История развития средств вычислительной техники (Компьютерная революция" в мире и поколения ПК)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Всю историю вычислительной техники принято делить на три основных этапа – домеханический, механический, электронно-вычислительный. Эти три периода включают в себя весь прогресс от счета на пальцах до вычислений сверхмощных компьютеров.

Закономерно представить первым желанием любого первобытного человека сосчитать пальцы на руке. С увеличением объёма вычислений появился первый счётный переносной инструмент, похожий на современные счёты. В средние века возникла необходимость в сложных вычислениях, потребовались счётные устройства, способные выполнять большой объём вычислений с высокой точностью.

Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи.

Считается, что первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "паскалина" великого французского ученого Блеза Паскаля. Через 30 лет после "паскалины" в 1673 г. появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление.

Прошло еще более ста лет и лишь в конце XYIII века во Франции были осуществлены следующие шаги, имеющие принципиальное значение для дальнейшего развития цифровой вычислительной техники - "программное" с помощью перфокарт управление ткацким станком, созданным Жозефом Жакаром. Эти новшества были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим, качественно новый шаг в развитии средств цифровой вычислительной техники - переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе.

В 1937 г. Джон Атанасов (болгарин по происхождению, живший в США) начал разработку специализированной ВМ, впервые применив электронные лампы (300 ламп).

Завершающую точку в создании первых ЭВМ поставили, почти одновременно, в 1949-52 гг. ученые Англии, Советского Союза и США (Морис Уилкс – ЭДСАК, 1949 г. Сергей Лебедев – МЭСМ, 1951 г., Джон Мочли и Преспер Эккерт, Джон фон Нейман – ЭДВАК, 1952 г.), создавшие ЭВМ с хранимой в памяти программой.

На следующем этапе цифровая техника сделала беспрецедентный рывок за счет интеллектуализации ЭВМ, в то время как аналоговая техника не вышла за рамки средств для автоматизации вычислений.

Что касается микроэлектроники, то следует сказать, что размеры электронных компонентов в настоящее время приближаются к пределу - 0,05 микрона. Интерес человека облегчить и автоматизировать себе жизнь начинался еще времен до нашей эры и продолжается до сих пор, именно эти и обусловлена актуальность выбранной темы работы.

Целью данной работы является анализ развития истории развития средств вычислительной техники, для достижения поставленной цели были выделены следующие задачи:

- рассмотреть этапы развития средств вычислительной техники;

- изучить историю развития поколения ПК.

Объект исследования – вычислительная техника.

Предмет исследования – история развития средств вычислительной техники.

Структура работы состоит из введения, основной части, заключения и списка литературы.

Теоретической и методологической базой данной работы послужили труды российских и зарубежных авторов в области истории техники, материалы периодических изданий и сети Интернет.

ГЛАВА 1 ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

1.1 Развитие вычислительной техники

С самого начала люди считали, используя свои пальцы. В тот момент, когда нельзя уже было обойтись только этим, появились простейшие приспособления для счета. Среди них можно главным образом выделить абак, который в древности был широко распространен.

Изготовление абака не представляет сложности, вполне можно обойтись дощечкой, которая разлинована столбцами или разлиновать небольшой песочный участок. Каждый столбец имел свой численный разряд: единица, десяток, сотня, тысяча. Числа реализовывались набором камешков, ракушек, веточек и т.п., которые раскладывались по разным столбцам – разрядам. Увеличивая или уменьшая количество камешков в этих столбцах, было возможно было слагать и вычитать, а также умножать и делить, многократно слагая и вычитая [4, c. 173].

По способу работы, с абаком схожи русские счеты. Столбцы в них заменялись на расположенные горизонтально оси с косточками. На Руси счеты эксплуатировались очень профессионально. Они стали неизменными спутниками различных купцов, управляющих, казначеев. Из России этот весьма ценный прибор перекочевал и в Старый Свет.

Самым первым вычислительным прибором, собранным по механическому принципу являлась счетная машина, созданная в 1642 году прославленным ученым из Франции Блезом Паскалем. Данное изобретение Паскаля позволило оперировать сложением и вычитанием. «Паскалина» – такое наименование получило сие устройство – состояла из комплекта пронумерованных от 0 до 9 колес, установленные в вертикальном положении. Колесо, после совершения полного кругового оборота сцеплялось с колесом расположенным по соседству и раскручивало на единицу деления. От количества колес зависело количество разрядов разрядов – так, при помощи двух колес можно было считать до 99, при трех – до 999, а пять колес позволяли вести счет до таких величин как 99999. «Паскалина» была крайне простой в освоении [6, c. 204].

В 1673 году математик и философ из Германии Готфрид Вильгельм Лейбниц создал устройство для счета, которое тоже работало по принципу механизма, которое не ограничивалось простейшими операциями сложения и вычитания, но также могло умножать и делить. Компоновка данного устройства по сравнению с «Паскалиной» была значительно сложнее. Колеса с числами, которые здесь уже были зубчатыми, размещали на себе зубцы 9 разных длин, и арифметические операции реализовывались посредством сцепления этих самых колес. Эти слега измененные колеса вышеописанного устройства стали фундаментом широко использовавшихся счетных устройств – арифмометров, которые использовались не только в ХIХ веке, но в не столь далеком прошлом наши родичи [3, c. 342].

Имена некоторых ученых в истории ВТ, которые связаны с самыми значимыми открытиями в данной области, в наши дни широко известны даже непосвященным. Чарльз Бэббидж, английский математик первой половины XIX века, входит в их число. В 1823 году Бэббидж разработку своей ВМ, которая подразделялась на две части: вычисляющую и печатающую. Её цель состояла в том, чтобы помочь морскому ведомству Соединенного Королевства для создания разнообразных мореходных таблиц. Часть машины для вычисления, была близка к завершению к 1833 году, а печатающая была готова практически вполовину, когда средства на дальнейшую разработку истощились. И на этом работы прекратились [2, c. 280].

Хоть изобретение Бэббиджа и не удалось завершить построено до конца, эти заготовки нашли свое применение в построении всех современных компьютеров. Бэббидж сделал вывод – ВМ должна где-то хранить числа, необходимые для вычислений, а также отдаче команд машине, об определении дальнейшей судьбы чисел. Именно «программой» работы компьютера и стала называться данная последовательность команд, а то, на чем хранилась информация, стала «памятью» машины. Но недостаточно только хранения чисел, пусть и вместе с программой. Главная цель – машина должна использовать эти числа в заданных программой операциях. Бэббидж осознал, необходим особый блок для вычисления – процессор.

Новые изобретения XX века уже работали на электроэнергии. Спустя непродолжительное время после изобретения электронных ламп, в 1918 году советский ученый М.А.Бонч-Бруевич создал ламповый триггер – электронное приспособление, запоминающее электрические сигналы.

Принцип работы триггера походил на качели с защелками, которые располагались на высших точках качания. Когда качели доходили до одной верхней точки – защелка срабатывала, качание останавливалось, и в таком состоянии они могут задержаться очень долго. Когда защелка открывалась – качели достигали другой точки, и далее происходило все по кругу. По положению, в котором, спустя определенное время, окажутся качели через определенное время после их установки, можно сделать вывод, была открыта защелка либо нет. Качели будто бы запоминают срабатывание защелки – таким же образом и триггер запоминает, проходил ли через него сигнал или же нет.

Первые компьютеры вычисляли в тысячи раз быстрее счетных машин на механической основе, но имели очень большие габариты, что добавляло хлопот при их установке. ЭВМ располагалась в помещении размером 9х15 м, весила, ни много ни мало, 30 тонн и пожирала около 150 кВт/ч. В этой ЭВМ располагалось около 18 тысяч электронных ламп [1, c. 127].

2-е поколение ЭВМ появилось благодаря огромному по значимости изобретению в числе электроники этого века – транзистору. Миниатюрное полупроводниковое устройство позволяло сильно уменьшить размеры компьютеров и понизить используемую ими мощность. Скорость вычисления компьютеров увеличилась до миллиона операций в секунду.

Изобретенные в 1950 году интегральные микросхемы позволили многократно уменьшить количество электронных составляющих в компьютере, что облегчило сборку машин. ЭВМ 3-его поколения на данных схемах возникли в 1964 году.

В июне 1971 года вышла в свет, непростая в реализации, универсальная интегральная микросхема, которая стало называться микропроцессором – главным компонентом компьютеров следующего поколения.

Конечно до творческого мышления человека, возможностей ЭВМ на сегодняшний день недостаточно. Поэтому всякая информация, которую необходимо представить пользователю в привычном для него виде, определенным образом кодируется, а именно в виде некоторой последовательности цифр, которую компьютер обучен распознавать [7, c. 23].

В заключение надо добавить, что информационные технологии развиваются, хоть и не с геометрической прогрессией, но тем не менее достаточно стремительно. Вычислительная техника становится все более и более изощренной, вместе с тем становясь совершеннее. Естественно становится возможным реализовывать наиболее сложные задачи, которые в раннем времени даже не представлялось возможным решить; что важнее, многократно повышается точность вычислений. Самые совершенные вычислительные системы устанавливаются на таких видах техники как космические зонды, спутники, научно-исследовательские модули, и, конечно широко эксплуатируются на Международной Космической Станции [5, c. 86]. Подсчитываются огромные расстояния между различными небесными телами, и прочие величины. Но, все еще впереди.

1.2 Этапы развития вычислительной техники

В домеханический период использовались подсобные средства для счета и создавались таблицы, календари, устройства и приборы, облегчающие счет человеку.

Вообще потребность в счете возникла у людей в давние времена. Вначале регистрация счета была довольно примитивной: счет либо осуществлялся на костяных или каменных орудиях труда, на которых делались зарубки, либо сводился к перекладыванию по определенным правилам камешков, костяшек, дощечек.

В качестве математических приемов счисления уже в IV тысячелетии до н.э., надо полагать, применялась непозиционная (неоднозначная) система. А тысячу лет спустя появилась позиционная (шестидесятичная) система счисления.

Первое свидетельство о средствах подсчета относится примерно к 3-тысячному году до н.э. Именно этим временем датируется найденная археологами вблизи местечка Вестаница в Чехии т.н. "вестаницкая кость" с зарубками. Тогда же месопотамские математики использовали табулированные величины (таблицы обратных величин, умножения, второй и третьей степени, квадратных и кубических корней), составлялись календарные расчеты астрономических явлений.

В произведениях древнегреческих поэта Гомера и драматурга Аристофана, относящихся к V-IV вв. до н.э., упоминается о распространении пальцевого счета, который зародился, очевидно, ранее. Его до сих пор используют в ряде случаев биржевые маклеры.

В середине I тысячелетия до н.э. были созданы древнейшие из вычислительных устройств: "саламинская доска" — на острове Саламин в Эгейском море, "абак" — в Древней Греции и Риме, а затем в Западной Европе, "суанпан" — в Китае, "серобян" — в Японии. Они представляли собой доски из бронзы, камня, дерева, слоновой кости, цветного стекла с полосковыми углублениями, в которых перемещались с целью вычисления кости или камешки (калькули). Эти счеты просуществовали до эпохи Возрождения.[6;12]

Выдающимся событием I тысячелетия н.э. было создание в IX в. "Арифметического трактата" узбекским ученым Мухаммедом бен Муса ал-Хорезми (Мухаммедом сыном Мусы из Хорезма). В XII в. трактат был переведен с арабского на латинский язык средневековой Европы. Европейцы впервые познакомились с десятичной системой счисления, пришедшей к арабам из Индии. Широко в мире стали известны четыре арифметические действия, а сами их правила долгое время назывались именем ал- Харезми — алхоризм, algorithmi, алгоритм. Это не могло не способствовать развитию средств вычислительной техники.

В эпоху Возрождения появились канцелярские счеты, пришедшие в Европу с Востока. В начале XVII в. стало известно несколько их устройств. Одним из них были палочки Непера, позволявшие производить умножение. Другим было устройство, которое называется сейчас логарифмической линейкой[4;11].

В России средства, облегчавшие вычисления, также были известны еще в давние времена. Так, при строительстве храмов в Киевской Руси применялись графики и специальные устройства для определения размеров и форм куполов, арок и других элементов архитектуры. В XVI в. здесь широко использовался "счет костьми" при измерении вотчинных и поместных владений, государственных земель, а также при подсчетах в торговле и артиллерии. Для облегчения налоговых счислений была создана т.н. "сошная арифметика", в которой соха принималась за единицу счета, a в дальнейшем — "дощатый счет" и конторские счеты.

Механический период означал появление машин, в которых операции выполнялись механизмами, приводившимися в действие человеком. Уже во времена средневековья стали механически интерпретировать и воспроизводить функции человеческого мозга. Так, "мыслительная машина" средневекового богослова Луллия, дававшая ответы' на вопросы "сколько?", "когда?", "какой из двух?" и др.. представляла собой ПОПЫТКА механического воспроизведения самого процесса мышления человека. Вопросы и ответы в ней строились на основе таких характеристик, как грех, добродетель и т. п.

Один из проектов механической вычислительной машины принадлежит выдающемуся художнику и мыслителю эпохи итальянского Возрождения Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.). Он набросал эскиз тринадцатиразрядного суммирующего устройства с десятизубными колесами. Этот набросок был обнаружен в конце 60-х годов XX в. в архиве автора, хранящемся в Национальной библиотеке Мадрида. В соответствии с ним уже в наши дни американская фирма по производству компьютеров IBM в целях рекламы построила действующую машину.

Первая счетная машина, о которой сохранились сведения, описана в 1623 г. немецким профессором В. Шиккардом. Нет точных данных, была ли она построена, но в начале 60-х гг. нашего века ее сконструировали по этим описаниям ученые Тюрингского университета. Операции сложения и вычитания осуществлялись в ней механически, а умножения и деления — с элементами механизации.

Более известна машина французского математика, физика и философа Б. Паскаля. Молодой. 18- летний Паскаль, независимо от В. Шиккарда, в течение трех лет упорного труда (1641-1644) создал машину ("Паскалину"), которая могла суммировать. Он делал ее в помощь отцу — правительственному ревизору финансов. О ней ходили легенды и писали стихи. Весь высший свет стекался в Люксембургский дворец, чтобы посмотреть на удивительное изобретение. Его автор получил королевскую привилегию на изготовление и продажу своей машины. В настоящее время существует более 50 экземпляров машины Паскаля. Несколько ее моделей демонстрируется в одном из музеев Парижа.

Вычислительную машину, с помощью которой можно было складывать, умножать и делить, изобрел знаменитый немецкий математик и философ Г. Лейбниц. В 1673 г. он представил ее в Академию наук в Париже.

Немало вычислительных приборов было создано в России — М. В. Ломоносовьм, Е. Г. Кузнецовым (верстметр), Е. Якобсоном (девятиразрядная суммирующая машина) и др. Последний был механиком из Несвижа Минского воеводства. Его машина, датируемая не позднее 1770 г., хранится в музее им. М. В. Ломоцосова в Санкт-Петербурге.

Конечно, первые машины были несовершенны. Дороговизна изготовления, частые поломки и сложность устройства препятствовали их широкому практическому применению. Они выпускались в одном или нескольких экземплярах.

Массовое производство вычислительных машин впервые организовал К. Томас — основатель и руководитель двух парижских страховых обществ. В 1820 г. он построил вычислительную машину, в которой был использован принцип работы ступенчатого валика в машине Лейбница, и начал ее изготовление на рынок. Постепенно Томас совершенствовал свои машины. Так было положено начало счетному машиностроению.

Изучив счетную машину Томаса, инженер Петербургской государственной экспедиции бумаг В. Т. Однер в 1873 г, построил знаменитый арифмометр. В 1896 г. на Нижегородской выставке эта машина была удостоена серебряной медали, а в 1900 г. на Всемирной выставке в Париже — золотой медали. Через три года на выставке в Чикаго она вновь отмечается высшей наградой. В России впервые в мире было организовано ее фабричное производство. Конструкция оказалась настолько удачной, что она по существу не менялась более 100 лет.

Впоследствии в конструировании и совершенствовании арифмометров принимали участие многие ученые, в том числе и выдающийся русский ученый П. Л. Чебышев. В 1878 г. он сконструировал и построил оригинальную машину для выполнения сложения, а в 1882 г. — первую автоматическую вычислительную машину, принцип работы которой долгое время применялся в большинстве механических машин. Модель счетной машины Чебышева экспонировалась в 1913 г. на Всемирной выставке в Париже. В настоящее время она хранится в Парижском музее.

Появилось несколько типов вычислительных машин, в т. ч. клавишные вычислительные машины. Они автоматически складывали, умножали и делили многозначные числа. Некоторые могли извлекать квадратные корни и выполнять другие арифметические операции.

Дальнейшее совершенствование вычислительных машин привело к тому, что их стали соединять с пишущими механизмами. Так появились машины, которые печатали исходные данные и результаты вычислений.

Производительность клавишных машин зависела от того, как быстро человек набирал числа на клавиатуре и нажимал на клавиши. Это одерживало скорость работы машин. Начались поиски ее повышения.

В начале XIX в. англичанин М. Ж. Жаккарт изобрел принцип стандартных картонных прокладок с пробитыми отверстиями, который применил в ткацком деле. Эти прокладки несли на себе информацию, необходимую для управления работой станка. Они явились прототипом перфокарт.

Решающий вклад в развитие вычислительной техники внес английский математик И. Бэббидж (1792—1871 гг.). Он разработал проект вычислительной машины, которая состояла из тех же узлов, что и современные компьютеры. В 1822 г. он построил небольшую рабочую модель аналитической машины, которая состояла из трех основных блоков: "склада" для хранения цифровой информации, "фабрики" для обработки информации и устройства управления.

Однако попытка создания вычислительных машин такого типа окончилась тогда неудачей. Машина была технически сложной, а практической потребности в ней еще не было. Ч. Бэббидж опередил свое время. Его заслуги бесспорны. Он первым разработал принципы организации и создания вычислительных машин с программным управлением, в т. ч. принцип изменения программы вычислений в зависимости от их результатов. Кроме того, большой интерес вызвал и язык машины Бэббиджа, а именно разделение команд на команды пересылки и функциональные, возможность считывания информации, не допуская ее разрушения, и считывания с очисткой запоминающих данных регистра, что все еще представляет интерес для разработчиков современных ЭВМ, и др. Основные идеи, заключенные в конструкции аналитической машины Ч. Бэббиджа, были реализованы значительно позднее[5;63].

С аналитической машиной Ч. Бэббиджа связано и зарождение программирования. Именно для нее создавались первые в мире программы. А первой программисткой была леди А. Лавлейс — дочь известного английского поэта Байрона. Она не только производила вычисления на машине Ч. Бэббиджа, но и заложила основы теоретического программирования, написав первый учебник по этому предмету.

Важное теоретическое значение для последующего развития вычислительной техники имела в это время работа Дж. К. Максвелла "Динамическая теория поля" (1864—1865 гг.). В ней давалось точное определение электромагнитного поля. Вскоре Максвелл завершил создание электродинамической картины мира. Началась эра мировой электродинамики, породившая новый период в развитии вычислительной техники.

Электромеханический период был связан с применением электроэнергии в конструкциях счетных механизмов.

Машины электромеханического принципа действия характеризуются наличием электроаппаратуры, посредством которой работают все их механизмы. Разновидностью таких машин явились электромагнитные машины, в т.ч. релейные. В электромеханических машинах, как и в механических, основными физическими элементами были рычаги, колеса, валики, шестерен, а в релейных — 'электромагниты, реле, контактные устройства и т.д.

Электрический ток стал применяться также для расшифровки информации, нанесенной на перфокарты, в машине, построенной в 1890 г. американским инженером, сыном немецкого эмигранта Г. Холлеритом (1860—1929 гг.). Им же была предложена и форма перфокарты. Она соответствовала размеру однодолларовой банкноты, находившейся в обращении в 1890 г., и равнялась 187 мм * 83 мм.

Работая в бюро по переписи населения, Холлерит использовал свою машину для обработки материалов массовых переписей. В 1896 г. он основал фирму по выпуску перфокарт и вычислительных (перфорационных) машин, которая позднее была преобразована в фирму IBM.

Начало XX в. было отмечено бурным развитием электротехники. Немалый вклад в нее внесли ученые США (Д. Пауэрс сконструировал автоматический карточный перфоратор; В. Буш — дифференциальный анализатор, т.е. первую аналоговую вычислительную машину, способную моделировать системы дифференциальных уровней; Д. Штибиц — машину, основанную на двоичной системе счисления, и др.), Германии (К. Зюс, независимо от Д. Штибица, создал такую же машину; К. Цуге — универсальную цифровую вычислительную машину с программным управлением, и др.), России (А.Н.Крылов построил первый в мире дифференциальный анализатор непрерывного действия). В это же время появились выполненные Г.Эдисоном описание явления электронной эмиссии и А Тьюрингом — схемы абстрактной машины, а также разработанные К.Шенноном основные положения алгебры высказываний. Начинался новый период в истории вычислительной техники — электронный.

Электронный период был ознаменован, прежде всего, созданием в 1946 г. первой в мире ЭВМ "Эниак" (Electronics Numerical Integrator and Computer)'. Ее построили ученые Пенсильванского университета (США). Она весила 30 т., занимала площадь, равную гаражу на два автомобиля, состояла из 18 тыс. вакуумных трубок, 1,5 тысячи реле и стоила по ценам того времени почти 2,8 млн. долларов. За одну секунду машина выполняла более 300 умножений многозначных чисел или 5,000 сложений.

Эниак показала большие возможности, хотя и была громоздкой, этаким "монстром с непонятным характером", по сообщениям американской печати, и потребляла мощность в 150 квт, достаточную для работы нескольких сотен современных компактных компьютеров. Ныне машина Эниак находится в одном из музеев США.

Анализ сильных и слабых сторон Эниак позволил американскому математику Дж. фон Нейману сформулировать основные принципы ЭВМ:

• использование двоичной системы,
• иерархическая организация памяти,
• наличие арифметического устройства на основе схем, реализующих операцию сложения;
• хранение программы, как и чисел, в памяти машины.

Таким образом, в первой главе данной работы были рассмотрены исторические аспекты развития средств вычислительной техники.

ГЛАВА 2 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПОКОЛЕНИЯ ПК

2.1 Компьютерная революция" в мире и поколения ПК

"Компьютерная революция" в мире и поколения ПК. Появление Эниак отвечало потребностям растущей информатизации общества. Имеется в виду, прежде всего, увеличение темпов роста общей суммы знаний. Если до XIX в. она удваивалась каждые 50 лет, то с середины XX в. — каждые 5 лет, а после 1990 г. — на протяжении года;

Далее, это абсолютный и относительный рост численности специалистов, занятых сбором, обработкой и передачей информации. Если в 1870 г., когда был уже известен проект машины И. Бэббиджа, они составляли менее 5% трудоспособного населения США, то в 40-х гг. XX в. — около 30%.

Изучение функционирования электронных вычислительных средств, наряду с достижениями математики, информатики и физиологии нервной деятельности, в условиях растущих потребностей информационного обслуживания общества привели к возникновению кибернетики — науки об управлении в технических устройствах, живых организмах и человеческих организациях. Ее основные идеи и принципы были сформулированы в работе американского математика Н. Винера "Кибернетика или управление и связь в животном и машине", вышедшей в 1948 г. .

Все это предопределило "компьютерную революцию" в мире. Росло не только количество ЭВМ (только в США в 1954 г. их насчитывалось 100, в 1974 — 215 тыс., в 1994 — более 30 млн.), но и заметно изменялись их качественные характеристики: увеличивались быстрота действия и объем оперативной памяти, повышалась степень интеграции элементов, улучшались внешние устройства и архитектура ЭВМ. совершенствовались методы их использования. Происходила смена поколений ЭВМ — совокупности их типов и моделей, созданных на основе одних и тех же научных и технических принципов.

Машины первого поколения (вторая половина 40-х — середина 50-х гг.), работавшие на электронных лампах, были очень больших размеров и могли выполнять небольшое количество элементарных операций. В бывшем СССР — это ЭВМ, созданные под руководством академика С. А. Лебедева, и прежде всего БЭСМ-1 — самая быстродействующая в то время машина в Европе; в Беларуси, на Минском заводе ЭВМ им. Г.К. Орджоникидзе, — серийная Минск-22 и др.

Основными пользователями первых ЭВМ были инженеры-программисты, занимавшиеся сложными расчетами, а также ученые, работавшие в различных областях физики, и др. Программу выполнения действий и данные пробивали вручную на перфоленте или перфокартах, посредством которых эти сведения вводились в ЭВМ. Затем производили "отладку", в процессе которой выявлялись ошибки и перебивались перфокарты. Этот процесс тянулся неделями и месяцами. Когда все было выверено, машина за несколько минут выдавала результат счета.

Машины второго поколения (конец 50-х — первая половина 60-х гг.), работавшие на транзисторах, были меньших размеров, более надежны в работе и могли выполнять до миллиона операций в секунду. Среди них — СТРЕЧ (США), АТЛАС (Англия), БЭСМ-6 (Россия); "Минск-32" (Беларусь) и др. БЭСМ-6 поставлялась на экспорт и оказалась "долгожительницей". Корректировку и выполнение программ на них производили операторы ЭВМ.

Машины третьего поколения (вторая половина 60-х — 70-е гг.) уже были собраны на интегральных схемах. Это машины IBM-360 (фирмы International Business Mashine Corporation, США), а среди отечественных — серии ЕС (единой системы). Их мощность позволяли решать не только вычислительные, но и экономические задачи, когда приходилось вводить и выводить огромные объемы данных. Только на этих машинах стало возможным эффективно обрабатывать и нечисловую информацию, т.е. вести поиск, работать в режиме "вопрос-ответ", реализующем человеко-машинный диалог. Многопрограммный режим работы в сочетании с режимом разделения времени обеспечил взаимодействие таких машин с автоматизированными классами, оснащенными алфавитно-цифровыми дисплеями. А поскольку за различными дисплеями могли решаться различные задачи, программисты вновь получили доступ к машинам.

Машины четвертого поколения (с 80-х гг.) в качестве элементной базы имели большие и сверхбольшие интегральные схемы (ILLIAC-4, ЕС-1060, 1065; "Эльбрус"-1,2 и др.). Их рекордная продуктивность (у ILLIAC-4 до 200 млн. операций в сек.) обеспечивала решение целого круга больших задач. ЭВМ стали объединяться в многомашинные комплексы и сети с использованием для этой цели телефонной кабельной и спутниковой связи. Тем самым пользователь получил доступ к различной информации большого объема.

С другой стороны, успехи микроэлектроники привели к "новой революции" — микрокомпьютерной. Появились персональные компьютеры (ПК) — небольшие по размерам универсальные ЭВМ, предназначенные для индивидуального пользования и, в ряде случаев,

не уступающие по своим характеристикам большим ЭВМ.

Отцом микроЭВМ по праву считается американский инженер С. Джобс. Свою первую машину он построил вместе с С. Возняком в 1977 г. Она строилась в гараже на средства, вырученные Джобсом от продажи своего личного автомобиля "Фольксваген".

Профессиональная карьера С. Джобса началась с момента основания им фирмы APPLE. Сразу же возникли и непредвиденные проблемы. Обнаружилось, что такое же название и очень похожий фирменный знак имеет рок-группа "Битлз". Возникла путаница, приведшая к судебным разбирательствам. Хотя они и стали неотъемлемой частью жизни Джобса, ему все же сопутствовала удача. Популярность разработанных его фирмой микрокомпьютеров Apple — Macintosh и Lisa — с каждым годом росла, и в первую очередь среди студентов, преподавателей и научных сотрудников американских университетов.

И все же начало эпохи персональных компьютеров связано фирмой IBM. В 1981 г. она выпустила свой первый компьютер ЮМ РС (Personal Computer — персональный компьютер). Затем стала выпускать более современную модель на основе микропроцессора Intel 808i которая была названа ЮМ PC XT (буквы XT взяты из слова еХТга). 1984 г. она выпустила новую модель на основе Intel 80286 — IBM-28( которая стала называться ЮМ PC AT (Advanced Technology — передовая технология). IBM AT, хотя и была совместима аппаратно и программно с IBM XT, превосходила последнюю по производительности более чем в 10 раз и была способна хранить значительно больший объем информации.

Вскоре на рынке появились компьютеры, совместимые с IBM AT, но с торговой маркой других фирм. Среди них оказались и отечественные ПК, в т.ч. ЕС-1840. 1841. 1842, 1849 и др.

Во второй половине 80-х гг. были выпущены новые модели:

IBM-386, способная реализовать сложные программы автоматизированного проектирования и искусственного интеллекта; PS/2 (Personal Sistem/2), аналогичная XT и AT; IBM-486, производительность которой была в 2-3 раза больше, чем у IBM-386. В 1994 г. появился Pentium (IBM- 586). Благодаря ему в Лондоне наконец-то удалось обыграть чемпиона мира по шахматам Гари Каспарова. А на горизонте уже предвиделись новые "гуманизированные" компьютеры — не просто более мощные, а и более компактные, удобные и безопасные.

На пути к пятому поколению происходит поиск ЭВМ с высоким показателем отношения производительности машин к их себестоимости. При этом немалые надежды возлагаются на микроэлектронику с большой степенью интеграции и динамическую топографию. Разрабатываются "биокомпьютеры", реализующие принципы обработки и хранения информации, присущие живым организмам, " нейроком-пьютеры" — системы нечисловой информационно-логической обработки, различные ассоциативные запоминающие устройства. Мощная волна "микрокомпьютерной" революции приводит к быстрому решению и этих задач.

2.2 Перспективы развития вычислительной техники XXI века

С начала ХХ века наука достигла больших успехов. Появились: атомная энергетика, телевидение, магнитофоны, радиолокация, волоконная оптика, сверхзвуковая авиация, компьютеры, полимеры, сотовая связь и Интернет, транзисторы и ЖК мониторы, интегральные микросхемы, лазеры, ракетно-комическая техника. Всё это стало доступно благодаря достижениям фундаментальной физики XIX-XX вв. Раскрыта структура ДНК, генетический код живых организмов и на данной базе развиваются клонирование и генная инженерия, изучаются эволюция организмов и «устройство» (протекание) мутаций. Проводится пересадка органов. Появились новые ветви науки, к примеру, фрактальная геометрия и синергетика, торсионные поля, энергия вакуума. Наряду с этими потрясающими достижениями, человечество получило беспрецедентный вызов, связанный с глобальными проблемами: экологической, демографической, военной и т.д. [3].

Ближайшие же перспективы развития науки могут быть следующими.

Микро- и нанотехнологии.

Разрабатываются интегральные схемы, габариты частей которых составляют 10-9 нм (нанометры). Количество частей интегральной схемы удваивается каждые 1,5 года. Уже предложены составляющие памяти на отдельных атомах, на которыхможносоздать суперкомпьютер площадью 200 мкм2, имеющий 107 логических элементов, 109 частей памяти и способный действовать на частоте 1012 гц.

Перспективы нанотехнологий громадны, из атомов и молекул можно создавать всё, что угодно: кремниевые микросхемы - из песка; продукты питания - из воздуха и земли и т.д. [1].

Голография и определение образов.

Голография позволяет вести поиск любых образов при каком угодно их количестве (в том числе и по фрагменту образа).

Использование антенн, принимающих электромагнитное поле.

Существующие антенны фактически принимают лишь электрическую

составляющую электромагнитного поля. При создании так называемых EH-антенн происходит прием обоих составляющих поля, что при снижении габаритов и веса антенн позволяет увеличить усиление на 15 - 50 дБ.

Биотехнологии (внедрение живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве).

Это микробиологический синтез гормональных веществ, аминокислот, витаминов, ферментов, лекарств и т.п. Система новейших, на генном уровне измененных микроорганизмов, вакцин.

Создание искусственной формы жизни, где все 100% ДНК будут получены в лаборатории в отсутствии применения каких-либо живых созданий.

Создание растений, владеющих неповторимыми качествами: повышенной урожайностью, наиболее долгим и интенсивным ростом, повышенной засухоустойчивостью, повышенным сроком сохранения плодов и т. д. [8].

Клонирование.

Начнется обширное использование клонирования. Уже получена способом клонирования здоровая кошка, у которой появились 2 «здоровых» котенка. Примечательно, что клонированная кошка не такая как мать, хотя их генетические коды идентичны. Получается, что не только гены, но и условия жизни тоже влияют на результат.

Лазерные технологии.

Преимущества лазерного луча:

• распределение практически в отсутствии расширения;
• монохроматичность света лазера, что позволяет фокусировать луч в точку, поперечником сотые - тысячные доли мм. Это позволяет собирать оптическую запись информации с высочайшей плотностью;
• высокая емкость излучения по 1012 - 1013 Вт.

Производство энергии.

Создание маленьких атомных электростанций, переносимых, не опасных и способных снабдить электричеством маленький град. Вместо рискованного и все более редкого урана использование тория. Ториевый реактор способен в отсутствии перезагрузки действовать по 50 лет.

В ближайшем будущем начнётся обширное введение бестопливного изготовления энергии, то есть энергии, основанной на использовании недр Земли, солнечной энергии, приливов иэнергии ветра.

Создание космических электростанций позволит производить полностью экологически чистую энергию; стоимость ее в том числе и при больших начальных затратах ниже, нежели у тепловых и атомных станций; обеспечивается независимость от углеводородного сырья [7].

Робототехника.

К 2025 г. станет употребляться 50 млрд. роботов (в данный момент их 7 млн.). Роботы станут использоваться на небезопасных производствах, при поисково- спасательных работах.

Использование энергии магнитного поля Земли.

Магнитное поле Земли имеет огромную энергию. По расчетам физиков электростанция, использующая магнитное поле Земли, равна по силе 50 атомным станциям.

Ракетно-космические технологии.

К 2020 г. ожидается появление непрерывно работающей базы на Луне, к 2030 г. - полет на Марс. Планируется создание ядерного космического двигателя мегаваттного класса. Это позволит понизить цену выведения нужного груза на окололунную орбиту в 2 раза. Появится возможность создания систем энергоснабжения из космоса.

Альтернативные компьютеры: квантовые, фотонные, биокомпьютеры.

Возможно, в ближайшем времени появится масштабированный квантовый

компьютер, который по своим показателям опередит все компьютеры на планете, вместе взятые. Развитие компьютеров и сетей приведёт к возможности искусственно воссоздать устройство человечного мозга, а потом приблизить компьютер к интеллектуальному уровню человека. Вероятно, к концу XXI века размер искусственного интеллекта существенно превзойдет «объем» человеческих мыслительных способностей.

Производство автомобилей.

Ожидается, что использование композиционных материалов позволит снизить вес автомобиля в 3 раза. Применение водородных двигателей - добиться КПД в 85%, понизить выброс вредоносных препаратов в атмосферу Земли. Создание электромобилей, электросамолетов, автомашин, способных самостоятельно найти путь на местности в отсутствии или без помощи человека.

Суперкомпьютеры.

Суперкомпьютеры - перспектива становления компьютерной техники. Данные ЭВМ включают 5000 - 8000 микропроцессоров и дисковые накопители памяти. Исполняют в секунду 12-13 трлн. операций. Компьютеры на фотонах. Создание приборов, позволяющих установить конкретную связь мозга человека и компьютера, чтопозволит создатьэлектронного советчика.

Новейшие достижения в медицине.

• Повышение продолжительности жизни путем перекодирования клеток, отвечающих за продолжительность жизни.
• Создание вживляемых в тело нанороботов, умеющих составлять и анализировать молекулярные цепочки для диагностики и профилактики болезней.
• Вживление в тело микрочипов, непрерывно отслеживающих самочувствие, чтобы заранее распознать даже маленькие изменения в организме.
• Исследование геномов людей с целью предвидения всех вероятных патологий предоставленного организма и заблаговременно внести на генном уровне надлежащие изменения.
• Выращивание органов из тканей самих больных. Уже в данный момент проводятся работы по перепрограммированию клеток соединительной ткани в клетки иного вида, к примеру, в клетки сердечной либо печеночной тканей.
• Отращивание заново организмом поврежденных органов. Замена нездоровых конечностей и внутренних органов протезами, контролируемыми мозгом. Создание совершенного протеза тела, контролируемого биологическим мозгом владельца.
• Предотвращение наследственных заболеваний.
• Коррекция и усовершенствование памяти. Замена протезами некой доли мозга, вышедшей из строя [7].

Терапия с внедрением стволовых клеток.

Стволовые клетки предполагается растить на животных яйцеклеткахна генном уровне измененных генами человека.

Использование торсионных полей и энергии вакуума.

В номере 12 за 2006 год журнала «Чудеса и приключения» опубликовано интервью с Г.И. Шиповым. В нем он, в частности, говорит о практических разработках на базе торсионных полей. Ими могут стать: материалы с новыми качествами, создаваемые благодаря действию торсионных полей на расплавы; диагностика крови; передача информации; новейшие источники энергии с КПД наиболее 100%.

В конце ХХ века доктором Л.Г. Сапогиным (Российская Федерация) изобретена Унитарная Квантовая Концепция (УКТ). В данной доктрине не важно, какая квантовая частичка никак не считается точкой - источником поля, как в обыкновенной квантовой механике, а дает собой некоторый сверток (волновой пакет) некого одного поля. Если квантовая частичка делает колебания с убавляющейся амплитудой, то чрез некоторое время гармонические колебания составляющих пакет волн расползаются, частичка пропадает, а энергия поля передается во флуктуации вакуума. В каком направлении амплитуда колебания растет, то она «черпает» энергию из флуктуаций вакуума. В какой направленности пройдёт процесс - зависит от исходной фазы волновой функции и энергии частички. Все проистекает при небольших энергиях, в возможных ямах, в качестве каких выступает неважно какая небольшая щель либо каверна в образчике сплава, либо керамики, либо в пузырьках воды, куда и попадают вольные частички.

Таким образом, в УКТ закон хранения энергии в квантовых процессах носит глобальный характер, то есть объективен для комплекса частиц, а в конкретных процессах энергия никак не сберегается, а имеет возможность быть получена из вакуума либо отдана в вакуум. Из данного положения следует, будто в пригодных телесных системах самого различного вида вероятен Прохладный Ядерный Синтез и генерация энергии из вакуума. Способы извлечения энергии из вакуума могут быть самыми различными, от применения неизменных магнитов и ненормального газового разряда домаленьких пузырьков в воде, в которых и выделяется энергия.

Эти явления получены в ряде опытов:

• физики Александр Сангин (РФ, Екатеринбург) и T. Mizuno (Япония) использовали особые протонно-проводящие керамики (получены путём спекания порошка при высочайшей температуре), в которых при пропускании через них электрического тока производит в тысячу раз более солнечный энергии, нежели потребляется. В отдельных опытах данная величина превосходила 70.000;
• в тепловом элементе CETI, сделанном Паттерсоном (JamesPatterson, USA) проистекает электролиз специально сделанных никелевых шариков в обыкновенной воде. Затраченная электрическая энергия была в 960 раз меньшевыделяемой;
• Давно созданы теплогенераторы (Ю.Потапов, Молдова, JamesL. Griggs, и Schaeffer - USA). В них при циркулировании обыкновенной воды появляется немало кавитирующих пузырьков, в которых производится избыточная энергия и соотношение выходящий энергии к входной превосходит 1.5 раза. Теплогенератор Потапова давно выпускается тысячамиэкземпляров для отопления жилищ;
• явление сонолюминесценции, когда некоторые жидкости начинают сиять при прохождении через них слабенького ультразвука. Это - опытное явление, установленное профессором Московского Университета С.Н. Ржевкиным в 1933 году и не получившее вразумительного научного разъяснения до сих пор. Как говорил лауреат Нобелевской Премии профессор Юлиан Швингер, оно никак не может быть, однако есть;
• еще наиболее загадочно смотрится популярная проблема с нехваткой энергии во всех биохимических реакциях с ролью ферментов (энзимов). К примеру, в отлично изученной реакции расщепления полисахаридов в пребывании лизоцима проистекает следующее: молекула полисахарида попадает в особую каверну в большой молекуле лизоцима и через какое-то время оттуда выбрасываются ее обломки. При данном разрываемые энергии взаимосвязи полисахарида примерно 5 эВ, а энергия теплового перемещения лишь 0.025 эВ. Абсолютно непонятно, откуда лизоцим берет энергию для разрыва полисахарида? [7].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время информатика и ее практические результаты становятся важнейшим двигателем научно-технического прогресса и развития человеческого общества. Ее технической базой являются средства обработки и передачи информации. Скорость их развития поразительна, в истории человечества этому бурно развивающемуся процессу нет аналога. Теперь уже очевидно, что наступающий XXI век будет веком максимального использования достижений информатики в экономике, политике, науке, образовании, медицине, быту, военном деле и т. д.

Последние десятилетия уходящего века характерны возрастанием интереса к истории развития информатики, в первую очередь к истории появления первых цифровых вычислительных машин и их создателям. В большинстве развитых стран созданы музеи, сохраняющие образцы первых машин, проводятся конференции и симпозиумы, выпускаются книги о приоритетных достижениях в этой области.

Подводя итог нашему беглому рассмотрению перспектив развития некоторых отраслей техники и технологии, отметим важнейшую роль сферы образования в производстве научно-технических инноваций [2]. Только при адекватном социальном обеспечении растущего рационального знания общество может добиться высоких показателей в развитии науки и технологии, а также гармоничной и бесконфликтной коэволюции биосферы и техносферы [4; 5; 9]. Для этого человечеству придется реконструировать различные варианты развития, в том числе оставшиеся нереализованными в прошлом [11; 12]. Варианты такого подхода уже существуют [13], но сделать предстоит еще много. Кроме того, для развития техники необходимо изменить ее восприятие в массовом сознании, что потребует пересмотра некоторых основ рекламы, ее переориентации с чисто рыночных на морально оправданные установки [14; 15].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамов А. Что нас ждет в будущем? Краткий прогноз развития науки и техники. Режим доступа: http://abramov-a.livejournal.com/7962.html (дата обращения 22.07.2018).
2. Губанов Н.Н. Образование и менталитет в составе движущих сил развития общества // Социология образования. 2015. № 1. С. 22-29.
3. Губанов Н.И., Губанов Н.Н. Роль менталитета в преодолении антропогенных кризисов // Историческая психология и социология истории. 2013. Т. 6. № 1 (11). С. 166-180.
4. Губанов Н.Н. Становление университетской традиции в эпоху Высокого Средневековья // Социология образования. 2014. № 1. С. 56-69.
5. Губанов Н.Н. Вызов Аполлона как стимул развития образования // Alma mater (Вестник высшей школы). 2014. № 5. С. 19-23.
6. Зазерский Л. Перспективы развития науки в 21-м веке. Режим доступа: http://www.chitalnya.ru/work/609146/ (дата обращения 22.07.2018).
7. Наука и техника. 21 века. Режим доступа: http://nt21.ru/ (дата обращения 22.07.2018).
8. Наука XXI века. Режим доступа: http://24techno.ru/proj ect/6541 (дата обращения 22.07.2018).
9. Нехамкин В.А. Глобалистский и антиглобалистский менталитет // Историческая психология и социология истории. 2013. Т. 6. № 1 (11). С. 147-165.
10. Нехамкин В.А. Теория общественного прогресса: достижения и пределы// Вестник Российской академии наук. 2013. Т. 83. С. 711-719.
11. Нехамкин В.А. Сценарии несостоявшейся истории: за и против //Вестник Российской академии наук. 2018. Т. 79. № 12. С. 1099-1106.
12. Нехамкин В.А. Контрфактическое историческое моделирование К.Клаузевица: теоретико-методологический аспект // Вопросы философии. 2016. № 6. С. 105-115.
13. Нехамкин В.А., Нехамкин А.Н. Если бы победили декабристы ...//Вестник Российской академии наук. 2016. Т. 76. № 9. С. 805-813.
14. Нифаева О.В., Нехамкин А.Н. Система социальной рекламы в России: механизмы и направления развития. Брянск: Изд-во БГТУ, 2015. 196 с.
15. Нифаева О.В., Нехамкин А.Н. Социальная реклама на службе модернизации // ЭКО. 2013. № 4 (466). С. 158-171.