История развития средств вычислительной техники ( Что такое ЭВМ? )

Содержание:

Введение

С появлением компьютеров наша жизнь значительно облегчилась: теперь, чтобы заказать еду или купить что-то не нужно выходить из дома в непогоду, если нечем заняться - можно поиграть в компьютерные игры, позвонить по телефону. Но так было не всегда, ведь было время, когда компьютеров не было в нашей жизни или они предполагались исключительно для научных целей.

Актуальность данной темы заключается в том, что взглянув на историю развития вычислительных машин можно сделать выводы, какие проблемы вставали перед разработчиками во время их создания, какими путями создавались вычислительные машины, а так же, предположить, как компьютеры будут развиваться в будущем, какие функции они будут иметь и какие возможные проблемы появятся на пути их создания.

Задачами данного исследования является изучение этапов развития техники как отечественной, так и зарубежной техники, методов обработки данных и ключевые даты

Что такое ЭВМ?

Электронная вычислительная машина - комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователя.

Одной из важнейших характеристик электронно-вычислительной машины является ее быстродействие, которое исчисляется количеством команд, выполняемых за одну секунду времени.

Другой важнейшей характеристикой является емкость запоминающих устройств. Этот показатель позволяет определить, какое количество программ и данных может удерживать компьютер в памяти в один момент времени. В настоящее время объем оперативной памяти может достигать несколько гигабайт, в то время, как в начале развития вычислительной техники этот показатель был около 48 КБ.

Следующая характеристика - надежность. Это способность машины выполнять свою работу в период заданного времени. У некоторых жестких дисков среднее время наработки на отказ достигает около 60 лет.

Точность - возможность различать практически равные значения. С помощью языков программирования эта характеристика может достигать невероятных значений.

Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Уровень достоверности обеспечивается аппаратно-программными средствами самой электронно-вычислительной машины.

Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов-команд. Каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, местонахождения операндов (адреса операндов) и ряд служебных признаков. Операнды - переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования данных. Список (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значении и результатов вычислений) является еще одним неотъемлемым элементом любой программы.

Для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса. В качестве адресов выступают номера ячеек памяти электронно-вычислительной машины, предназначенных для хранения объектов. Различные типы объектов, размещенные в памяти электронно-вычислительной машины, идентифицируются по контексту.

Первая вычислительная техника.

Способность считать сформировалась у человека примерно 45 тысяч лет назад, но, по понятным причинам, никакой вычислительной техники в то время создано не было. Как нетрудно догадаться, самым первым устройством для счета у человека были его собственные пальцы. Конечно, это не подходило для счета предметов, которых больше 20, но на тот момент это оказалось прекрасной вычислительной техникой. Само понятие “счет” настолько тесно оказалось связано с руками, что до сих пор существуют племена, которые говорят “две руки” вместо “десять”.

Позже появился счет с использованием камней, палочек, что считалось прорывом по тем временам.

Первое подобие счёт появилось только в Древнем Вавилоне в III тысячелетии до нашей эры и называлось оно “абак”. Абак представлял из себя прямоугольную доску с выемками для передвигания камешков или косточек.

Больше похоже на счёты устройство суаньпань - китайская разновидность абака. Впервые суаньпань упоминается в книге “Шушу цзии” 190 г. н. э. Он также представлял из себя прямоугольную раму, но вместо выемок, как у абака, в суаньпань были протянуты проволоки с нанизанными на них деревянными круглыми шариками.

Обнаруженный вначале XX века Антикитерский механизм мог моделировать движение планет. По предположениям, его могли использовать для календарных вычислений в 87-80 года до нашей эры. Вычисления выполнялись за счет соединения колёс и циферблатов, а для вычисления лунных фаз использовалась дифференциальная передача.

Но ничто из вышеперечисленного нельзя назвать вычислительными машинами, все это лишь некие вычислительные приспособления.

Первое поколение вычислительных машин.

Первое поколение характеризуется становлением машин с фон-неймановской архитектурой. В это время активно используется ламповая элементная база, из-за чего машины поглощали огромное количество энергии, а также были не очень надежными. С их помощью, в основном, решались либо научные, либо военные задачи. Программы для этих машин можно было составлять только на машинном языке. Но обо все поподробнее.

Только в 1622 году Уильям Оутред создает первую счетную алгоритмическую линейку, а уже в 1624 году Вильгельм Шиккард придумал первую “суммирующую машину”, которая могла выполнять все четыре операции над числами: сумма, разность, деление и умножение.

В 1642 году Блез Паскаль создал “Паскалину” - арифметическую машину.

Почти 200 лет не происходило ничего в мире компьютерых технологий.

И только в 1822 году Чарльз Беббидж, заручившись поддержкой государства и общественности, начал строить модель разностной машины, которая состояла из валиков и шестерней, вращаемых с помощью специального рычага. Конструкция разностной машины основывалась на использовании десятичной системы счисления. И хотя разностная машина так и не была закончена, во время ее создания у ее создателя появилась другая идея о создании универсальной аналитической машины, которая стала прообразом современного компьютера. Чарльз Беббидж считал, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Программы, по его замыслу, должны были задаваться с помощью перфокарт, которые в то время широко использовались в ткацких станках.

В 1890 году американский инженер Герман Холлерит сконструировал “табуирующую машину”, предназначенную для обработки результатов переписи населения США. Холлерит представил перфокарты с двенадцатью рядами по двадцать дырок в каждом. Они кодировали информацию о возрасте жителя США, семейном положении, количестве детей и так далее. Перфокарты помещались в специальный аппарат, который автоматически подсчитывал число тех или иных конфигураций пробитых отверстий. По сути, это была первая в мире система для обработки больших данных.

В 1889 году профессор Мемке создал прибор, служащий для решения четырехчленных уравнений, корни которого, после определенной установки частей прибора, прямо указываются самим прибором.

К 1900 году арифмометры и счетные машины были перепроектированы под использование электрических двигателей. Чуть позже появилась должность, которая называлась “computer” - это был человек, который сидел за счетной машиной и выполнял нужные вычисления. Так, например, для военных нужд была создана команда женщин-математиков, которые вычисляли дифференциальные уравнения.

В 1929 году в Советском Союзе был создан и выпускался арифмометр “Феликс”. Он позволял работать с числами до 9 знаков и получать результат длиной до 13 знаков.

В 1936 году немецкий инженер Цузе начал создание своей первой вычислительной машины серии Z, имеющую память и возможность программирования. К сожалению, данная модель так и не заработала из-за недостаточной точности составных частей.

В Z-2 механическое арифметическое устройство было заменено арифметическим устройством на электромагнитных телефонных реле. В этом К. Цузе помог его друг, австрийский инженер Г. Шрайер, специалист в области электроники. Г. Шрейер раньше работал киномехаником, поэтому он предложил сделать устройство ввода программы с помощью перфорированной киноленты (рис. 54). Результаты расчетов демонстрировались с помощью электрических ламп. Релейный Z-2 был построен и успешно заработал в апреле 1939 г.

В 1941 году Цузе создал Z3, которая основывалась на телефонных реле. Она стала первым работающим компьютером, управляемым программой. Программы для Z3 хранились на перфорированной плёнке.

Из-за небольшого объема памяти на Z-3 нельзя было решать, например, системы линейных уравнений, а институту это требовалось. К. Цузе понимал все минусы своей машины и хотел создать полноценный компьютер, которому, по оценкам самого К. Цузе, требовалась емкость памяти как минимум 8 тыс. слов. В 1942 г. он и Г. Шрайер предложили создать компьютер принципиально нового типа. Они решили перевести машину Z-3 с электромеханических переключателей на вакуумные электронные лампы. В отличие от электромеханических переключателей электронные лампы не имеют движущихся частей; они управляются электрическим током исключительно электрическим способом. Машина, задуманная К. Цузе и Г. Шрайером, должна была работать в тысячу раз быстрее, чем любая из машин, имевшихся в то время в Германии.

К сожалению, создание Z-4 Цузе не удалось, он обещал создание нового компьютера только через два года, а Гитлер, который в то время вел ожесточенную войну, был уверен в своей победе - ему такая машина через 2 года не понадобилась бы.

В 1943 году Говард Эйкен создал вычислительную машину под названием “Марк-1”, в нем использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Машина была способна перемножить два 32-разрядных числа за 4 секунды.

В том же году Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли начали разрабатывать архитектуру первого электронного цифрового вычислителя общего назначения, который мог бы использоваться для широкого спектра задач. Изначально создание цифрового вычислителя было задумано для целей армии США. В то время все расчеты таблиц стрельбы проводились вручную для каждого типа снаряда и орудия, и при различных комбинациях параметров требовался расчет около 3000 траекторий полета снаряда. Люди не справлялись с вычислением таких больших объемов данных, поэтому Мокли написал небольшой документ с описанием вычислительной машины ENIAC на электронных лампах, которая могла бы заменить людей в выполнении расчетов. Его идею сначала не приняли, но позже одобрили, правда, уже для целей разработки и создания термоядерного оружия. Публике данная вычислительная машина была представлена намного позже - в 1946 году, когда война уже закончилась, а ENIAC окончательно выключили 2 октября 1955 года в 23.45. Компьютер весил 30 тонн и содержал в себе 18 тысяч радиоламп.

В 1945 году Цузе строит компьютер Z4, устройство этой модели напоминает архитектуру современных компьютеров. Тогда же он разрабатывает первый алгоритмический язык программирования - Plan Calculus. А Грейс Хоппер обнаруживает первый “баг” - в его компьютер попал самый настоящий жук, который замкнул электрическую цепь, что стало причиной неработоспособности его программы.

В том же году известный математик Джон фон Нейман сформулировал общие принципы работы компьютеров. Эти принципы используются по сей день:

• Принцип двоичного кодирования. Все данные и все программы хранятся в памяти как набор двоичных чисел. Это обстоятельство приводит к следующим важным последствиям:
  • промежуточные результаты вычислений, константы и другие числа могут размещаться в том же запоминающем устройстве, что и программа;
  • числовая форма записи программы позволяет производить операции над величинами, которыми закодированы команды программы;
  • появляется возможность перехода в процессе вычислений на тот или иной участок программы в зависимости от результатов вычислений, условных переходов.
• Принцип программного управления. То есть, работа компьютеров контролируется программой, состоящей из набора инструкций, которые выполняются друг за другом.
• Принцип хранения. Во время выполнения программы, она сама и все ее данные, которые она использует или генерирует, должны лежать в общей памяти электронно-вычислительной машины
• Принцип адресуемой памяти. Память должна состоять из битов, которые должны объединяться в ячейки и иметь свой порядковый номер.
• Устройство электронно-вычислительной машины. Вычислительная машина должна иметь устройства ввода и вывода, устройство памяти, арифметико-логическое устройство и устройство управления.

Помимо этого, Джон фон Нейман выдвинул идею об использовании внешних запоминающих устройств для хранения данных и программ.

В 1947 году Джон Эккерт и Джон Мокли начали разработку первой электронной серийной машины UNIVAC. Машина использовала 5200 электровакуумных ламп, весила 13 тонн могла выполнять около 1905 операций в секунду.

С конца 1948 года лаборатория С.А. Лебедева начала разработку малой электронной счетной машины (МЭСМ). Изначально эта машина планировалась как прототип большой электронной счетной машины, но позже ее доделали до полноценной машины, способной решать реальные задачи. Эта машина занимала 60 квадратных метров, содержала в себе 6000 электровакуумных ламп и могла совершить 3000 операций в минуту. Оперативное запоминающее устройство было построено на триггерных регистрах.

В 1948 году корпорация IBM анонсировала компьютер SSEC, содержащий 12 тысяч радиоламп. А сотрудники Bell Telephone Джон Бодин, Вилья Шокли и Уолтер Брэттен впервые продемонстрировали своё изобретение, получившее название транзистор.

В 1949 году на первом электронно-цифровом компьютере с сохраняемой программой EDSAC была успешно выполнена первая программа. В компьютере EDSAC для согласования работы отдельных блоков использовалась синхронизация. Учитывая неэкономичность и громоздкость запоминающего устройства в машине ENIAC, еще в 1944 году конструктор машины ENIAC Дж. Эккерт предложил новый тип запоминающего устройства - память на ультразвуковых ртутных линиях задержки. Ртутные линии задержки в те годы широко применялись в радиолокации. Впервые память на ультразвуковых ртутных линиях задержки была применена в компьютере EDSAC. Для поддержания постоянной температуры запоминающее устройство помещалось в термостат. Такая память стала использоваться в первых компьютерах с хранимой в памяти программой. Это наложило отпечаток и на конструкцию и на вычислительные возможности компьютера. Запоминающее устройство состояло из 32 ртутных трубок, по 576 двоичных разрядов в каждой трубке. Частота синхроимпульсов составляла 526 кГц. Среднее время выборки одного слова равнялось 550 мксек. Слово выбиралось последовательно,начиная с младших разрядов, разряд за разрядом, поэтому не было необходимости вводить параллельную обработку всего слова.

В 1951 году Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников в качестве носителя цифровой информации.

В 1957 году компания IBM выпустила компьютер IBM 709, это была третья серия научных компьютеров IBM 700/7000. Улучшения, по сравнению с предшественниками, заключались в перекрывающемся вводе и выводе, косвенной адресации и командах преобразования, которые обеспечивали поддержку десятичной арифметики. У компьютера было 32768 памяти слов, 36-битный магнитный сердечник и он мог выполнять 42000 команд сложения или вычитания в секунду, а весил он около тонны. Также, язык FORTRAN впервые был представлен для этого компьютера.

Второе поколение вычислительных машин.

Второе поколение пришлось на 1955 - 1964 годы и отличалось от первого тем, что появилась новая элементная база: теперь вместо громоздких ламп в электронно-вычислительной машины стали применяться маленькие транзисторы, а линии задержки как элементы оперативной памяти сменила память на магнитных сердечниках. Это привело к уменьшению габаритов компьютеров, повышению надежности и производительности. В это время создаются языки высокого уровня - FORTRAN, Algol, COBOL, которые создали предпосылки для разработки переносимого программного обеспечения, не зависящего от типа электронно-вычислительной машины. Появились специализированные процессоры для устройств ввода и вывода, что освободило частично центральный процессор. Первые полупроводниковые компьютеры строились на германиевых транзисторах, потом им на смену пришли более дешевые кремниевые.

Концепция электронно-вычислительной машины 1950-х годов предполагaла наличие дорогостоящего вычислительного центра с собственным персонaлом. Содержание таких электронно-вычислительных машин могли себе позволить лишь крупные корпорации и государственные структуры (а также ряд крупных университетов). В общей сложности в 1958 году существовало только 1700 ЭВМ всех разновидностей в пользовании 1200 организаций. Однако в течение нескольких последующих лет были выпущены тысячи, а затем десятки тысяч компьютеров, и они впервые стали широко доступны для среднего бизнеса и научных работников

в 1956 году уже известный нам компьютер UNIVAC пересобрали на транзисторах

В 1957 году группа под руководством Бэкуса завершила работу над первым языком программирования высокого уровня, получившим название FORTRAN. Его создание способствовало расширению сферы применения компьютеров. Название языка является сокращением от Formula Translator. Он широко используется для научных и инженерных вычислений и по сей день

В 1958 году в СССР создаёт первую и единственную в мире машину “Сетунь”, работающую в троичной системе счисления. Она была относительно невелика для машин своего времени и занимала площадь всего 25-30 квадратных метров. Благодаря троичной системе счиления и налаженной архитектуре она могла выполнять около 4500 операций в секунду. Машинных команд было всего 27, благодаря этом программный код получался очень экономным, а программирование было настолько простым, что для «Сетуни» не пришлось разрабатывать свой ассемблер. Данные попадали в машину с перфокарт, а выводились на телетайп — при этом отрицательные числа печатались вверх ногами. На самом деле, троичная система счисления имеет свои плюсы и минусы, кто знает, как развивалась бы технология, если бы ученые решили использовать именно троичную систему счисления, а не двоичную.

В тот же год А.И. Китовым была создана самая быстродействующая в мире ламповая электронно-вычислительная машина “М-100” для использования в военных целях. Им также был создан метод параллельной обработки машинных команд арифметическим устройством. Также, рекордному быстродействию машины способствовала система двухуровневой оперативной памяти: кэш и ОЗУ.

Третье поколение вычислительных машин.

Смена поколений вновь была обусловлена обновлением элементной базы: вместо транзисторов в различных узлах электронно-вычислительных машин стали использоваться интегральные микросхемы различной степени интеграции. Микросхемы позволили разместить десятки элементов на пластине размером в несколько сантиметров. Это не только повысило производительность электронно-вычислительных машин, но и снизило их размеры и стоимость. Увеличение мощности электронно-вычислительных машин сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной электронно-вычислительной машине. Для этого нужно было научиться координировать между собой одновременно выполняемые действия, для чего были расширены функции операционной системы. Одновременно с активными разработками в области аппаратных и архитектурных решений растет удельный вес разработок в области технологий программирования. В это время активно разрабатываются теоретические основы методов программирования, компиляции, баз данных, операционных систем и т. д. Создаются пакеты прикладных программ для самых различных областей жизнедеятельности человека. Наблюдается тенденция к созданию семейств электронно-вычислительных машин, то есть машины становятся совместимы снизу вверх на программно-аппаратном уровне. Примерами таких семейств была серия IBM System 360 и наш отечественный аналог — ЕС ЭВМ.

В 1961 году появился первый мини-компьютер PDP-1. Этот мини-компьютер был размером с большой трехкамерный холодильник. В то же время появился первый полностью электронный настольный калькулятор ANITA Mark VII. Он был полностью на транзисторах и использовал дисплей на газозарядных цифровых индикаторах.

Модель IBM 7030 была первым суперкомпьютером IBM на транзисторах. Он был самым быстрым компьютером в мире с 1961 года до 1964, когда появилась CDC 6600. Он принимал следующие форматы данных:

• Числа с фиксированной запятой были переменной длины. Хранились либо в двоичном виде, либо в десятичном, либо в беззнаковом формате.
• Числа с плавающей запятой имели один бит для знака экспоненты, 10 бит для экспоненты, 1 бит для знака и 48 бит для мантисы, 4 бита для байта знака в формате знак — значение.
• Буквенно-числовые символы были переменной длины и могли использовать любое кодирование в 8 битах и меньше.
• Байты были переменной длины - от 1 до 8 битов.

В 1965 году создан мини-компьютер PDP-8, который стоит на тот момент 18 тысяч долларов, а использовался он для управления производственными процессами в телефонии; в 1967 году компания DES выпустила мини-компьютер PDP-10.

В 1966 году была создана БЭСМ-6, которая являлась самой быстрой машиной не только в СССР, но и в Европе. В ней был реализован принцип совмещения выполнения команд - до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения. Работала она с рекордной производительность для того времени - около 1 милиона операций в секунду.

А в 1968 году Роберт Нойс и Гордон Мур основали компанию Intel, которая известна и по сей день. Название происходит от Integrated Electronics.

Важная дата - в 1969 году Кен Томпосон разрабатывает операционную систему Unix - семейство переносимых многозадачных и многопользовательский операционных системы, которые характеризуются модульным дизайном, в котором каждая задача выполняется отдельной утилитой или сервисом, взаимодействие осуществляется через единую файловую систему, а для работы с утилитами и данными используется командная оболочка. Идеи, заложенные в Unix оказали огромное влияние на развитие компьютерных операционных систем, в настоящее время Unix признаны одними из самых исторически важных операционных систем.

Unix имеет ряд отличительных особенностей:

• Использование текстовых файлов для настройки и управления системой
• Широкое применение утилит, которые запускаются из командной строки
• Представление физических и виртуальных устройств в виде файлов
• Взаимодействие с пользователями посредством виртуального экрана
• Использование конвейеров из нескольких программ, где каждая из которых выполняет лишь одну задачу
• Ядро системы можно приспособить практически под любой микропроцессор
• На одном компьютере может работать сразу много пользователей, где каждый будет использовать свой собственный терминал и делить они будут только ресурсы этого компьютера.

На рубеже 60-х и 70-х годов зародилась первая глобавльная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом, одновременно с этим появился язык программирования С, оказавший огромное влияние на программный мир до сих пор сохраняющий свое передовое положение.

Четвертое поколение вычислительных машин.

Очередная смена элементной базы привела к смене поколений. В 70-е годы активно ведутся работы по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС).

Интегральные схемы можно классифицировать по количеству элементов размещенных на одном кристалле:

• ПИС – (Простые интегральные схемы) до 10 элементов
• МИС – (Малые интегральные схемы) до 100 элементов
• СИС – (Средние интегральные схемы) до 1 000 элементов
• БИС – (Большие интегральные схемы) до 10 000 элементов
• СБИС – (Сверхбольшие интегральные схемы) до 1 000 000 элементов
• УБИС – (Ультрабольшие интегральные схемы) до 1 000 000 000 элементов
• ГБИС – (Гигабольшие интегральные схемы) свыше 1 000 000 000 элементов

Элементная база на основе СБИС позволила достичь больших успехов в деле миниатюризации, повышения надежности и производительности, позволив создавать микро- и мини-ЭВМ, превосходящие по возможностям средние и большие электронно-вычислительные машины предыдущего поколения при значительно меньшей стоимости. Существенные изменения претерпела и архитектура вычислительной техники, рост сложности которой удалось добиться также благодаря элементной базе. Технология производства процессоров на базе БИС и СБИС позволила избавиться от контроля производства средств ВТ со стороны государства и крупных фирм-разработчиков, дав возможность любому, обладающему определенными знаниями и навыками, человеку довольно легко создавать в домашних условиях, что существенно приблизило ее к массовому пользователю и ускорило темпы компьютерной революции и массовой информатизации общества.

Стремительное развитие электроники позволило разместить на одном кристалле тысячи полупроводников. Такая миниатюризация привела к появлению недорогих компьютеров. Небольшие электронно-вычислительные машины могли разместиться на одном письменном столе. Именно в эти годы зародился термин «Персональный компьютер». Исчезают огромные дорогостоящие монстры. За одним таким компьютером, через терминалы, работало сразу несколько десятков пользователей. Теперь. Один человек – один компьютер. Машина стала, действительно персональной.

Процессором называется функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа микропрограммного управления. По аппаратной реализации процессоры можно разделить на микропроцессоры (полностью интегрирующие все функции процессора) и процессоры с малой и средней интеграцией. Конструктивно это выражается в том, что микропроцессоры реализуют все функции процессора на одном кристалле, а процессоры других типов реализуют их путем соединения большого количества микросхем.

В 1970 году компания DEC начала поставки первых 16-разрядного мини-компьютеров PDP-11/20 объединенных единой архитектурой, но отличающиеся высокой производительностью. Эта архитектура стала образцовой в классе миникомпьютеров. Продолжением этой линии можно считать суперминикомпьютеры Digital Equipment Corp VAX11/730, 750, 780 и т.д. Правда, система команд VAX заметно отличается от системы команд семейства PDP11, разрядность машинного слова 32 (в два раза больше), увеличено адресное пространство, емкость оперативного запоминающего устройства возросла до 8 Мбайт. Само название компьютера указывает на то, что используется виртуальная память, VAX - Virtual Address eXtended - память, расширенная виртуальными адресами. Адресное пространство виртуальной памяти составляло 4,3 гигабайта. Для начальной загрузки системного программного обеспечения использовался терминал (консоль). Загрузка системных программ производилась с накопителя на гибких магнитных дисках. Связь центрального процессора VAX с оперативной памятью и внешними устройствами осуществлялась через синхронное межсоединение. Физически оно представляло собой набор разъемов, в которые вставлялись модули на печатных платах. Разрядность ячеек памяти 1 байт. В состав центрального процессора VAX входило: -логическое устройство, управлявшее извлечением команд из памяти и их выполнением; -арифметико-логическое устройство; -шестнадцать доступных программисту 32 разрядных регистра. В эти годы появилось и новое поколение терминальных устройств с клавиатурой для ввода информации и дисплеем.

В 1975 году появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800, на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер имел оперативную память всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали.

В конце 1975 года Билл Гейтс и Пол Аллен создали для компьютера Альтаир интерпретатор языка Basic, который позволил пользователям легко общаться с компьютером и просто писать для него программы.

В 1976 году Стив Возняк и Стив Джобс заканчивают работу по разработке Apple 1, который имел процессор MOS 6502 и оперативную память 4 КБ с возможностью расширения до 8 или 48 КБ.

В 1977 году компания Apple представляет Apple II, оснащенный TV-тюнером и цветным графическим монитором. Всего было произведено от 5 до 6 миллионов экземпляров Apple II. Компьютер имел встроенный интерпретатор языка Basic. По сравнению с более ранними машинами, эти особенности были хорошо документированы и просты в изучении, тем самым позволив и обычным людям, а не только ученым и инженерам, пользоваться персональным компьютером.

В 1980 году Microsoft анонсировали Xenix OS - компактную коммерческую Unix-систему для процессоров Intel 8086 и других. А уже в 1981 году они приступили к созданию графического интерфейса, по сути, это было началом зарождения операционной системы Windows. В 1983 году компания Microsoft представляет свою первую мышь - Microsoft Mouse. На тот момент она стоила 200$, в комплект входили адаптер и драйверы. В тот же год, выходит Windows 1.0x - графический интерфейс, созданный с целью унификации внешнего вида приложений, облегчения работы с периферийными устройствами и операционной системой.

В 1984 году компания Apple представляет новую операционную систему Mac OS, она была представлена впервые вместе с персональным компьютером Macintosh 128K.

Разрабатывается система доменных имен, а уже в 1991 году интернет был доступен для широкого круга пользователей. В 1993 году появился веб-браузер NCSA Mosaic. Всемирная паутина только начинала набирать популярность. Маршрутизацией всего трафика интернета теперь начали заниматься сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда.

Пятое поколение вычислительных машин.

На самом деле, пятое поколение не имеет отношение к предыдущей градации поколений. Оно все так же базируется на микропроцессорах, как и четвертое поколение.

Даже самый дешевый компьютер сейчас имеет не менее 8Гб оперативной памяти и жесткий диск на 500 Гб — совсем недавно это казалось только мечтой, что технологии продвинутся на такой далекий уровень.

На самом деле компьютер - уже не то, что было раньше, хотя физически он остается машиной, в его понятие вложили несколько абстракционных терминов.

Сейчас мы наблюдаем взрыв компьютерного развития: создаются новые методы работы с данными. Например, нейросети.

Суть работы нейросетей очень схожа с биологической нейронной сетью нашего организма. Один нейрон может быть связан с многими другими нейронами, через них передаются импульсы и такие образом выполняются различные физиологические функции нашего организма. Суть нейронных сетей в схожем принципе работы: простые процессы соединяются и создают систему, каждая функция получает только свой набор данных и передаёт обработанные данные дальше по цепочке. Нейронные сети не программируются - они обучаются. То есть, конечно, по сути это написанная программа на языке программирования, но само ее функционирование происходит при обучении. Обучением нейронных сетей занимаются люди, которые показывают ей, что и как классифицировать. Например, если нейронной сети показать тысячу картинок белой кошки, то она будет считать, что все кошки - белые. Поэтому важно учить нейронные сети на многообразии данных и давать ей все новое поле для обучения.

Применения у нейронных сетей - безграничное количество. Например, превышение скорости на дорогах - нейросеть может сама вычислять и отправлять штрафы нарушителям. Или, например, поиск и поимка преступников по фотографии. Большие города оборудованы сотней тысяч камер, которые нейросеть может отсматривать и искать схожесть внешних характеристик с разыскиваемым преступником.

Следующим новшеством в мире компьютерных технологий стало развитие шлемов виртуальной реальности. Конечно, разработка шлемов виртуальной реальности началась ещё с конца 1981 года, но популярными они стали только сейчас - из-за достаточно низкой себестоимости и производительности современных компьютеров. Шлем виртуальной реальности позволяет человеку окунуться в новый мир. Но не нужно думать, что виртуальная реальность - тогда для игр и развлечений, сейчас разрабатываются десятки и сотни тренажеров, которые позволяют обучать специалистов своей работе. Например, людей с медицинской профессией или работникам железных дорог. Также, имеются и обучающие функции, например, обучение английскому языку или действиям обычных людей при пожаре в здании. В совокупности с нейросетями этот пласт технологий может стать достаточно важным и перспективным для промышленности в будущем.

Ещё одно новое изобретение - роботы. Человечество всегда стремилось к тому, чтобы облегчить свой труд, и создание таких мощных вычислительных машин, которые могли бы без помощи людей делать всю работу кажется скорее выдумкой, чем реальностью. Робот - автоматическое устройство, которое выполняет различного рода механические операции, действуя по заранее заложенной программе. Внешний вид роботов может быть разнообразен по форме и содержанию, например, роботы-пылесосы. Они проделывают тысячи математических операций, собирая данные с камеры, чтобы убедиться, что объект находится на достаточном расстоянии. Также, в его память записываются уже совершенные действия, чтобы, к примеру, не проходить один и тот же путь несколько раз. Уже также существуют роботы, которые могут открывать двери, играть в футбол и прыгать. По сути, сейчас ученые создают аналог человека, только механический. Человек проделывает в своей голове сотни тысяч операций в секунду, что будет, если мы создадим устройство, которое будет сильнее нас физически и умнее нас?

Появилась очень чёткая граница между персональным компьютером и компьютером для промышленных решений. Персональный компьютер в большинстве своем используется для игр, просмотра фильмов и работы за офисными инструментами. Процессоры давно научились выполнять эту работу, не затрачивая много своей мощности. Но есть и другой процессор - графический, так называемая видеокарта. Она используется для подсчета и компилирования исходного кода разработчика в видимые текстуры в играх. С каждым годом выпускаются все более новые видеокарты, которые позволяют создавать компьютерную графику, которая может конкурировать с реальностью. Для промышленных решений используются серверы. Это компьютеры, которые чаще всего не имеют видеокарты и даже устройств ввода-вывода. Но у них очень большие объемы оперативной памяти, жесткого диска и процессора. На таких компьютерах поднимаются различные сервисы для пользования внутри производства, а также, на них обучают нейронные сети, поскольку во время обучения нейронные сети задействуют очень много ресурсов для переработки данных.

Отдельного разговора стоит автомобиль Tesla, который работает на основе нейронных сетей. Он обрабатывает тысячи кадров с каждой камеры в секунду, чтобы предупредить столкновение с каким-либо объектом. К тому же, этот автомобиль может водить сам себя — помощь водителя-человека ему совсем не требуется. Автомобиль сам подбирает подходящую скорость под ограничения, поворачивает на поворотах и тормозит.

Мобильные телефоны - прекрасный пример пользовательской вычислительной техники. В настоящее время они намного мощнее компьютеров, которые были созданы даже 20 лет назад. С помощью них можно обмениваться информацией, общаться, слушать музыку, смотреть фильмы, играть, работать и даже учиться. Большинство из них имеет вход по отпечатку пальца или по Face-id. Такая сложная технология была впервые применена в смартфоне iPhone 5S, который был представлен в 2013 году компанией Apple. КМОП-сенсор Touch ID представляет собой набор микроконденсаторов, создающих образ с рельефом прикладываемого пальца, то есть, его отпечаток. Технология разработана компанией AuthenTec. Сейчас же технология входа по отпечатку пальца используется во многих компаниях для доступа к секретным архивам или данным.

Данные различных исследований утверждают, что число пользователей мобильных устройств неуклонно растет от года к году, большинство пользователей предпочитают гаджеты десктопам. Больше чем две трети людей во всем мире сегодня имеют мобильный телефон, большинство из них являются владельцами смартфонов.

Операционные системы телефонов в основном делятся на два типа - IOS и Android. Последняя является правнуков Unix, поэтому в ней используется такая же файловая система, и при наличии желания и умения, с телефоном можно работать как с обычным компьютером.

Также, увеличиваются объемы хранения данных. Так, по состоянию на 2017 год, был создан самый большой жесткий диск в мире - на 14 ТБ памяти, а скорость передачи данных по технологии интернет увеличилась до 100 ГБ в секунду. 100 лет назад о таком даже и мечтать не могли, а сейчас мы можем спокойно передавать и хранить тонны различной информации у себя дома.

Сейчас пользователь может выбрать удобную для себя операционную систему, но все они изначально родились из Unix. Windows считается более user-friendly системой, в то время, как Unix-подобные системы используются программистами, системными администраторами или на серверах. Также, из-за закрытого кода и сбора информации Microsoft, государственные подразделения используют для секретных данных Unix-подобные системы с открытым кодом.

С помощью вычислительных машин мы также покоряем космос. Совсем недавно по руководством Илона Маска была проведена первая автоматичекая стыковка космического корабля Dragon с МКС. Конечно, за происходящим наблюдали специалист и в случае чего могли вмешаться, но всю работу машина сделала сама.

Что же будет дальше?

Предполагается, что машины нового поколения будут отличаться наличием средств интеллектуализации, что должно обеспечить эффективность внедрения вычислительной техники в различные сферы человеческой деятельности. Ученые давно бьются над созданием искусственного интеллекта - не робота, который выполняет предписанные ему действия, а вполне способной к самосуществованию машины, которая будет сама обучаться и понимать такие понятия, как добро и зло. Есть много сторонников и противников данной идеи, так как возможно есть вероятность, что искусственный интеллект захочет нас уничтожить, когда научится быть самостоятельным и поддерживать свое жизнеобеспечение без участия людей в этом процессе. Какие моральные нормы нужно заложить в искусственный интеллект? С какой ответственностью нужно подходить к его созданию? Как определить, чему его нужно научить в первую очередь? Все эти вопросы волнуют не только общество, но и самих ученых.

Уже сейчас, хоть и не полностью, доступна функция «умный дом» - когда весь ваш дом является одним большим компьютером, которым вы можете управлять с помощью своего телефона. Если соединить все это с голосовым помощником, то скоро станет возможно, например, ставить чайник, просто сказав об этом дому, подогревать еду, или, например, попросить «умный дом» набрать вам ванну.

Некоторые рассуждают, о том, как будут выглядеть игры в будущем. Некоторые высказывают мысли, что человек будет погружаться в капсулу с кучей нейронов, которые будут симулировать реальные ощущения от прикосновений к предметам, боль. Таким образом, виртуальная реальность может стать абсолютно реальной.

Управление компьютерами и телефонами, возможно, будет осуществляться с помощью мысли - сейчас ученые проводят тесты на то, чтобы научиться компьютер буквально “читать” мысли пользователя. Конечно, это большой вопрос конфиденциальности - захотим ли мы в будущем, чтобы компьютер мог знать все, о чем мы думаем, и передавать все это в интернет?

Также, компьютеры, возможно, станут ещё более мощными - ученые, работающие над разработкой современных микропроцессоров, планируют создать совершенно новые переключатели, основанные на эффекте Джозефсона и теории сверхпроводимости, также высказывается идея о создании биочипа - органического материала, состоящего из миллиардов маленьких транзисторов, каждый из которых будет являться белковой молекулой. Также, высказываются предположения о переходе на троичную систему счисления: из-за того, что возможных положения всего два на данный момент, ученые не могут быстро продвинуться в изобретении новых процессоров. Возможно, троичная система с тремя положениями переключателей поможет им в этом?

Заключение.

Как видно из содержания курсовой работы, путь развития электронно-вычислительной техники был хоть и недолог, но очень непрост. Основными трудностями в начале являлись огромные затраты бюджета на разработку, недоверие общественности, что создание электронно-вычислительной машины возможно, а также, отсутствие счетных машин на то время - все вычисления для проектирования и разработки приходилось создавать вручную.

На данный момент основными трудностями является создание микропроцессоров - ученые выяснили, что бесконечно уменьшать размер транзисторов не выйдет. Самые крошечные транзисторы - размером разве что с бактерию - уязвимы для случайных воздействий.

В будущем, скорее всего, ученые столкнутся со сложностями этического плана: мы научились делать сверхмаленькие процессоры, но что делать, если мы создадим существо с более развитым интеллектом, который будет обучаться гораздо быстрее нас?

Но что бы впереди не было, скорее всего, это будет очень увлекательное путешествие в мир технологий, и однажды и про современные компьютеры скажут, что они были недостаточно мощными.

Список используемой литературы

Э. П. Ланина. История развития вычислительной техники

Ю.М. Морозов. История и методология вычислительной техники

А. П. Частиков. История компьютера

Ю. П. Смирнов. История вычислительной техники

Ю. Л. Полунов. От абака до компьютера: судьбы людей и машин

И.А. Апокин, Л.Е. Майстров. Развитие вычислительных машин

И. Гордиенко. Человек у истоков

И.А. Апокин, Л.Е. Майстров. История вычислительной техники: от простейших счет, приспособлений до сложных релейных систем

М. Минский. На пути к созданию искусственного разума

Е.П. Балашов, А.П. Частиков. Эволюция вычислительных систем

Б.Н. Малиновский. История вычислительной техники в лицах

Л.Е. Майстров, О.Л. Петренко. Приборы и инструменты исторического значения: вычислительные машины