich aplikací. Vzhled děrovaných karet je spojen s tkaním. V roce 1804 sestrojil inženýr Joseph-Marie Jacquard plně automatizovaný stroj (stroj Jacquard) schopný reprodukovat ty nejsložitější vzory. Činnost stroje byla naprogramována pomocí balíčku děrných štítků, z nichž každý řídil jeden pohyb raketoplánu. Přechod na nový vzor proběhl výměnou balíčku děrných štítků |
| Charles Babbage (1791-1871) | Objevil chyby v Napierových logaritmických tabulkách, které byly široce používány ve výpočtech astronomy, matematiky a námořními navigátory. V roce 1821 začal vyvíjet svůj vlastní počítač, který by pomohl provádět přesnější výpočty. V roce 1822 byl postaven rozdílový engine (zkušební model), schopný počítat a tisknout velké matematické tabulky. Bylo to velmi složité, velké zařízení a bylo určeno k automatickému výpočtu logaritmů. Model byl založen na principu známém v matematice jako „metoda konečných rozdílů“: při výpočtu polynomů se používá pouze operace sčítání a neprovádí se násobení a dělení, které je mnohem obtížnější automatizovat. Následně přišel s myšlenkou vytvořit výkonnější analytický engine. Musela nejen řešit matematické úlohy určitého typu, ale provádět různé výpočetní operace podle pokynů operátora. Designově nejde o nic jiného než o první univerzální programovatelný počítač. Analytický motor měl mít takové součásti jako „mlýn“ (v moderní terminologii aritmetické zařízení) a „sklad“ (paměť). Instrukce (příkazy) byly zadávány do analytického stroje pomocí děrných štítků (byla využita myšlenka ovládání Jaccardova programu pomocí děrných štítků). Švédský vydavatel, vynálezce a překladatel Per Georg Scheutz využil Babbageovy rady k sestrojení upravené verze tohoto stroje. V roce 1855 byl Scheutzův stroj oceněn zlatou medailí na světové výstavě v Paříži. Později byl jeden z principů, který je základem myšlenky analytického stroje – používání děrných štítků – vtělen do statistického tabelátoru, který sestrojil Američan Herman Hollerith (pro urychlení zpracování výsledků amerického sčítání lidu v roce 1890) |
| Augusta Ada Byronová (Hraběnka z Lovelace) | Hraběnka Augusta Ada Lovelace, dcera básníka Byrona, spolupracovala s C. Babbagem na vytvoření programů pro jeho počítací stroje. Její spisy v této oblasti byly publikovány v roce 1843. V té době však bylo považováno za neslušné, aby žena publikovala své spisy pod svým celým jménem a Lovelace dala do názvu pouze své iniciály. Babbageovy materiály a Lovelaceovy komentáře nastiňují takové pojmy jako „podprogram“ a „knihovna podprogramů“, „úprava instrukcí“ a „indexový registr“, které se začaly používat až v 50. letech. 20. století Samotný termín „knihovna“ zavedl Babbage a termíny „pracovní buňka“ a „cyklus“ navrhl A. Lovelace. „Lze právem říci, že analytický stroj spřádá algebraické vzory stejným způsobem, jakým Jacquecardův tkalcovský stav reprodukuje květiny a listy,“ napsala hraběnka z Lovelace. Byla vlastně první programátorkou (po ní byl pojmenován programovací jazyk Ada) |
| George Bull | J. Boole je právem považován za otce matematické logiky. Je po něm pojmenována část matematické logiky, Booleova algebra. V roce 1847 napsal článek „Matematická analýza logiky“. V roce 1854 Boole rozvinul své myšlenky v práci s názvem An Inquiry into the Laws of Thought. Tyto práce přinesly revoluční změny v logice jako vědě. J. Boole vynalezl jakousi algebru – systém zápisu a pravidel aplikovaných na všechny druhy objektů, od čísel a písmen až po věty. Pomocí tohoto systému mohl Boole kódovat příkazy (příkazy) pomocí svého jazyka a poté s nimi manipulovat stejným způsobem, jakým se manipuluje s běžnými čísly v matematice. Tři základní operace systému jsou AND, OR a NOT |
| Pafnuty Lvovič Čebyšev | Rozvinul teorii strojů a mechanismů, napsal řadu prací věnovaných syntéze kloubových mechanismů. Mezi četnými mechanismy, které vynalezl, je několik modelů sčítacích strojů, z nichž první byl navržen nejpozději v roce 1876. Čebyševův sčítací stroj byl v té době jedním z nejoriginálnějších počítačů. Čebyšev ve svých návrzích navrhoval princip kontinuálního přenosu desítek a automatického přechodu povozu z číslice na číslici při násobení. Oba tyto vynálezy vstoupily do široké praxe ve 30. letech 20. století. 20. století v souvislosti s používáním elektrického pohonu a rozšířením poloautomatických a automatických klávesnicových počítačů. S příchodem těchto a dalších vynálezů bylo možné výrazně zvýšit rychlost mechanických počítacích zařízení. |
| Alexej Nikolajevič Krylov (1863-1945) | Ruský stavitel lodí, mechanik, matematik, akademik Akademie věd SSSR. V roce 1904 navrhl konstrukci stroje pro integraci obyčejných diferenciálních rovnic. V roce 1912 byl takový stroj postaven. Byl to první spojitý integrační stroj, který umožňoval řešení diferenciálních rovnic až do čtvrtého řádu. |
| Wilgodt Theophil Odner | Vilgodt Theophilus Odner, rodák ze Švédska, přijel do Petrohradu v roce 1869. Nějakou dobu pracoval v ruské továrně na naftu na straně Vyborgu, kde byl v roce 1874 vyroben první vzorek jeho sčítacího stroje. První sériové sčítací stroje, vytvořené na bázi Leibnizových stupňovitých válců, byly velké, především proto, že bylo nutné přidělit pro každý výtlak samostatný válec. Odner místo stupňovitých válečků používal pokročilejší a kompaktnější ozubená kola s měnícím se počtem zubů - Odnerova kola. V roce 1890 získal Odner patent na výrobu sčítacích měřidel a v témže roce se prodalo 500 sčítacích měřidel (v té době velmi velké množství). Aritmometry v Rusku byly nazývány: „Odnerův sčítací stroj“, „Original-Odner“, „Odnerův sčítací stroj“ atd. V Rusku bylo do roku 1917 vyrobeno asi 23 tisíc Odnerových sčítacích strojů. Po revoluci byla v Suschevském strojírenském závodě zavedena výroba sčítacích strojů. F.E. Dzeržinskij v Moskvě. Od roku 1931 se jim začalo říkat sčítací stroje „Felix“. Dále u nás vznikaly modely sčítacích strojů Odner vstup z klávesnice a elektrický pohon |
| Herman Hollerith (1860-1929) | Po absolvování Kolumbijské univerzity odchází pracovat do úřadu pro sčítání lidu ve Washingtonu. V této době Spojené státy zahájily extrémně pracné (které trvalo sedm a půl roku) ruční zpracování dat shromážděných během sčítání lidu v roce 1880. Do roku 1890 Hollerith dokončil vývoj tabelačního systému založeného na používání děrných štítků. Každá karta měla 12 řad, z nichž každá mohla mít 20 děr a odpovídaly údajům jako věk, pohlaví, místo narození, počet dětí, rodinný stav a další údaje obsažené ve sčítacím dotazníku. Obsah vyplněných formulářů byl převeden na karty vhodnou perforací. Děrné štítky byly vloženy do speciálních zařízení připojených k tabelačnímu stroji, kde byly navlečeny na řady tenkých jehel, jedna jehla pro každou z 240 děrovaných pozic na kartě. Když jehla vstoupila do otvoru, vytvořila kontakt v odpovídajícím elektrickém obvodu stroje. Úplná statistická analýza výsledků trvala dva a půl roku (třikrát rychleji než předchozí sčítání). Hollerith následně zorganizoval Computer Tabulating Recording (CTR). Mladý prodejce společnosti Tom Watson byl první, kdo viděl potenciální ziskovost prodeje děrných tabulkových počítacích strojů americkým obchodníkům. Později společnost převzal a v roce 1924 ji přejmenoval na International Business Machines Corporation (IBM). |
| Vannevar Bush | V roce 1930 sestrojil mechanické počítací zařízení - diferenciální analyzátor. Byl to stroj, který dokázal řešit složité diferenciální rovnice. Měl však mnoho vážných nedostatků, především gigantických rozměrů. Bushův mechanický analyzátor byl složitý systém válečků, ozubených kol a drátů spojených do řady velkých bloků, které zabíraly celou místnost. Při zadávání úkolu pro stroj musel operátor ručně volit spoustu převodových stupňů. To obvykle trvalo 2-3 dny. Později W. Bush navrhl prototyp moderního hypertextu - projekt MEMEX (MEMORY EXtention - rozšíření paměti) jako automatizovaný úřad, do kterého by si člověk ukládal své knihy, záznamy, jakékoli informace, které obdrží, tak, aby je mohl použít na kdykoliv s maximální rychlostí a pohodlím. . Ve skutečnosti mělo jít o komplexní zařízení vybavené klávesnicí a průhlednými obrazovkami, na které by se promítaly texty a obrázky uložené na mikrofilmu. MEMEX by vytvořil logické a asociativní vazby mezi libovolnými dvěma bloky informací. V ideálním případě mluvíme o obrovské knihovně, univerzální informační základně |
| John Vincent Atanasoff | Profesor fyziky, autor prvního projektu digitálního počítače založeného na binární spíše než desítkové číselné soustavě. Jednoduchost binárního systému v kombinaci s jednoduchostí fyzické reprezentace dvou znaků (0, 1) namísto deseti (0, 1, ..., 9) v elektrických obvodech počítačů převážila nepříjemnosti spojené s nutností převést z binárního na desítkové a naopak. Použití binárního číselného systému navíc přispělo ke zmenšení velikosti počítače a snížilo by jeho cenu. V roce 1939 Atanasoff postavil model zařízení a začal hledat finanční pomoc, aby mohl pokračovat v práci. Atanasoffův vůz byl v prosinci 1941 téměř připraven, ale byl rozebrán. V souvislosti s vypuknutím 2. světové války veškeré práce na realizaci tohoto projektu ustaly. Teprve v roce 1973 byla Atanasoffova priorita jako autora prvního projektu takové počítačové architektury potvrzena rozhodnutím amerického federálního soudu. |
| Howard Aiken | V roce 1937 navrhl G. Aiken projekt velkého počítacího stroje a hledal lidi ochotné financovat tento nápad. Sponzorem byl Thomas Watson, prezident IBM Corporation: jeho příspěvek na projekt činil asi 500 tisíc amerických dolarů. Design nové auto"Mark-1", založený na elektromechanických relé, začal v roce 1939 v laboratořích newyorské pobočky IBM a pokračoval až do roku 1944. Hotový počítač obsahoval asi 750 tisíc dílů a vážil 35 tun. Stroj pracoval s binárními čísly až 23 číslic a vynásobených dvěma čísly maximální kapacity za cca 4 s. Protože vytvoření Mark-1 trvalo dostatečně dlouho, dlaň se nedostala k němu, ale k reléovému binárnímu počítači Z3 Konrada Zuse, postavenému v roce 1941. Za zmínku stojí, že stroj Z3 byl mnohem menší než stroj Aiken a také levnější. výroba |
| Konrád Zuse | V roce 1934 jako student technická univerzita(v Berlíně), nemajíc nejmenší ponětí o díle C. Babbage, začal K. Zuse vyvíjet univerzální počítač, v mnoha ohledech podobný Babbageovu analytickému enginu. V roce 1938 dokončil stavbu stroje, který zabíral plochu 4 metry čtvereční. m., zvaný Z1 (v němčině se jeho příjmení píše jako Zuse). Byl to plně elektromechanický programovatelný digitální stroj. Měla klávesnici pro zadávání podmínek úkolů. Výsledky výpočtů byly zobrazeny na panelu s mnoha malými světly. Jeho restaurovaná verze je uložena v muzeu Verker und Technik v Berlíně. Právě Z1 je v Německu označován za první počítač na světě. Zuse později začal kódovat instrukce stroje děrováním otvorů do použitého 35mm filmu. Stroj, který pracoval s perforovanou páskou, se jmenoval Z2. V roce 1941 sestrojil Zuse programově řízený stroj založený na binárním číselném systému - Z3. Tento stroj v mnoha svých charakteristikách převyšoval ostatní stroje vyráběné samostatně a paralelně v jiných zemích. V roce 1942 Zuse spolu s rakouským elektroinženýrem Helmutem Schreyerem navrhl vytvoření počítače zásadně nového typu - na elektronkách. Tento stroj musel pracovat tisíckrát rychleji než kterýkoli ze strojů dostupných v té době v Německu. Když mluvili o potenciálních aplikacích vysokorychlostního počítače, Zuse a Schreyer zaznamenali možnost jeho použití k dešifrování zakódovaných zpráv (takový vývoj již probíhal v různých zemích) |
| Alan Turing | Anglický matematik, dal matematickou definici algoritmu prostřednictvím konstrukce, nazvané Turingův stroj. Během druhé světové války Němci používali stroj Enigma k šifrování zpráv. Bez klíče a spínacího schématu (Němci je měnili třikrát denně) nebylo možné zprávu rozluštit. Za účelem odhalení tajemství shromáždila britská rozvědka skupinu skvělých a poněkud výstředních vědců. Mezi nimi byl i matematik Alan Turing. Koncem roku 1943 se skupině podařilo postavit výkonný stroj (místo elektromechanických relé v něm bylo použito asi 2000 elektronek). Vůz dostal jméno „Colossus“. Zachycené zprávy byly zakódovány, aplikovány na děrnou pásku a vloženy do paměti stroje. Páska byla vložena pomocí fotoelektrické čtečky rychlostí 5000 znaků za sekundu. Stroj měl pět takových čteček. V procesu hledání shody (dešifrování) stroj porovnal zašifrovanou zprávu s již známými kódy Enigmy (podle algoritmu Turingova stroje). Práce skupiny je stále utajována. Roli Turinga v práci skupiny lze posoudit podle následujícího výroku člena této skupiny, matematika I. J. Gooda: „Nechci tvrdit, že jsme vyhráli válku díky Turingovi, ale dovoluji si říkat, že bez něj bychom to možná ztratili." Stroj Colossus byl trubkový stroj (hlavní krok vpřed ve vývoji počítačové technologie) a specializovaný (dekódování tajných kódů) |
| John Mauchly Presper Eckert (narozen v roce 1919) | Prvním počítačem je stroj ENIAC (ENIAC, Electronic Numerical Integrator and Computer - elektronický digitální integrátor a kalkulačka). Její autoři, američtí vědci J. Mouchli a Presper Eckert, na ní pracovali v letech 1943 až 1945. Byl určen k výpočtu trajektorií projektilů a byl nejobtížnější pro polovinu 20. století. inženýrská stavba o délce více než 30 m, objemu 85 metrů krychlových. m, vážící 30 t. V ENIAKu bylo použito 18 tisíc elektronek, 1500 relé, stroj spotřeboval asi 150 kW. Pak vznikla myšlenka vytvořit stroj se softwarem uloženým v paměti stroje, který by změnil principy organizace výpočtů a připravil cestu pro vznik moderních programovacích jazyků (EDVAC - Electronic Discret Variable Automatic Computer, EDVAC - Electronic Discret Variabilní automatický počítač). Tento stroj byl vytvořen v roce 1950. Větší vnitřní paměť obsahovala data i program. Programy byly nahrávány elektronicky ve speciálních zařízeních – zpožďovacích linkách. Nejdůležitější bylo, že v EDVAKu byla data kódována nikoli v desítkové soustavě, ale v dvojkové soustavě (snížil se počet použitých elektronek). J. Mouchli a P. Eckert se po vytvoření vlastní společnosti pustili do vytvoření univerzálního počítače pro široké komerční aplikace- UNIVAC (UNIVAC, Universal Automatic Computer - univerzální automatický počítač). Asi rok před prvním |
| ENIAC | UNIVAC vstoupil do provozu v US Census Bureau, partneři se ocitli v obtížné situaci finanční pozici a byli nuceni prodat svou společnost Remington Rand. UNIVAC se však nestal prvním komerčním počítačem. Stal se z nich stroj LEO (LEO, Lyons „Bectronic Office), který se v Anglii používal k vyplácení mezd zaměstnancům čajoven (Lyons“). V roce 1973 americký federální soud zrušil jejich autorská práva na vynález elektronického digitálního počítače , a - vypůjčeno od J. Atanasoffa |
| John von Neumann (1903-1957) | Ve skupině J. Mauchly a P. Eckerta zpracoval von Neumann zprávu – „Předběžná zpráva o stroji EDVAK“, ve které shrnul plány práce na stroji. Jednalo se o první práci o digitálních elektronických počítačích, která se dostala do povědomí určitých kruhů vědecké obce (z důvodu utajení nebyly práce v této oblasti publikovány). Od té doby je počítač uznáván jako předmět vědeckého zájmu. Ve své zprávě von Neumann vyčlenil a podrobně popsal pět klíčových součástí toho, čemu se dnes říká „von Neumannova architektura“ moderního počítače. V naší zemi, bez ohledu na von Neumanna, byly formulovány podrobnější a úplné zásady pro konstrukci elektronických digitálních počítačů (Sergej Alekseevič Lebeděv) |
| Sergej Alekseevič Lebeděv | V roce 1946 se S. A. Lebedev stal ředitelem Ústavu elektrotechniky a v rámci něj zorganizoval vlastní laboratoř modelování a regulace. V roce 1948 zaměřil S. A. Lebedev svou laboratoř na vytvoření MESM (Small Electronic Computing Machine). MESM byl původně koncipován jako model (první písmeno ve zkratce MESM) velkého elektronického výpočetního stroje (BESM). V procesu jeho vzniku se však ukázala účelnost přeměnit jej na malý počítač. Vzhledem k utajení prováděných prací v oblasti výpočetní techniky nebyly v otevřeném tisku žádné relevantní publikace. Základy stavby počítače, které vyvinul S. A. Lebedev nezávisle na J. von Neumannovi, jsou následující: 1) složení počítače by mělo zahrnovat aritmetiku, paměť, vstupní a výstupní informace, ovládací zařízení; 2) výpočetní program je zakódován a uložen do paměti jako čísla; 3) pro kódování čísel a příkazů by se měl používat systém binárních čísel; 4) výpočty by měly být prováděny automaticky na základě programu uloženého v paměti a operací s příkazy; 5) kromě početních operací se zavádějí i logické operace - přirovnání, podmíněné a nepodmíněné přechody, konjunkce, disjunkce, negace; 6) paměť je postavena na hierarchickém principu; 7) pro výpočty se používají numerické metody pro řešení úloh. 25. prosince 1951 byl MESM uveden do provozu. Byl to první vysokorychlostní elektronický digitální stroj v SSSR. V roce 1948 byl vytvořen Ústav přesné mechaniky a výpočetní techniky (ITM a CT) Akademie věd SSSR, kterému vláda svěřila vývoj nové výpočetní techniky a S. A. Lebeděv byl pozván do čela laboratoře č. 1. (1951). Když byl BESM připraven (1953), nebyl v žádném případě horší než nejnovější americké modely. Od roku 1953 až do konce svého života byl S. A. Lebedev ředitelem ITM a CT Akademie věd SSSR, byl zvolen řádným členem Akademie věd SSSR a vedl práci na vytvoření několika generace počítačů. Na počátku 60. let. vzniká první počítač z řady velkých elektronických počítacích strojů (BESM) - BHM-1. Při vytváření BESM-1 byla uplatněna originální vědecká a konstrukční řešení. Díky tomu to byl tehdy nejproduktivnější stroj v Evropě (8-10 tisíc operací za vteřinu) a jeden z nejlepších na světě. Pod vedením S. A. Lebeděva byly vytvořeny a uvedeny do výroby další dva elektronkové počítače BESM-2 a M-20. V 60. letech. byly vytvořeny polovodičové verze M-20: M-220 a M-222, stejně jako BESM-ZM a BESM-4. Při návrhu BESM-6 byla poprvé použita metoda předběžného simulačního modelování (uvedení do provozu bylo provedeno v roce 1967). S. A. Lebeděv jako jeden z prvních pochopil velký význam společné práce matematiků a inženýrů při vytváření počítačových systémů. Z iniciativy S. A. Lebedeva byla všechna schémata BESM-6 zapsána pomocí vzorců Booleovské algebry. Tím se otevřely široké možnosti pro automatizaci návrhu a přípravy instalační a výrobní dokumentace. |
| IBM | Nemožné minout milník ve vývoji výpočetních nástrojů a metod souvisejících s činností IBM. Historicky první počítače klasické struktury a složení - Computer Installation System / 360 ( jméno značky- "Computing System 360", dále jen IBM/360) byly uvedeny na trh v roce 1964 a s následnými úpravami (IBM/370, IBM/375) byly dodávány až do poloviny 80. let, kdy se pod vlivem mikropočítačů (PC) nezačal postupně mizet ze scény. Počítače této řady sloužily jako základ pro rozvoj v SSSR a členských zemích RVHP tzv. Jednotného počítačového systému (ES COMPUTER), který byl po několik desetiletí základem domácí elektronizace. |
| EU 1045 | Stroje obsahovaly následující komponenty: Centrální procesorová jednotka (32bitová) s instrukční sadou dvou adres; Hlavní (RAM) paměť (od 128 KB do 2 MB); Magnetické diskové jednotky (NMD, MD) s vyměnitelnými diskovými sadami (například IBM-2314 - 7,25 MB, ShM-2311 -29 MB, IBM 3330 - 100 MB), podobná (někdy kompatibilní) zařízení jsou známá pro další výše uvedené řady ; Magnetické páskové jednotky (NML, ML) typ cívky, šířka pásky 0,5 palce, délka od 2400 stop (720 m) nebo méně (typicky 360 a 180 m), hustota záznamu od 256 bajtů na palec (typické) a více 2-8krát (zvýšené). V souladu s tím byla pracovní kapacita jednotky určena velikostí cívky a hustotou záznamu a dosáhla 160 MB na cívku ML; Tisková zařízení - řádkové bubnové tiskárny s pevnou (obvykle 64 nebo 128 znaků) znakovou sadou, včetně velké latinky a azbuky (případně velká a malá latinka) a standardní sadou obslužných znaků; výstup informací byl prováděn na papírovou pásku šířky 42 nebo 21 cm rychlostí až 20 řádků/s; Koncová zařízení (video terminály a původně elektrické psací stroje) navržená pro interaktivní interakci s uživatelem (IBM 3270, DEC VT-100 atd.), připojená k systému pro provádění funkcí řízení výpočetního procesu (konzole operátora - 1- 2 ks na počítači) a interaktivní ladění programů a zpracování dat (uživatelský terminál - od 4 do 64 ks na počítači). Uvedené standardní sestavy počítačových zařízení 60.-80. a jejich charakteristiky jsou zde uvedeny jako historický odkaz pro čtenáře, který je může samostatně hodnotit a porovnávat s moderními a známými údaji. IBM nabídlo první funkčně kompletní OS - OS/360 - jako shell pro počítač IBM/360. Vývoj a implementace OS umožnily vymezit funkce operátorů, administrátorů, programátorů, uživatelů a také výrazně (a desítky a stovkykrát) zvýšit výkon počítačů a míru vytížení technických prostředků. Verze OS/360/370/375 - MFT (multiprogramování s pevným počtem úloh), MW (s proměnným počtem úloh), SVS (systém virtuální paměti), SVM (systém virtuálních strojů) - postupně se vzájemně nahrazovaly a do značné míry určuje moderní chápání role OS |
| Bill Gates a Paul Allen | V roce 1974 Intel vyvinul první univerzální 8bitový mikroprocesor, 8080, se 4500 tranzistory. Edward Roberts, mladý důstojník amerického letectva, elektronický inženýr, postavil mikropočítač Altair založený na procesoru 8080, který měl obrovský komerční úspěch, prodával se poštou a široce se používal pro domácí použití. V roce 1975 mladý programátor Paul Allen a student Harvardské univerzity Bill Gates implementovali jazyk BASIC pro Altair. Následně založili společnost Microsoft (Microsoft). |
| Stephen Paul Jobs a Stephen Wozniak | V roce 1976 si studenti Steve Wozniak a Steve Jobs zřídili dílnu ve své garáži a realizovali počítač Apple-1, což znamenalo začátek společnosti Apple Corporation. 1983 – Apple Computers Corporation postavila osobní počítač Lisa, první kancelářský počítač ovládaný „myším“ manipulátorem. V roce 2001 založil Steven Wozniak Wheels Of Zeus, aby vytvořil bezdrátovou technologii GPS. 2001 – Steve Jobs představil první iPod. 2006 – Apple představil první notebook založený na procesorech Intel. 2008 – Apple představil nejtenčí notebook na světě s názvem MacBook Air. |
3. Třídy počítačů
Aplikace a způsoby použití (stejně jako velikost a výpočetní výkon).
Fyzická reprezentace zpracovávaných informací
Zde přidělte analog (nepřetržitá akce); digitální (diskrétní akce); hybridní (v jednotlivých fázích zpracování se používají různé způsoby fyzické reprezentace dat).
AVM - analogové počítače, neboli spojité počítače, pracují s informacemi prezentovanými ve spojité (analogové) podobě, tedy ve formě souvislé řady hodnot libovolné fyzikální veličiny (nejčastěji elektrického napětí):
Digitální počítače - digitální počítače nebo počítače s diskrétní akcí, pracují s informacemi prezentovanými v diskrétní, nebo spíše digitální formě. Vzhledem k univerzálnosti digitální formy reprezentace informace je počítač univerzálnějším prostředkem zpracování dat.
GVM - hybridní počítače, neboli počítače kombinované akce, pracují s informacemi prezentovanými v digitální i analogové podobě. Spojují výhody AVM a CVM. Pro řešení problémů řízení složitých vysokorychlostních systémů je účelné použít GVM technické komplexy.
Generace počítačů
Myšlenka dělení strojů na generace byla přivedena k životu tím, že během krátké historie svého vývoje prošla výpočetní technika velkým vývojem jak z hlediska elementové základny (výbojky, tranzistory, mikroobvody atd.), tak i z hlediska vývoje. a z hlediska změny jeho struktury vznik nových příležitostí, rozšíření rozsahu a charakteru využití (tab. 2.).
tabulka 2
Etapy vývoje počítačových informačních technologií
| Parametr | Období, roky | ||||
| 50. léta | 60. léta | 70. léta | 80. léta | Přítomnost |
|
| Účel použití počítače | Vědeckotechnické výpočty | Technické a ekonomické | Řízení, poskytování informací | komunikace, informace servisní služby |
|
| Počítačový režim | Jediný program | dávkové zpracování | Časové dělení | Osobní práce | Síťové zpracování |
| Integrace dat | Nízký | Střední | Vysoký | Velmi vysoko | |
| Umístění uživatele | Strojovna | Samostatná místnost | terminálová hala | plocha počítače | mobil zdarma |
| Typ uživatele | Softwaroví inženýři | sionálních programů | Programátoři | Uživatelé s obecným počítačovým školením | Málo vyškolených uživatelů |
| Typ dialogu | Práce na dálkovém ovládání počítače | Výměna děrovaných unašečů a machinogramů | Interaktivní (přes klávesnici a obrazovku) | Interaktivní s pevným menu | aktivní obrazovka typu "otázka - odpověď" |
První generace obvykle zahrnuje stroje vzniklé na přelomu 50. let. a na bázi elektronek. Tyto počítače byly obrovské, těžkopádné a předražené stroje, které si mohly koupit pouze velké korporace a vlády. Lampy spotřebovávaly značné množství elektřiny a vytvářely velké množství tepla (obr. 1.).
Sada instrukcí byla omezená, obvody aritmeticko logické jednotky a řídicí jednotky byly poměrně jednoduché a prakticky neexistoval žádný software. Skóre RAM a výkonu byly nízké. Pro I/O byly použity děrné pásky, děrné štítky, magnetické pásky a tisková zařízení. Rychlost je asi 10-20 tisíc operací za sekundu.
Programy pro tyto stroje byly napsány v jazyce konkrétního stroje. Matematik, který sestavil program, se posadil k ovládacímu panelu stroje, zadal a odladil programy a vytvořil si na nich účet. Proces ladění trval velmi dlouho.
Navzdory omezeným schopnostem tyto stroje umožňovaly provádět nejsložitější výpočty nutné pro předpověď počasí, řešení problémů jaderné energetiky atd.
Zkušenosti s první generací strojů ukázaly, že mezi časem stráveným vývojem programů a časem výpočetní techniky je obrovská propast. Tyto problémy se začaly překonávat intenzivním vývojem prostředků pro automatizaci programování, vytvářením systémů servisních programů, které zjednodušují práci na stroji a zvyšují efektivitu jeho použití. To si zase vyžádalo výrazné změny ve struktuře počítačů, směřující k jejímu přiblížení požadavkům, které vyplývaly ze zkušeností s provozem počítačů.
V říjnu 1945 vznikl v USA první počítač ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator - elektronický numerický integrátor a kalkulačka).
Domácí stroje první generace: MESM (malý elektronický počítací stroj), BESM, Strela, Ural, M-20.
Druhá generace počítačová technologie- stroje konstruované v letech 1955-65. Vyznačují se použitím jak elektronek, tak diskrétních tranzistorových logických prvků (obr. 2). Jejich RAM byla postavena na magnetických jádrech. V této době se začal rozšiřovat sortiment používaných vstupně-výstupních zařízení, objevily se vysoce výkonné přístroje pro práci s magnetickými páskami (NML), magnetickými bubny (NMB) a prvními magnetickými disky (tab. 2.).
Tyto stroje se vyznačují rychlostí až stovek tisíc operací za sekundu, kapacitou paměti - až několik desítek tisíc slov.
Objeví se jazyky vysoká úroveň, jehož prostředky umožňují popis celé potřebné sekvence výpočetních akcí ve vizuální, snadno vnímatelné podobě.
Program napsaný v algoritmickém jazyce je nesrozumitelný pro počítač, který rozumí pouze jazyku svých vlastních instrukcí. Proto speciální programy zvané translators překládají program z vysokoúrovňového jazyka do strojového jazyka.
Pro řešení různých problémů se objevila široká škála knihovních programů a také monitorové systémy, které řídily režim překladu a provádění programů, z nichž později vyrostly moderní operační systémy.
Operační systém je nejdůležitější součástí software počítač určený k automatizaci plánování a organizace procesu zpracování programů, správy vstupů a výstupů a dat, přidělování zdrojů, přípravy a ladění programů a dalších pomocných servisních operací.
Stroje druhé generace se vyznačovaly softwarovou nekompatibilitou, která ztěžovala organizaci rozsáhlých informačních systémů. Proto v polovině 60. let. došlo k přechodu k vytváření počítačů, které jsou softwarově kompatibilní a postavené na mikroelektronické technologické základně.
Nejvyšší úspěch tuzemské výpočetní techniky vytvořený týmem S.A. Lebedev byl vývoj v roce 1966 polovodičového počítače BESM-6 s kapacitou 1 milion operací za sekundu.
Stroje třetí generace jsou rodiny strojů se společnou architekturou, tj. softwarově kompatibilní. Jako základnu prvků používají integrované obvody, které se také nazývají mikroobvody.
Stroje třetí generace se objevily v 60. letech. Vzhledem k tomu, že proces vytváření výpočetní techniky byl nepřetržitý a účastnilo se ho mnoho lidí z různých zemí, kteří se zabývali řešením různých problémů, je obtížné a zbytečné pokoušet se zjistit, kdy „generace“ začala a kdy skončila. Snad nejdůležitějším kritériem pro rozlišení strojů druhé a třetí generace je kritérium založené na konceptu architektury.
Stroje třetí generace mají pokročilé operační systémy. Mají schopnosti multiprogramování, tedy paralelního provádění několika programů. Mnohé z úkolů správy paměti, zařízení a zdrojů začal přebírat operační systém nebo přímo samotný stroj.
Příklady strojů třetí generace jsou počítače IBM-360, IBM-370, PDP-11, VAX, EC (Unified Computer System), SM počítače (Small Computers Family) atd.
Rychlost strojů v rámci rodiny se pohybuje od několika desítek tisíc až po miliony operací za sekundu. Kapacita paměti RAM dosahuje několika set tisíc slov.
Čtvrtá generace je hlavním kontingentem moderní výpočetní techniky vyvinuté po 70. letech.
Koncepčně nejdůležitějším kritériem, podle kterého lze tyto počítače odlišit od strojů třetí generace, je to, že stroje čtvrté generace byly navrženy tak, aby efektivní využití moderní jazyky na vysoké úrovni a zjednodušení procesu programování pro koncového uživatele.
Z hlediska hardwaru se vyznačují širokým používáním integrovaných obvodů jako základny prvků a také přítomností vysokorychlostních paměťových zařízení s náhodným přístupem s kapacitou desítek megabajtů (obr. 3, b).
Stroje této generace jsou z hlediska struktury víceprocesorové a vícestrojové komplexy, které využívají společnou paměť a společné pole externích zařízení. Rychlost je až několik desítek milionů operací za sekundu, kapacita RAM je cca 1-512 MB.
Vyznačují se:
Aplikace osobních počítačů (PC);
Telekomunikační zpracování dat;
Počítačové sítě;
Široké používání systémů správy databází;
Prvky inteligentního chování systémů a zařízení pro zpracování dat.
Mezi počítače čtvrté generace patří PC "Electronics MS 0511" výukové výpočetní techniky KUVT UKNTS a také moderní IBM - kompatibilní počítače, na kterých pracujeme.
V souladu s elementární základnou a úrovní rozvoje softwarové nástroje rozlišit čtyři skutečné generace počítačů, stručný popis které jsou uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 3
Generace počítačů
| Možnosti srovnání | Generace počítačů | |||
| První | druhý | Třetí | Čtvrtý | |
| Doba | 1946 - 1959 | 1960 - 1969 | 1970 - 1979 | od roku 1980 |
| Základna prvku (pro CU, ALU) | Elektronické (nebo elektrické) lampy | Polovodiče (tranzistory) | integrované obvody | Velké integrované obvody (LSI) |
| Hlavní typ počítače | Velký | Malý (mini) | Micro | |
| Základní vstupní zařízení | Dálkové ovládání, děrný štítek, vstup děrné pásky | Přidán alfanumerický displej, klávesnice | Alfanumerický displej, klávesnice | Barevný grafický displej, skener, klávesnice |
| Hlavní výstupní zařízení | Alfanumerická tiskárna (ATsPU), výstup na perforovanou pásku | Grafický plotr, tiskárna | ||
| Externí paměť | Magnetické pásky, bubny, děrné pásky, děrné štítky | Přidán magnetický disk | Perforovaná páska, magnetický disk | Magnetické a optické disky |
| Klíčová rozhodnutí v softwaru | Univerzální programovací jazyky, překladače | Dávkové operační systémy optimalizující překladače | Interaktivní operační systémy, strukturované programovací jazyky | Softwarová přívětivost, síťové operační systémy |
| Provozní režim počítače | Jediný program | Dávka | Časové dělení | Osobní práce a síťové zpracování |
| Účel použití počítače | Vědeckotechnické výpočty | Technické a ekonomické výpočty | Manažerské a ekonomické kalkulace | Telekomunikace, informační služby |
Tabulka 4
Hlavní charakteristiky domácích počítačů druhé generace
| Parametr | Nejdříve | |||||
| Hrazdan-2 | BESM-4 | M-220 | Ural-11 | Minsk-22 | Ural-16 | |
| Cílení | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | 1 |
| Formulář pro prezentaci dat | plovoucí bod | plovoucí bod | plovoucí bod | oddělená čárka, znak | oddělená čárka, znak | plovoucí a pevné oddělená čárka, znak |
| Délka strojového slova (dvojitý bit) | 36 | 45 | 45 | 24 | 37 | 48 |
| Rychlost (op./s) | 5 tisíc | 20 tisíc | 20 tisíc | 14-15 tisíc | 5 tisíc | 100 tisíc |
| RAM, typ, kapacita (slova) | nové jádro 2048 | nové jádro 8192 | nové jádro 4096-16 384 | nové jádro 4096-16 384 | nové jádro | vlastní jádro 8192-65 536 |
| VZU, typ, kapacita (slova) | 120 tisíc NML | 16 milionů NML | 8 milionů NML | NML do 5 milionů | NML 12 milionů NMB130 tisíc | |
V počítačích páté generace má nastat kvalitativní přechod od zpracování dat ke zpracování znalostí.
Počítačová architektura páté generace bude obsahovat dva hlavní bloky. Jedním z nich je tradiční počítač, ale bez komunikace s uživatelem. Toto spojení je provedeno inteligentním rozhraním. Problém decentralizace výpočetní techniky bude také vyřešen pomocí počítačové sítě.
Stručně, základní koncept počítačů páté generace lze formulovat takto:
1. Počítače založené na ultrakomplexních mikroprocesorech s paralelně-vektorovou strukturou, které současně provádějí desítky sekvenčních programových instrukcí.
2. Počítače s mnoha stovkami procesorů paralelně, což vám umožní budovat systémy zpracování dat a znalostí, efektivní síť počítačové systémy.
Až do 17. století činnost společnosti jako celku i každého jednotlivce směřovala k osvojení látky, tj. dochází k poznání vlastností hmoty a k výrobě nejprve primitivních a poté stále složitějších pracovních nástrojů až po mechanismy. a stroje, které umožňují vytvářet spotřebitelské hodnoty.
Poté, v procesu formování průmyslové společnosti, vystoupil do popředí problém ovládnutí energie – nejprve tepelné, poté elektrické a nakonec atomové.
Na konci XX století. lidstvo vstoupilo do nové etapy vývoje – do etapy budování informační společnosti.
Na konci 60. let. D. Bell konstatoval přeměnu průmyslové společnosti na informační.
Nejdůležitějším úkolem společnosti je obnovit komunikační kanály v nových ekonomických a technologických podmínkách, aby byla zajištěna jasná interakce mezi všemi oblastmi hospodářského, vědeckého a sociálního rozvoje, a to jak v jednotlivých zemích, tak v celosvětovém měřítku.
Moderní počítač je univerzální, multifunkční, elektronické automatické zařízení pro práci s informacemi.
V roce 1642, když bylo Pascalovi 19 let, byl vyroben první funkční model sčítacího stroje.
V roce 1673 vynalezl Leibniz mechanické zařízení pro výpočty (mechanická kalkulačka).
1804 inženýr Joseph-Marie Jacquard postavil plně automatizovaný stroj (Jacquard machine) schopný reprodukovat ty nejsložitější vzory. Činnost stroje byla naprogramována pomocí balíčku děrných štítků, z nichž každý řídil jeden pohyb raketoplánu.
V roce 1822 sestrojil C. Babbage rozdílový stroj (zkušební model) schopný počítat a tisknout velké matematické tabulky. Následně přišel s myšlenkou vytvořit výkonnější analytický engine. Musela nejen řešit matematické úlohy určitého typu, ale provádět různé výpočetní operace podle pokynů operátora.
Hraběnka Augusta Ada Lovelace spolu s C. Babbagem pracovala na vytváření programů pro jeho počítací stroje. Její práce v této oblasti byla publikována v roce 1843.
J. Boole je právem považován za otce matematické logiky. Je po něm pojmenována část matematické logiky, Booleova algebra. J. Boole vynalezl jakousi algebru – systém zápisu a pravidel aplikovaných na všechny druhy objektů, od čísel a písmen až po věty (1854).
Modely sčítacích strojů, z nichž první byl navržen nejpozději v roce 1876. Čebyševova sčítačka na tehdejší dobu byla jedním z nejoriginálnějších počítačů. Čebyšev ve svých návrzích navrhoval princip kontinuálního přenosu desítek a automatického přechodu povozu z číslice na číslici při násobení.
Alexej Nikolajevič Krylov 1904 navrhl konstrukci stroje pro integraci obyčejných diferenciálních rovnic. V roce 1912 byl takový stroj postaven.
A další.
Elektronický Počítací stroj(Počítač), počítač - soubor technických prostředků určených pro automatické zpracování informací v procesu řešení výpočetních a informačních problémů.
Počítače lze klasifikovat podle řady kritérií, zejména:
Fyzická reprezentace zpracovávaných informací;
Generace (etapy tvorby a základna prvků).
Začalo se tomu říkat aritmeticko-logické. Stal se hlavním zařízením moderních počítačů. Dva géniové 17. století tak stanovili první milníky v historii rozvoje digitálních počítačů. Zásluhy W. Leibnize se však neomezují pouze na vytvoření „aritmetického nástroje“. Od studentských let až do konce života se zabýval studiem vlastností binárního systému ...
...) a moderní technologie, jehož úroveň rozvoje do značné míry určuje pokrok ve výrobě výpočetní techniky. Elektronické počítače se u nás obvykle dělí na generace. Pro výpočetní techniku je charakteristické především rychlé střídání generací - za krátkou historii vývoje se vystřídaly již čtyři generace a nyní pracujeme na počítačích páté ...
Počítač, který vytvořili, pracoval tisíckrát rychleji než Mark-1. Ukázalo se však, že většinu času byl tento počítač nečinný, protože pro nastavení metody výpočtu (programu) v tomto počítači trvalo několik hodin nebo dokonce několik dní, než byly vodiče zapojeny správným způsobem. A samotný výpočet poté může trvat jen několik minut nebo dokonce sekund.
Pro zjednodušení a urychlení procesu programování začali Mauchly a Eckert navrhovat nový počítač, který by mohl program uložit do své paměti. V roce 1945 se do práce zapojil slavný matematik John von Neumann, který o tomto počítači vypracoval zprávu. Zpráva byla zaslána mnoha vědcům a stala se široce známou, protože v ní von Neumann jasně a jednoduše formuloval obecné principy fungování počítačů, tedy univerzálních výpočetních zařízení. A až dosud je naprostá většina počítačů vyrobena v souladu s principy, které John von Neumann nastínil ve své zprávě v roce 1945. První počítač, ve kterém byly von Neumannovy principy ztělesněny, sestrojil v roce 1949 anglický badatel Maurice Wilks.
Vývoj prvního elektronického sériového stroje UNIVAC (Universal Automatic Computer) zahájili kolem roku 1947 Eckert a Mauchly, kteří v prosinci téhož roku založili firmu ECKERT-MAUCHLI. První model stroje (UNIVAC-1) byl postaven pro US Census Bureau a uveden do provozu na jaře 1951. Synchronní, sekvenční počítač UNIVAC-1 vznikl na základě počítačů ENIAC a EDVAC. Pracovala s hodinovou frekvencí 2,25 MHz a obsahovala asi 5000 elektronek. Bylo vyrobeno interní paměťové zařízení s kapacitou 1000 12bitových dekadických čísel se 100 rtuťovými zpožďovacími linkami.
Krátce poté, co byl stroj UNIVAC-1 uveden do provozu, jeho vývojáři předložili myšlenku automatického programování. Svrhlo to na to, že si stroj sám dokázal připravit takovou sekvenci příkazů, která je potřeba k vyřešení daného problému.
Silným limitujícím faktorem v práci počítačových konstruktérů na počátku 50. let byl nedostatek vysokorychlostní paměti. Podle jednoho z průkopníků výpočetní techniky D. Eckerta „architekturu stroje určuje paměť“. Vědci zaměřili své úsilí na paměťové vlastnosti feritových prstenců navlečených na drátěné matrice.
V roce 1951 publikoval J. Forrester článek o využití magnetických jader pro ukládání digitální informace. Stroj Whirlwind-1 byl první, který používal paměť magnetického jádra. Skládal se ze 2 kostek 32 x 32 x 17 s jádry, které poskytovaly uložení 2048 slov pro 16bitová binární čísla s jedním paritním bitem.
Brzy vývoj elektronických počítačů zahrnoval IBM. V roce 1952 uvedla svůj první průmyslový elektronický počítač IBM 701, což byl synchronní paralelní počítač obsahující 4 000 elektronek a 12 000 germaniových diod. Vylepšená verze stroje IBM 704 byla jiná vysoká rychlost práce, používal indexové registry a prezentoval data ve formě s pohyblivou řádovou čárkou.
IBM 704
Po počítači IBM 704 vyšel stroj IBM 709, který se architektonicky přiblížil strojům druhé a třetí generace. V tomto stroji bylo poprvé použito nepřímé adresování a poprvé se objevily I/O kanály.
V roce 1956 vyvinula společnost IBM plovoucí magnetické hlavy na vzduchovém polštáři. Jejich vynález umožnil vytvořit nový typ paměti – disková paměťová zařízení (paměť), jejichž význam byl plně doceněn v následujících desetiletích rozvoje výpočetní techniky. První diskové paměti se objevily ve strojích IBM 305 a RAMAC. Ten měl sadu 50 magneticky potažených kovových disků, které se otáčely rychlostí 12 000 otáček za minutu. Na povrchu disku bylo 100 stop pro záznam dat, každá po 10 000 znacích.
Po prvním sériovém počítači UNIVAC-1 vydala společnost Remington-Rand v roce 1952 počítač UNIVAC-1103, který pracoval 50krát rychleji. Později byla softwarová přerušení poprvé použita v počítači UNIVAC-1103.
Zaměstnanci společnosti Rernington-Rand používali algebraickou formu algoritmů psaní nazvanou „Short Code“ (první interpret vytvořený v roce 1949 Johnem Mauchlym). Kromě toho je třeba poznamenat důstojníka amerického námořnictva a vedoucího programovacího týmu, v té době kapitánku (později jedinou admirálku v námořnictvu) Grace Hopperovou, která vyvinula první překladačový program. Mimochodem, termín "kompilátor" poprvé zavedl G. Hopper v roce 1951. Tento kompilační program přeložil celý program do strojového jazyka napsaného v algebraické formě vhodné pro zpracování. G. Hopper také vlastní autorství termínu "chyba", jak je aplikován na počítače. Nějak skrz otevřené okno do laboratoře vletěl brouk (v angličtině - bug), který seděl na kontaktech a uzavřel je, což způsobilo vážnou poruchu ve stroji. Spálený brouk byl vlepen do administrativního deníku, kde byly zaznamenány různé poruchy. Takže první chyba v počítačích byla zdokumentována.
IBM podnikla první kroky v oblasti automatizace programování a v roce 1953 vytvořila pro stroj IBM 701 „Quick Coding System“. V SSSR navrhl A. A. Ljapunov jeden z prvních programovacích jazyků. V roce 1957 dokončila skupina vedená D. Backusem práci na prvním programovacím jazyce na vysoké úrovni, který se později stal populárním, nazvaným FORTRAN. Jazyk, implementovaný poprvé na počítači IBM 704, přispěl k rozšíření záběru počítačů.
Alexej Andrejevič Ljapunov
Ve Spojeném království v červenci 1951 na konferenci na univerzitě v Manchesteru M. Wilks představil zprávu „Nejlepší metoda pro konstrukci automatický stroj“, která se stala průkopnickou prací o základech mikroprogramování. Jím navrhovaný způsob navrhování řídicích zařízení našel široké uplatnění.
M. Wilks realizoval svou myšlenku mikroprogramování v roce 1957 při vytváření stroje EDSAC-2. M. Wilks spolu s D. Wheelerem a S. Gillem v roce 1951 napsali první učebnici programování „Programování pro elektronické počítací stroje“.
V roce 1956 vydala společnost Ferranti počítač Pegasus, který poprvé ztělesnil koncept obecných registrů (RON). S příchodem RON došlo k odstranění rozdílu mezi indexovými registry a akumulátory a programátor měl k dispozici ne jeden, ale hned několik akumulátorových registrů.
Nástup osobních počítačů
Brzy byly mikroprocesory používány v různých specializovaných zařízeních, jako jsou kalkulačky. V roce 1974 však několik společností oznámilo vytvoření osobního počítače založeného na mikroprocesoru Intel-8008, tedy zařízení, které plní stejné funkce jako velký počítač, ale je určeno pro jednoho uživatele. Počátkem roku 1975 se objevil první komerčně distribuovaný osobní počítač „Altair-8800“ založený na mikroprocesoru Intel-8080. Tento počítač se prodával za přibližně 500 dolarů. A přestože jeho možnosti byly velmi omezené (RAM byla pouze 256 bajtů, chyběla klávesnice a obrazovka), jeho vzhled se setkal s velkým nadšením: v prvních měsících se prodalo několik tisíc sad stroje . Kupující dodali tomuto počítači další zařízení: monitor pro zobrazování informací, klávesnici, paměťové rozšiřující jednotky atd. Brzy tato zařízení začaly vyrábět další firmy. Na konci roku 1975 vytvořili Paul Allen a Bill Gates (budoucí zakladatelé Microsoftu) překladač jazyka Basic pro počítač Altair, který uživatelům umožňoval jednoduše komunikovat s počítačem a snadno pro něj psát programy. To také přispělo k rostoucí popularitě osobních počítačů.Úspěch Altair-8800 donutil mnoho firem, aby se také zapojily do výroby osobních počítačů. Osobní počítače se začaly prodávat již v kompletní sestavě, s klávesnicí a monitorem, poptávka po nich se pohybovala v řádu desítek a následně stovek tisíc kusů ročně. Bylo několik časopisů věnovaných osobním počítačům. K růstu tržeb velkou měrou přispěla řada užitečných programů praktického významu. Objevily se i komerčně dostupné programy, jako je program pro úpravu slov WordStar a tabulkový procesor VisiCalc (1978, resp. 1979). Díky těmto a mnoha dalším programům byl nákup osobních počítačů pro podnikání velmi výhodný: s jejich pomocí bylo možné provádět účetní výpočty, připravovat dokumenty atd. Použití velkých počítačů pro tyto účely bylo příliš nákladné.
Koncem 70. let 20. století vedlo rozšíření osobních počítačů dokonce k určitému poklesu poptávky po velkých počítačích a minipočítačích (minipočítače). To se stalo předmětem velkého zájmu IBM, přední společnosti ve výrobě velkých počítačů, a v roce 1979 se IBM rozhodla vyzkoušet trh osobních počítačů. Vedení společnosti však podcenilo budoucí význam tohoto trhu a vytvoření osobního počítače považovalo jen za malý experiment - něco jako jednu z desítek prací, které byly ve společnosti provedeny na vytvoření nového zařízení. Aby se za tento experiment neutratilo příliš mnoho peněz, dalo vedení společnosti oddělení odpovědnému za tento projekt ve firmě nebývalou volnost. Zejména mu bylo dovoleno nenavrhovat osobní počítač od nuly, ale používat bloky vyrobené jinými firmami. A tato jednotka tuto příležitost plně využila.
Jako hlavní mikroprocesor počítače byl zvolen tehdy nejnovější 16bitový mikroprocesor Intel-8088. Jeho použití umožnilo výrazně zvýšit potenciální schopnosti počítače, protože nový mikroprocesor umožnil pracovat s 1 MB paměti a všechny tehdy dostupné počítače byly omezeny na 64 kB.
V srpnu 1981 byl veřejnosti oficiálně představen nový počítač s názvem IBM PC, který si brzy na to získal mezi uživateli velkou oblibu. O několik let později se IBM PC ujalo vedení na trhu a nahradilo 8bitové modely počítačů.
IBM PC
Tajemství popularity IBM PC spočívá v tom, že IBM neudělalo ze svého počítače jediné jednodílné zařízení a nechrání jeho design patenty. Naopak počítač sestavila z nezávisle vyrobených dílů a specifikace těchto dílů a jejich zapojení neudržela v tajnosti. Konstrukční principy IBM PC byly naopak dostupné všem. Tento přístup, nazývaný princip otevřené architektury, učinil IBM PC ohromným úspěchem, i když IBM vzal jedinou výhodu tohoto úspěchu. Zde je vidět, jak otevřená architektura IBM PC ovlivnila vývoj osobního počítače.
Vyhlídky a popularita IBM PC učinily velmi atraktivním vyrábět různé komponenty a přídavná zařízení pro IBM PC. Konkurence mezi výrobci vedla k levnějším součástkám a zařízením. Velmi brzy se mnoho firem přestalo spokojit s rolí výrobců komponentů pro IBM PC a začaly si počítače kompatibilní s IBM PC sestavovat samy. Vzhledem k tomu, že tyto firmy nemusely nést obrovské náklady IBM na výzkum a údržbu struktury obrovské společnosti, byly schopny prodávat své počítače mnohem levněji (někdy 2-3krát) než podobné počítače IBM.
Počítače kompatibilní s IBM PC byly zpočátku pohrdavě nazývány „klony“, ale tato přezdívka se neuchytila, protože mnoho výrobců počítačů kompatibilních s IBM PC začalo implementovat technické úspěchy rychlejší než samotná IBM. Uživatelé mají možnost samostatně upgradovat své počítače a vybavit je dalšími zařízeními od stovek různých výrobců.
Osobní počítače budoucnosti
Základem počítačů budoucnosti nebudou křemíkové tranzistory, kde informace přenášejí elektrony, ale optické systémy. Fotony se stanou nositeli informace, protože jsou lehčí a rychlejší než elektrony. Díky tomu bude počítač levnější a kompaktnější. Ale co je nejdůležitější, optoelektronické výpočty jsou mnohem rychlejší než ty, které se používají dnes, takže počítač bude mnohem produktivnější.PC bude malé a bude mít výkon dnešních superpočítačů. PC se stane úložištěm informací pokrývajících všechny aspekty našeho každodenního života, nebude vázáno na elektrické sítě. Tento počítač bude před zloději chráněn díky biometrickému skeneru, který rozpozná svého majitele podle otisku prstu.
Hlavním způsobem komunikace s počítačem bude hlas. Stolní počítač se promění v „monoblok“, respektive v obří obrazovku počítače – interaktivní fotonický displej. Klávesnice nebude potřeba, protože všechny akce lze provádět dotykem prstu. Ale pro ty, kteří preferují klávesnici, může být virtuální klávesnice vytvořena na obrazovce kdykoli a smazána, když není potřeba.
Počítač se stane operačním systémem domu a dům začne reagovat na potřeby majitele, bude znát jeho preference (uvařit si kávu v 7 hodin, pustit si oblíbenou hudbu, nahrát správný televizní pořad, upravit teplota a vlhkost atd.)
Velikost obrazovky nebude hrát v počítačích budoucnosti žádnou roli. Může být velký jako váš pracovní stůl nebo malý. Větší verze počítačových obrazovek budou založeny na fotony buzených tekutých krystalech, které budou mít mnohem nižší spotřebu než dnešní LCD monitory. Barvy budou živé a obrázky budou přesné (možné jsou plazmové displeje). Ve skutečnosti bude dnešní koncept „rozlišení“ do značné míry atrofován.
Rychlý rozvoj digitální výpočetní techniky (CT) a formování vědy o principech její konstrukce a designu začal ve 40. letech 20. století, kdy se elektronika a mikroelektronika stala technickou základnou CT, a úspěchy v oblasti umělá inteligence.
Do té doby, téměř 500 let, byl BT zredukován na nejjednodušší zařízení pro provádění aritmetických operací s čísly. Základem téměř všech zařízení vynalezených během 5 století bylo ozubené kolo, určené k fixaci 10 číslic systému desítkových čísel. První skica na světě třináctimístné desetinné sčítačky založené na takových kolech patří Leonardu da Vinci.
První skutečně implementované mechanické digitální výpočetní zařízení bylo "Pascaline" velkého francouzského vědce Blaise Pascala, což bylo 6 (nebo 8) místné zařízení na ozubených kolech, určené pro sčítání a odečítání desetinných čísel (1642).
30 let po Pascalinovi, v roce 1673, se objevil „aritmetický přístroj“ Gottfrieda Wilhelma Leibnize – dvanáctimístné desetinné zařízení pro provádění aritmetických operací včetně násobení a dělení.
Na konci 18. století se ve Francii odehrály dvě události, které měly zásadní význam pro další rozvoj digitální výpočetní techniky. Mezi tyto události patří:
vynález Josepha Jacquarda programovaného ovládání tkalcovského stavu pomocí děrných štítků;
vývoj Gaspard de Prony, výpočetní technologie, která rozdělovala numerické výpočty do tří fází: vývoj numerické metody, sestavení programu pro posloupnost aritmetických operací, provádění vlastních výpočtů pomocí aritmetických operací s čísly v souladu se sestaveným program.
Tyto inovace později použil Angličan Charles Babbage, který provedl kvalitativně nový krok ve vývoji nástrojů VT - přechod z ručního na automatické provádění výpočtů podle sestaveného programu. Vyvinul projekt Analytického motoru - mechanického univerzálního digitálního počítače s řízení programu(1830-1846). Stroj se skládal z pěti zařízení: aritmetické (AU); paměť (paměť); management (CU); vstup (UVV); výstup (HC).
Právě z takových zařízení se skládaly první počítače, které se objevily o 100 let později. AC byl postaven na základě ozubených kol, bylo také navrženo na ně implementovat paměť (pro tisíce 50bitových čísel). K zadávání dat a programů se používaly děrné štítky. Odhadovaná rychlost výpočtu - sčítání a odčítání za 1 sekundu, násobení a dělení - za 1 minutu. Kromě aritmetických operací existovala podmíněná výuka větve.
Nutno podotknout, že ačkoliv vznikly jednotlivé komponenty stroje, celý stroj nemohl vzniknout pro jeho objemnost. Jen na to by bylo potřeba více než 50 000 ozubených kol. Vynálezce plánoval použít k pohonu svého analytického motoru parní stroj.
V roce 1870 (rok před Babbageovou smrtí) zkonstruoval anglický matematik Jevons první „logický stroj“ na světě, který umožňoval mechanizovat nejjednodušší logické závěry.
Tvůrci logických strojů v předrevolučním Rusku byli Pavel Dmitrievič Chruščov (1849-1909) a Alexander Nikolajevič Ščukarev (1884-1936), kteří působili ve vzdělávacích institucích na Ukrajině.
Babbageův skvělý nápad realizoval americký vědec Howard Aiken, který v roce 1944 vytvořil první reléově-mechanický počítač v USA. Jeho hlavní bloky - aritmetika a paměť - byly prováděny na ozubených kolech. Pokud Babbage daleko předběhl svou dobu, pak Aiken, používající všechny stejné převody, při realizaci Babbageovy myšlenky technicky použil zastaralá řešení.
Nutno podotknout, že o deset let dříve, v roce 1934, se německý student Konrad Zuse, který pracoval na svém absolventském projektu, rozhodl vyrobit digitální počítač s programovým řízením. Tento stroj jako první na světě používal binární systém. V roce 1937 provedl stroj Z1 první výpočty. Jednalo se o binární 22bitovou pohyblivou řádovou čárku s 64 čísly paměti a fungovalo čistě na mechanickém (pákovém) základě.
V témže roce 1937, kdy začal fungovat první mechanický binární stroj na světě Z1, John Atanasoff (narozený Bulhar, který žil v USA) zahájil vývoj specializovaného počítače, který poprvé v roce 1999 použil elektronky (300 elektronek). svět.
V letech 1942-43 vznikl v Anglii počítač Colossus (za účasti Alana Turinga). Tento stroj sestávající z 2000 elektronek byl určen pro dekódování rádiových zpráv německého Wehrmachtu. Vzhledem k tomu, že díla Zuse a Turinga byla tajná, vědělo o nich v té době jen málo lidí a ve světě nevyvolaly žádnou rezonanci.
Teprve v roce 1946 se objevily informace o počítači ENIAC (elektronický digitální integrátor a počítač), vytvořeném v USA D. Mauchlym a P. Eckertem pomocí elektronické technologie. Stroj používal 18 000 elektronek a provedl asi 3 000 operací za sekundu. Stroj však zůstal v desítkové soustavě a jeho paměť byla pouze 20 slov. Programy byly uloženy mimo RAM.
Téměř současně, v letech 1949-52. vědci z Anglie, Sovětského svazu a USA (Maurice Wilkes, počítač EDSAK, 1949; Sergey Lebedev, počítač MESM, 1951; Isaac Brook, počítač M1, 1952; John Mauchly a Presper Eckert, John von Neumann COMPUTER "EDVAK", 1952 ), vytvořil počítač s programem uloženým v paměti.
Obecně přidělujte pět generací POČÍTAČ.
První generace (1945-1954 ) vyznačující se vzhledem technologie na elektronkách. Toto je éra formování výpočetní techniky. Většina strojů první generace byla experimentální zařízení a byla postavena za účelem testování určitých teoretických pozic. Hmotnost a velikost těchto počítačů byla taková, že pro sebe často vyžadovaly samostatné budovy.
Za zakladatele informatiky jsou považováni Claude Shannon – tvůrce teorie informace, Alan Turing – matematik, který rozvinul teorii programů a algoritmů, a John von Neumann – autor návrhu výpočetních zařízení, který je dodnes základem většiny počítače. Ve stejných letech vznikla další nová věda související s informatikou - kybernetika - věda o managementu jako jednom z hlavních informačních procesů. Zakladatelem kybernetiky je americký matematik Norbert Wiener.
Druhá generace (1955-1964) místo elektronek se používaly tranzistory a jako paměťová zařízení se začala používat magnetická jádra a magnetické bubny, vzdálení předkové moderních pevných disků. To vše umožnilo drasticky zmenšit velikost a cenu počítačů, které se tehdy nejprve stavěly na prodej.
Ale hlavní úspěchy této éry patří do oblasti programů. Ve druhé generaci se poprvé objevilo to, čemu se dnes říká operační systém. Současně byly vyvinuty první jazyky na vysoké úrovni - Fortran, Algol, Kobol. Tato dvě důležitá vylepšení značně zjednodušila a zrychlila psaní programů pro počítače.
Tím se rozšířil rozsah počítačů. Nyní to nebyli jen vědci, kdo mohl počítat s přístupem k počítačům, protože počítače se používaly při plánování a řízení, a některé velké firmy dokonce začaly elektronizovat své účetnictví a tento proces předvídaly o dvacet let.
V třetí generace (1965-1974) poprvé se začaly používat integrované obvody - celá zařízení a uzly desítek a stovek tranzistorů, vyrobené na jediném polovodičovém krystalu (mikroobvodech). Zároveň se objevily polovodičové paměti, které se dodnes používají v osobních počítačích jako operační paměť.
Během těchto let získává výroba počítačů průmyslové měřítko. IBM byla první společností, která implementovala řadu plně kompatibilních počítačů od nejmenších, velikosti malé skříně (tehdy se nezmenšovaly), až po nejvýkonnější a nejdražší modely. Nejběžnější v těchto letech byla rodina System / 360 IBM, na jejímž základě byla v SSSR vyvinuta řada počítačů ES. Na začátku 60. let se objevily první minipočítače – malé počítače s nízkou spotřebou, které byly cenově dostupné malé firmy nebo laboratořích. Minipočítače představovaly první krok k osobním počítačům, jejichž prototypy byly vydány teprve v polovině 70. let.
Mezitím počet prvků a spojů mezi nimi, zapadajících do jednoho mikroobvodu, neustále rostl a v 70. letech již integrované obvody obsahovaly tisíce tranzistorů.
V roce 1971 Intel vydal první mikroprocesor, který byl určen pro stolní kalkulačky, které se právě objevily. Tento vynález byl předurčen k tomu, aby v příštím desetiletí způsobil skutečnou revoluci. Mikroprocesor je hlavní součástí moderního osobního počítače.
Na přelomu 60. a 70. let dvacátého století (1969) se zrodila první globální počítačová síť ARPA, prototyp moderního internetu. Také v roce 1969 se současně objevil operační systém Unix a programovací jazyk C ("C"), které měly obrovský dopad na svět softwaru a stále si udržují své vedoucí postavení.
Čtvrtá generace (1975 - 1985) charakterizuje méně zásadních inovací v informatice. Pokrok jde především cestou vývoje toho, co již bylo vynalezeno a vynalezeno, především zvyšováním výkonu a miniaturizací základny prvků a samotných počítačů.
Nejdůležitější inovací čtvrté generace je vzhled osobních počítačů na počátku 80. let. Díky osobním počítačům se výpočetní technika stává skutečně masovou a obecně dostupnou. Navzdory tomu, že osobní a minipočítače stále zaostávají za velkými stroji ve výpočetním výkonu, lví podíl inovací, jako je grafické uživatelské rozhraní, nové periferie, globální sítě, je spojen se vznikem a rozvojem této konkrétní technologie.
Velké počítače a superpočítače se samozřejmě dále vyvíjejí. Nyní už ale neovládají počítačovou arénu jako kdysi.
Některé charakteristiky výpočetní techniky čtyř generací jsou uvedeny v tabulce. 1.1.
Tabulka 1.1
Generace výpočetní techniky
|
Generace | ||||
|
hlavním prvkem |
E-mailem svítilna |
Tranzistor |
Integrovaný obvod |
Velký integrovaný obvod (mikroprocesor) |
|
Počet počítačů na světě (ks) |
Desítky tisíc |
miliony |
||
|
Rozměry počítače |
Výrazně méně |
mikropočítač |
||
|
Výkonové (podmíněné) operace / sec |
Více jednotek |
Několik desítek |
Několik tisíc |
Několik desítek tisíc |
|
Nosič informací |
Kartu, Perforovaná páska |
Magnetický |
Pátá generace (1986 dodnes) do značné míry určují výsledky práce Japonského výboru pro vědecký výzkum v oblasti počítačů, publikované v roce 1981. Podle tohoto projektu musí počítače a výpočetní systémy páté generace kromě vysokého výkonu a spolehlivosti při nižších nákladech za pomoci nejnovějších technologií splňovat následující kvalitativně nové funkční požadavky:
zajistit snadné používání počítačů prostřednictvím implementace systémů vstupu/výstupu informací hlasem, jakož i interaktivního zpracování informací pomocí přirozených jazyků;
poskytovat možnost učení, asociativních konstrukcí a logických závěrů;
Zjednodušit proces tvorby softwarových nástrojů automatizací syntézy programů podle specifikací výchozích požadavků v přirozených jazycích;
zlepšit základní vlastnosti a provozní vlastnosti výpočetní techniky pro řešení různých společenských problémů, zlepšit poměr nákladů a výsledků, rychlost, lehkost, kompaktnost počítačů;
poskytují různé výpočetní technologie, vysokou přizpůsobivost aplikacím a provozní spolehlivost.
V současné době se intenzivně pracuje na vytvoření optoelektronických počítačů s masivním paralelismem a neuronovou strukturou, které jsou distribuovanou sítí velkého počtu (desítek tisíc) jednoduchých mikroprocesorů, které simulují architekturu nervových biologických systémů.
První zařízení určené k usnadnění počítání bylo počítadlo. Pomocí kostí účtů bylo možné provádět operace sčítání a odčítání a jednoduché násobení.
1642 – Francouzský matematik Blaise Pascal navrhl první mechanický sčítací stroj, „Pascaline“, který mohl provádět mechanické sčítání čísel.
1673 – Gottfried Wilhelm Leibniz navrhl sčítací stroj, který vám umožňuje mechanicky provádět čtyři aritmetické operace.
První polovina 19. století - Anglický matematik Charles Babbage se pokusil sestrojit univerzální výpočetní zařízení, tedy počítač. Babbage to nazval analytický stroj. Stanovil, že počítač by měl obsahovat paměť a být řízen programem. Podle Babbage je počítač mechanické zařízení, jehož programy se nastavují pomocí děrných štítků - karet vyrobených ze silného papíru s nanášením informací pomocí děr (už tehdy se hojně používaly na stavech).
1941 - Německý inženýr Konrad Zuse sestrojil malý počítač založený na několika elektromechanických relé.
1943 - v USA, v jednom z podniků IBM, Howard Aiken vytvořil počítač s názvem "Mark-1". Umožňoval provádět výpočty stokrát rychleji než ručně (pomocí sčítacího stroje) a používal se pro vojenské výpočty. Používal kombinaci elektrických signálů a mechanických pohonů. "Mark-1" měl rozměry: 15 * 2-5 m a obsahoval 750 000 dílů. Stroj byl schopen vynásobit dvě 32bitová čísla za 4 sekundy.
1943 - v USA začala skupina specialistů vedená Johnem Mauchlym a Prosperem Eckertem konstruovat počítač ENIAC založený na elektronkách.
1945 - do práce na ENIAC se zapojil matematik John von Neumann, který připravil zprávu o tomto počítači. Von Neumann ve své zprávě formuloval obecné principy fungování počítačů, tedy univerzálních výpočetních zařízení. Až dosud byla naprostá většina počítačů vyrobena v souladu s principy, které nastínil John von Neumann.
1947 – Eckert a Mauchly zahájili vývoj prvního elektronického sériového stroje UNIVAC (Universal Automatic Computer). První model stroje (UNIVAC-1) byl postaven pro US Census Bureau a uveden do provozu na jaře 1951. Synchronní, sekvenční počítač UNIVAC-1 vznikl na základě počítačů ENIAC a EDVAC. Pracovala s taktovací frekvencí 2,25 MHz a obsahovala asi 5000 elektronek. Na 100 rtuťových zpožďovacích linkách bylo vyrobeno interní paměťové zařízení s kapacitou 1000 12bitových dekadických čísel.
1949 – Anglický výzkumník Mournes Wilks sestrojil první počítač, který ztělesňuje von Neumannovy principy.
1951 – J. Forrester publikoval článek o použití magnetických jader pro ukládání digitální informace Stroj Whirlwind-1 byl první, který používal paměť magnetického jádra. Skládal se ze 2 kostek s 32-32-17 jádry, které poskytovaly uložení 2048 slov pro 16bitová binární čísla s jedním paritním bitem.
1952 – IBM vydala svůj první průmyslový elektronický počítač IBM 701, což byl synchronní paralelní počítač obsahující 4 000 elektronek a 12 000 diod. Vylepšená verze stroje IBM 704 byla rychlá, používala indexové registry a data byla reprezentována ve formě s pohyblivou řádovou čárkou.
Po počítači IBM 704 vyšel stroj IBM 709, který se architektonicky přiblížil strojům druhé a třetí generace. V tomto stroji bylo poprvé použito nepřímé adresování a poprvé se objevily vstupně-výstupní kanály.
1952 – Remington Rand uvádí na trh počítač UNIVAC-t 103, který jako první používal softwarová přerušení. Zaměstnanci společnosti Remington Rand používali algebraickou formu algoritmů psaní nazvanou „Short Code“ (první interpret, vytvořený v roce 1949 Johnem Mauchlym).
1956 – IBM vyvinula plovoucí magnetické hlavy na vzduchovém polštáři. Jejich vynález umožnil vytvořit nový typ paměti – disková paměťová zařízení (paměť), jejichž význam byl plně doceněn v následujících desetiletích rozvoje výpočetní techniky. První diskové paměti se objevily ve strojích IBM 305 a RAMAC. Ten měl balíček skládající se z 50 magneticky potažených kovových disků, které se otáčely rychlostí 12 000 otáček za minutu. /min Na povrchu disku bylo 100 stop pro záznam dat, každá po 10 000 znacích.
1956 – Ferranti uvádí na trh počítač Pegasus, který poprvé ztělesňuje koncept obecných registrů (RON). S příchodem RON došlo k odstranění rozdílu mezi indexovými registry a akumulátory a programátor měl k dispozici ne jeden, ale hned několik akumulátorových registrů.
1957 - skupina vedená D. Backusem dokončila práci na prvním programovacím jazyce na vysoké úrovni, nazvaném FORTRAN. Jazyk, implementovaný poprvé na počítači IBM 704, přispěl k rozšíření záběru počítačů.
60. léta 20. století - 2. generace počítačů, logické prvky počítačů jsou implementovány na bázi polovodičových součástek-tranzistorů, vyvíjejí se algoritmické programovací jazyky jako Algol, Pascal a další.
70. léta 20. století - 3. generace počítačů, integrované obvody obsahující na jednom polovodičový plátek tisíce tranzistorů. OS, strukturální programovací jazyky se začaly vytvářet.
1974 - několik společností oznámilo vytvoření osobního počítače založeného na mikroprocesoru Intel-8008 - zařízení, které plní stejné funkce jako velký počítač, ale je určeno pro jednoho uživatele.
1975 - objevil se první komerčně distribuovaný osobní počítač Altair-8800 založený na mikroprocesoru Intel-8080. Tento počítač měl pouze 256 bajtů RAM a žádnou klávesnici ani obrazovku.
Konec roku 1975 – Paul Allen a Bill Gates (budoucí zakladatelé Microsoftu) vytvořili základní jazykový interpret pro počítač Altair, který uživatelům umožňoval jednoduše komunikovat s počítačem a snadno pro něj psát programy.
srpen 1981 - společnost IBM představil IBM PC. Jako hlavní mikroprocesor počítače byl použit 16bitový mikroprocesor Intel-8088, který umožňoval pracovat s 1 megabajtem paměti.
80. léta 20. století - 4. generace počítačů, postavená na velkých integrovaných obvodech. Mikroprocesory jsou implementovány ve formě jednoho mikroobvodu, hromadná výroba osobních počítačů.
devadesátá léta — 5. generace počítačů, ultravelké integrované obvody. Procesory obsahují miliony tranzistorů. Vznik globálních počítačových sítí masového použití.
2000 — 6. generace počítačů. Integrace počítačů a domácích spotřebičů, vestavěné počítače, vývoj síťových výpočtů.
