Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

История развития средств вычислительной техники (Понятие и сущность вычислительной техники)

Содержание:

Введение

Вычислительная техника - это совокупность технических и математических средств, используемых для автоматизации процессов вычислений и обработки информации, а также отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией этих средств.

История приспособлений для счета длинная, тысячелетняя. Самым древним «инструментом счета», который сама природа предоставила человеку, была его собственная рука - десять пальцев, на которых люди учились считать, то есть производить первую арифметическую операцию. Не случайно в древнерусской нумерации первые десять цифр назывались перстами, то есть пальцами.

Счет с помощью косточек возник как самобытный способ счисления. Впоследствии он подготовил почву для появления «дощаного счета» - прообраза современных счетов.

От настольного арифмометра до быстродействующей электронно-вычислительной машины. От простейшего планиметра до сложной электронной моделирующей установки. От небольшого счетного бюро до мощного вычислительного центра. Все это поставлено на службу человеку и позволяет ему с большой скоростью, точностью и надежностью выполнять арифметические действия с гигантскими числами, решать сложнейшие задачи вычислительной математики, изучать быстропротекающие процессы.

Целью данной работы является проведение исследования истории средств вычислительной техники. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) рассмотреть понятие и сущность вычислительной техники,

2) исследовать классификацию средств вычислительной техники,

3) проанализировать историю развития средств вычислительной техники,

4) изучить советскую вычислительную технику.

Для написания данной работы и решения поставленных задач использовалась литература многих авторов по проблеме исследования.

1. Сущность и виды средств вычислительной техники

1.1 Понятие и сущность вычислительной техники

Если посмотреть на историю развития техники, относительно недавно в обиходе появился термин «вычислительная техника». Это обозначение изначально совершено не подразумевало всех тех аспектов, которые вкладываются в него сегодня. И, к сожалению, большинство людей почему-то считают, что компьютеры и вычислительная техника – слова-синонимы. Это явное заблуждение.

Трактовать значение этого термина можно совершенно по-разному, тем более что разные словари толковать его могут в различных интерпретациях.

Однако если подойти к вопросу как бы с неким обобщением, можно смело утверждать, что вычислительная техника – это технические устройства с набором неких математических средств, приемов и методов для автоматизации (или даже механизации) обработки какой-либо информации и процессов вычислений или описания того или иного явления (физического, механического и т. д.)[15, c.82].

Вычислительная техника известна человечеству достаточно давно. Самыми примитивными устройствами, которые появились за сотни лет до нашей эры, можно назвать, например, те же китайские счеты или римский абак. Уже во второй половине нынешнего тысячелетия появились такие устройства, как шкала Неппера, арифмометр Шиккарда, логарифмическая линейка, счетная машина Паскаля и т. д. Посудите сами, сегодняшние аналоги в виде калькуляторов тоже смело можно отнести к одной из разновидностей вычислительной техники.

Тем не менее трактовка этого термина приобрела более расширенное значение с появлением первых ЭВМ. Случилось это в 1946 году, когда в США была создана первая ЭВМ, обозначавшаяся аббревиатурой ЭНИАК (в СССР такое устройство было создано в 1950 году и носило название МЭСМ).

На сегодняшний день трактовка расширилась еще больше. Таким образом, на современном этапе развития технологий можно определить, что вычислительная техника – это:

- компьютерные системы и средства управления сетями;

- автоматизированные системы управления и обработки данных (информации);

- автоматизированные средства проектирования, моделирования и прогнозирования;

- системы разработки программного обеспечения и т.д. [7, c.89].

Естественно, список можно продолжать и дальше, но именно эти составляющие принято считать основными.

Теперь посмотрим, что собой представляют средства вычислительной техники. В основе любого процесса лежит информация или, как принято сейчас говорить, данные. Но понятие информации считается достаточно субъективным, поскольку для одного человека какой-то процесс может нести смысловую нагрузку, а для другого – нет. Таким образом, для унификации данных был разработан двоичный код, который воспринимается любой машиной и применяется для обработки данных наиболее широко.

Среди самих средств можно выделить технические устройства (процессоры, память, устройства ввода/вывода) и программное обеспечение, без которого все это «железо» оказывается совершенно бесполезным. Тут отдельно стоит отметить, что вычислительная система имеет ряд характерных признаков, например, целостность, организованность, связанность и интерактивность. Есть еще и так называемые вычислительные комплексы, которые относят к многопроцессорным системам, обеспечивающим надежность и повышенный уровень производительности, недоступный обычным однопроцессорным системам. И только в общей связке «железа» и софта можно говорить о том, что они и являются основными средствами вычислений. Естественно, можно сюда добавить и методики, по которым производится математическое описание того или иного процесса, но это может занять достаточно длительное время.

Исходя из всех этих определений, можно описать и работу современных компьютеров. Как уже было сказано выше, они сочетают в себе аппаратную и программную части, причем одна без другой функционировать не может.

Таким образом, современный компьютер (вычислительная техника) – это совокупность технических устройств, обеспечивающих функционирование программной среды для выполнения определенный задач, и наоборот (совокупность программ для работы «железа»). Наиболее правильным является первое утверждение, а не второе, ведь в конечном итоге этот набор нужен именно для обработки входящей информации и вывода результата [1, c.85].

Устройство компьютера (вычислительная техника) включает в себя несколько основных компонентов, без которых не обходится ни одна система. Сюда можно отнести материнские платы, процессоры, жесткие диски, оперативную память, мониторы, клавиатуры, мыши, периферию (принтеры, сканеры и т.д.), дисководы и др. В плане программного обеспечения первое место занимают операционные системы и драйверы. В операционных системах работают прикладные программы, а драйверы обеспечивают корректное функционирование всех «железных» устройств.

Современные вычислительные системы можно классифицировать по нескольким критериям:

- принцип действия (цифровые, аналоговые, гибридные);

- поколения (этапы создания);

- назначение (проблемно-ориентированные, базовые, бытовые, выделенные, специализированные, универсальные);

- возможности и размеры (супербольшие, супермалые, одно- или многопользовательские);

- условия применения (домашние, офисные, производственные);

- другие признаки (количество процессоров, архитектура, производительность, потребительские свойства).

Как уже понятно, четких границ в определении классов провести нельзя. В принципе, любое разделение современных систем на группы все равно выглядит чисто условным.

Вычислительная техника, совокупность технических и математических средств, методов и приёмов, используемых для облегчения и ускорения решения трудоёмких задач, связанных с обработкой информации, в частности числовой, путём частичной или полной автоматизации вычислительного процесса; отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией вычислительных машин [9, c.86].

Задачи, связанные с исчислением времени, определением площадей земельных участков, торговыми расчётами и др., относятся к древнейшим периодам человеческой культуры. Первые примитивные устройства для механизации вычислений абак, китайские счёты и математические правила решения простейших вычислительных задач появились за сотни лет до н. э. Вычислительные устройства, такие, например, как шкала Непера, логарифмическая линейка, арифметическая машина французского учёного Б. Паскаля — предшественница арифмометра, были известны уже в 17 в. Промышленная революция 18—19 вв., характеризующаяся бурным для того времени ростом средств производства и его механизацией, дала толчок и развитию В. т. Это обусловливалось прежде всего необходимостью выполнения сложных расчётов при проектировании и строительстве кораблей, сооружении мостов, топографических работах, усложнением финансовых операций и т.п. При этом сложность и количество задач возросли настолько, что решение их в необходимый срок и без механизации самого вычислительного процесса часто оказывалось невозможным. Тогда на смену примитивным счётным устройствам пришли планиметры Дж. Германа и Дж. Амслера, арифмометр В. Т. Однера и др.

1.2 Классификация средств вычислительной техники

Электронно-вычислительные машины принято классифицировать по целому ряду признаков, в частности: по функциональным возможностям и характеру решаемых задач, по способу организации вычислительного процесса, по архитектурным особенностям и вычислительной мощности.

По функциональным возможностям и характеру решаемых задач выделяют:

— универсальные (общего назначения) ЭВМ;

— проблемно-ориентированные ЭВМ;

— специализированные ЭВМ.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения более узкого круга задач, связанных с регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных.

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач (микропроцессоры и контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами) [14, c.84].

В 1946 г. Джон П. Экерт (род. 1919) и Джон В. Могли (1907—1980) разработали один из первых компьютеров для армии США— ENIAC (электронный числовой интегратор и калькулятор) на электронных лампах.

В 1945 г. к работе Могли и Экерта был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров.

Современные средства компьютерной техники можно классифицировать.

Персональные компьютеры - это вычислительные системы с ресурсами, полностью направленными на обеспечение деятельности одного управленческого работника. Это наиболее многочисленный класс вычислительной техники, в составе которого можно выделить персональные компьютеры IBM PC и совместимые с ними компьютеры, а также персональные компьютеры Macintosh. Интенсивное развитие современных информационных технологий обусловлено как раз широким распространением с начала 1980-х гг. персональных компьютеров, сочетающих в себе такие качества, как относительная дешевизна и достаточно широкие для непрофессионального пользователя функциональные возможности.

Корпоративные компьютеры (иногда называемые мини-ЭВМ или mainframe) представляют собой вычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность большого количества интеллектуальных работников в какой-либо организации, проекте при использовании единых информационно-вычислительных ресурсов. Это многопользовательские вычислительные системы, имеющие центральный блок большой вычислительной мощности и со значительными информационными ресурсами, к которому подсоединено большое количество рабочих мест с минимальной оснащенностью (обычно это клавиатура, устройства позиционирования типа «мышь» и, возможно, устройство печати). В качестве рабочих мест, подсоединяемых к центральному блоку корпоративного компьютера, могут выступать и персональные компьютеры. Сфера использования корпоративных компьютеров - обеспечение управленческой деятельности в крупных финансовых и производственных организациях. Организация различных информационных систем для обслуживания большого количества пользователей в рамках одной функции (биржевые и банковские системы, бронирование и продажа билетов населению и т.п.) [13, c.64].

Суперкомпьютеры представляют собой вычислительные системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и информационных ресурсов и используются в военной и космической областях, и фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды. Данная классификация довольно условленна, так как интенсивное развитие технологий электронных компонентов и совершенствование архитектуры компьютеров, а также наиболее важных их элементов приводят к размыванию границ между средствами вычислительной техники.

Интеллектуальные обучающие системы - это качественно новая технология, особенностями которой являются моделирование процесса обучения, использование динамически развивающейся базы знаний; автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучаемого, автоматизированный учет новой информации, поступающей в базу данных.

Технологии мультимедиа (от англ. multimedia - многокомпонентная среда), которая позволяет использовать текст, графику, видео и мультипликацию в интерактивном режиме и том самым расширяет рамки применения компьютера в учебном процессе.

Виртуальная реальность (от англ. virtualreality -возможная реальность) - это новая технология неконтактного информационного взаимодействия, создающая с помощью мультимедийной среды иллюзию присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире». В таких системах непрерывно поддерживается иллюзия места нахождения пользователя среди объектов виртуального мира. Вместо обычного дисплея используются очки телемониторы, в которых воспроизводятся непрерывно изменяющиеся события виртуального мира. Управление осуществляется с помощью реализованного в виде «информационной перчатки» специального устройства, определяющего направление перемещения пользователя относительно объектов виртуального мира. Кроме этого в распоряжении пользователя есть устройство создания и передачи звуковых сигналов [7, c.84].

Автоматизированная обучающая система на основе гипертекстовой технологии позволяет повысить усвояемость не только благодаря наглядности представляемой информации. Использование динамического, т.е. изменяющегося, гипертекста дает возможность провести диагностику обучаемого, а затем автоматически выбрать один из оптимальных уровней изучения одной и той же темы. Гипертекстовые обучающие системы дают информацию таким образом, что и сам обучающийся, следуя графическим или текстовым ссылкам, может применять различные схемы работы с материалом. Все это позволяет реализовать дифференцированный подход к обучению.

Специфика технологий Интернет - WWW (от англ. WorldWideWeb - всемирная паутина) заключается в том, что они предоставляют пользователям громадные возможности выбора источников информации: базовая "информация на серверах сети; оперативная информация, пересылаемая по электронной почте; разнообразные базы данных ведущих библиотек, научных и учебных центров, музеев; информация о гибких дисках, компакт-дисках, видео- и аудиокассетах, книгах и журналах, распространяемых через Интернет-магазины, и др.

ЭВМ — наиболее мощное средство вычислительной техники, появившееся в результате всё увеличивающейся осознанной общественной потребности в повышении эффективности человеческого труда, стало основной, важнейшей технической базой кибернетики. Электронные вычислительные и управляющие машины открывают широчайшие возможности в области переработки громадных объёмов информации в кратчайшие сроки.

2. Развитие средств вычислительной техники в России

2.1 История развития средств вычислительной техники

В ХХ столетии как ни в какие предыдущие периоды исторического развития человечества наиболее выпукло и ярко проявились практически неисчерпаемые возможности научно-технического прогресса и его влияния на экономическое и социальное развитие общества. Одно поколение прошедшего столетия рождения до старости стало свидетелями вхождения в обиход как само собой автомобилей, радио, самолетов, видео- и аудиоаппаратуры, мобильных телефонов (в том числе сотовых), всемирной “паутины” — Интернета, космоса и многого другого.

Поразительным и наиболее ярким достижением прошлого века стало изобретение и бурное развитие электронных вычислительных машин (ЭВМ), без которых в наше время уже практически невозможна ни производственная, ни научная, ни коммерческая и вообще никакая другая более или менее осмысленная деятельность человека [9, c.84].

Мировая эволюция технического прогресса и вся предыстория развития науки привели к тому, что практически одновременно во многих странах появилась вычислительная техника разных исполнений, построенная на одних и тех же фундаментальных принципах.

Создание и развитие отечественной вычислительной техники связано прежде всего с именами таких выдающихся ученых, как академики Сергей Алексеевич Лебедев, Виктор Михайлович Глушков, член-корреспондент АЯ СССР Исаак Семенович Брук, талантливый инженер Юрий Яковлевич Базилевский, профессор Б. И. Рамеев и ряд других.

Калькулятор и компьютер — далеко не единственные устройства, с помощью которых можно проводить вычисления. О том, как облегчить себе процессы деления, умножения, вычитания и сложения человечество задумалось довольно рано. Одним из первых подобных устройств можно считать балансирные весы, которые появились еще в пятом тысячелетии до нашей эры. Впрочем, не будем погружаться так далеко в глубины истории.

О том, как облегчить себе процессы деления, умножения, вычитания и сложения человечество задумалось довольно рано

Абак, известный у нас как счеты, появился на свет приблизительно в 500 году до нашей эры. За право считаться его родиной могут поспорить Древняя Греция, Индия, Китай и государство Инков. Археологи подозревают, что в античных городах существовали даже вычислительные механизмы, правда, существование таковых пока не доказано. Однако антикерский механизм, уже упомянутый нами в предыдущей статье, вполне может считаться вычислительным механизмом.

С наступлением Средних Веков навыки создания подобных устройств были утрачены. Те темные времена вообще были периодом резкого упадка науки. Но в XVII веке человечество вновь задумалось о вычислительных машинах. И те не замедлили появиться.

Создание устройства, которое могло бы производить вычисления, было мечтой немецкого астронома и математика Вильгельма Шиккарда. У него было множество различных проектов, но большинство из них потерпело крах. Шиккарда не смущали неудачи, и он, в конце концов, добился успеха. В 1623-м математик сконструировал «Считающие часы» — невероятно сложный и громоздкий механизм, который, однако, мог производить простейшие вычисления.

«Считающие часы» имели значительные размеры и большую массу, применять их на практике было трудно. Друг Шиккарда, знаменитый астроном Иоганн Кеплер в шутку заметил, что гораздо проще произвести вычисления в голове, чем использовать часы. Тем не менее, именно Кеплер стал первым пользователем часов Шиккарда. Известно, что с их помощью он выполнил многие из своих расчетов [15, c.74].

Это устройство получило свое название потому, что в его основу был положен тот же механизм, что работал в настенных часах. А самого Шиккарда вполне можно считать «отцом» калькулятора. Прошло двадцать лет, и семейство вычислительных машин пополнилось изобретением французского математика, физика и философа Блеза Паскаля. «Паскалину» ученый представил в 1643 году.

Паскалю тогда было 20 лет, и прибор он сделал для своего отца — сборщика налогов, которому приходилось заниматься очень сложными вычислениями. Суммирующая машина приводилось в действие с помощью шестеренок. Чтобы ввести в нее нужное число, нужно было повернуть колесики некоторое количество раз.

Паскаль создал суммирующую машину для своего отца — сборщика налогов

Еще через тридцать лет, в 1673-м свой проект создал немецкий математик Готфрид Лейбниц. Его устройство, первым в истории стало называться калькулятором. Принцип работы был тот же, что и у машины Паскаля.

С калькулятором Лейбница связана одна очень любопытная история. В начале XVIII века машину увидел Петр I, посещавший Европы в составе Великого посольства. Будущий император очень заинтересовался устройством и даже купил его. Легенда гласит, что позже Петр отправил калькулятор китайскому Императору Канси в качестве подарка.

Дело Паскаля и Лейбница получило развитие. В XVIII веке многие ученые делали попытки усовершенствовать вычислительные машины. Основная идея состояла в том, чтобы создать коммерчески успешное устройство. Успех, в конечном итоге, сопутствовал французу Шарлю Ксавье Тома де Кольмару.

В 1820 году он запустил серийное производство вычислительных приборов. Строго говоря, Кольмар был, скорее, умелым промышленником, нежели изобретателем. Его «машина Тома» мало чем отличалась от калькулятора Лейбница. Кольмара даже обвиняли в краже чужого изобретения и попытке нажить состояние за счет чужого труда.

В России серийный выпуск калькуляторов начался в 1890 году. Свой нынешний вид калькулятор приобрел уже в ХХ веке. В 1960—1970 годах эта отрасль переживала настоящий бум. Приборы совершенствовались с каждым годом. В 1965-м, например, появился калькулятор, который мог вычислять логорифмы, а в 1970-м был впервые выпущен калькулятор, помещавшийся у человека в руке. Но в это время уже начинался компьютерный век, хотя человечество еще не успело ощутить этого.

Человеком, который заложил основы развития компьютерных технологий, многие считают французского ткача Жозефа Мари Жаккара. Сложно сказать, шутка это или нет. Тем не менее, именно Жаккар придумал перфокарт. Тогда люди еще не знали, что такое карта памяти. Изобретение Жаккара вполне может претендовать на этот титул. Ткач придумал ее для управления ткацким станком. Идея состояла в том, что с помощью перфокарта задавался узор для ткани. То есть, с момента запуска перфокарта, узор наносился уже без участия человека — автоматически.

Перфокарт Жаккара, естественно, не был электронным устройством. До появления подобных предметов было еще очень далеко, ведь Жаккар жил на рубеже XVIII—XIX веков. Однако перфокарты позднее стали широко применяться и в других сферах, уйдя далеко за переделы знаменитого ткацкого станка [3, c.96].

В 1835 году Чарльз Бэббидж описал аналитическую машину, в основе которой могли бы лежать перфокарты. Ключевым принципом работы такого устройства было программирование. Таким образом, английский математик предсказал появление компьютера. Увы, но сам Бэббидж так и не смог построить придуманную им машину. Первый в мире аналоговый компьютер появился на свет в 1927 году. Создал его профессор Массачусетского университета Вэнивар Буш.

Машина могла решать дифференциальные уравнения. Следующий шаг сделал немецкий инженер Конрад Цузе, которому удалось смоделировать и построить первую программируемую вычислительную машину.

В историю она вошла как Z1, и именно ее многие называют первым компьютером. Впрочем, Z1 имела мало общего с современными компьютерами и, если уж на то пошло, то первым подобным устройством нужно считать Z3. Эта машина действительно обладала многими свойствами нынешних компьютеров. На основе своего первого изобретения Цузе стал конструировать новые модели. Что же касается самой Z1, то ее постигла печальная судьба.

Машина была уничтожена во время одной из бомбардировок Берлина в 1945 году. Вместе с ней сгорели и чертежи Цузе.

Век серийного производства компьютеров и аналогичных им вычислительных устройств начался уже после войны. В 1968-м была основана компания Intel, которой предстояло произвести революцию в этом направлении. Но это, впрочем, уже совсем другая история.

2.2 Советская вычислительная техника

Первое в СССР авторское свидетельство на изобретение цифровой ЭВМ на имя И. С. Брука Б. И. Рамеева датировано декабрем 1948 г.

В 1950-1951 гг. под руководством И. С. Брука была разработана малогабаритная электронная автоматическая цифровая машина М-1. Основные идеи построения М-1 были предложены И. С. Бруком и чл.-корр. АЯ СССР Н. Я. Матюхиным, в то время молодым инженером, выпускником Московского энергетического института. М-1 была принята в опытную эксплуатацию в 1952 г., примерно в то же время, что и малая электронная счетная машина (МЭСМ), созданная С. А. Лебедевым в Киеве [1, c.75].

Говоря об истории отечественной вычислительной техники, следует отметить, что и И.С. Брук, и С.А. Лебедев пришли к классическому построению цифровой вычислительной машины с хранимой программой независимо друг от друга и от работ американских ученых (в то время эти работы велись под грифом “секретно”).

Декабрь 1951 г. по праву считается датой рождения отечественной вычислительной техники, которая развивалась затем по классическим архитектурным направлениям благодаря тому, классическая архитектура фон Неймана была С.А. Лебедевым и И.С. Бруком.

Если школа И.С. Брука изначально была направлена на класс мелких и средних ЭВМ, то работавший в то же время в г. Киеве над проблемой создания вычислительных машин коллектив, возглавляемый академиком С.А. Лебедевым, сосредоточился в направлении создания ЭВМ максимальной производительности.

В годы войны С.А. Лебедев, находясь в Свердловске, в короткие сроки разработал систему стабилизации танкового орудия при прицеливании, которая была быстро принята на вооружение. Многим танкистам в годы войны она спасла жизнь, позволяя наводить и стрелять из орудия без остановки машины, что делало танк менее уязвимым.

Для системы стабилизации танковой пушки (и автоматического устройства самонаведения на цель авиационной торпеды) требовалось разработать аналоговые вычислительные элементы, выполняющие арифметические операции, а также дифференцирование и интегрирование.

Развивая это направление, С.А. Лебедев в 1945 г. создал первую в стране электронную аналоговую вычислительную машину для систем обыкновенных дифференциальных уравнений, которые часто встречаются в задачах, связанных с энергетикой. С тех пор С.А. Лебедев начал вынашивать идею создания цифровой ЭВМ, и такая машина была создана к концу 1951 г. в Киве в Институте энергетики АН Украины. Она получила название “малая электронно-счетная машина” (МЭСМ) [12, c.96].

В декабре 1951 г. представительная комиссия под председательством академика М.В. Келдыша приняла первую отечественную ЭВМ в эксплуатацию. Так началась в нашем отечестве эпоха развития вычислительной техники.

На тот период ( 1958 г.) МЭСМ была практически единственной в стране ЭВМ, на которой решались важнейшие научно-технические задачи из области термоядерных процессов, космических полетов и ракетной техники, дальних линий электропередачи и некоторые другие. Техническое описание МЭСМ стало по существу первым учебником по вычислительной технике. МЭСМ явилась прототипом большой электронной счетной машины (БЭСМ).

К разработке и производству вычислительных машин в нашей стране в соответствии с решениями правительства конца 1950-х годов подключилось достаточно много сильных научных коллективов ряда министерств и ведомств. Ведущими из них в дальнейшем стали Минприбор СССР (малые счетные и управляющие ЭВМ, периферийное оборудование) и Минрадиопром СССР (большие электронных счетные машины). Академия наук СССР и Академии наук союзных республик также серьезно занимались проблемами создания и совершенствования вычислительных машин и их изготовлением в основном для специфических нужд обороны страны и научных исследований.

С образованием в 1965 г. Минприбора СССР разработка и производство малых ЭВМ и управляющих вычислительных комплексов (УВМ) получили новый существенный импульс в своем развитии. Определяющая роль здесь принадлежала выдающемуся организатору производства, крупному государственному деятелю, Министру СССР Константину Николаевичу Рудневу.

В первые же дни работы министерства было создано Главное управление по производству средств вычислительной техники, в номенклатуру которых входили: электронные вычислительные машины; управляющие вычислительные комплексы; периферийное оборудование; устройства числового программного управления станками и оборудованием; настольные счетно-клавишные машины; счетные машины; кассовые аппараты.

В 1968-1976 гг. на предприятиях министерства было организовано серийное производство ЭВМ серий М6000 и М7000 (разработки Главного конструктора В. В. Резанова, НПО “Импульс”), которые в те годы стали основой построения АСУТП практически во всех сферах народного хозяйства, в ряде оборонных министерств и на атомных электростанциях. За 10 лет Киевский завод ВУМ, Северодонецкое НПО “Импульс” и Тбилисское НПО “Элва” выпустили более 18 тысяч комплексов М6000, а на их базе было создано более 15 тысяч АСУТП [15, c.84].

На развитие средств вычислительной техники оказывали “давление” системщики — создатели АСУ. АСУП. АСУТП и систем автоматизированного проектирования (САПР). Эти обстоятельства привели к новому фундаментальному понятию в компьютерной технике — управляющие ЭВМ, т. е. ЭВМ с развитой периферией в сторону объекта управления (устройства связи с объектом, контроллеры, локальные сети и т. п.).

К концу 1970-х годов в СССР были созданы значительные производственные мощности для выпуска универсальных и специализированных ЭВМ периферийного оборудования. Заводы Минприбора СССР и оборонных министерств выпустили около 20 типов универсальных ЭВМ, разных по архитектуре, структуре, элементной базе и программному обеспечению (ПО). Одновременно были разработаны и выпускались специализированные наземные и бортовые ЭВМ, к характеристикам которых предъявлялись более жесткие требования в соответствии с их назначением.

Многообразие типов ЭВМ требовало значительных затрат не только на их производство, но и на программирование задач, решаемых с их помощью. Объективно возникла задача создания семейства ЭВМ, обладающих достаточным уровнем модульности и унификации узлов и устройств, который позволил бы организовать их крупносерийное специализированное производство.

Для решения этой проблемы на правительственном уровне было принято решение о создании программно-совместимых Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ). Создание ЕС ЭВМ было поручено Минрадиопрому СССР, и оно с этой задачей успешно справился. Минприбору СССР было поручено возглавить разработку и организовать серийное производство вычислительных машин серии СМ ЭВМ (Генеральный конструктор — академик Борис Николаевич Наумов).

При создании СМ ЭВМ впервые в нашей стране были приняты международные стандарты МЭК на размерные ряды конструкций электронного оборудования, что обеспечило их конструктивную совместимость с изделиями ведущих зарубежных фирм и позволило открыть широкую перспективу развития международной интеграции в области вычислительной техники.

Важнейшие с точки зрения пользователей массовые области применения обеспечивались созданием проблемно-ориентированных комплексов СМ ЭВМ, которые выпускались заводами-изготовителями в конфигурациях, отвечающих заказным спецификациям и снабженных ПО для решения задач в этих отраслях, например, комплексы автоматизированных рабочих мест конструктора-технолога для предприятий машиностроения и радиоэлектроники, измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) для автоматизации научных исследований и т. д. Примером более сложных решений может служить специальный ИВК на базе ЭВМ модели СМ-4 и Фурье-процессора, созданный в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ, г. Москва, Минприбор СССР) и институтом радиотехники и электроники АЯ СССР для обработки радиолокационных изображений поверхности Венеры, получаемых с искусственного спутника [10, c.78].

Так сложилось, что основные производственные мощности по выпуску СМ ЭВМ были сосредоточены на Украине: Киевское НПО “Электронмаш”, Северодонецкое НПО “Импульс”, Винницкий завод “Терминал”, Одесский завод “Электронмаш”, Черновицкий завод “Электронмаш”, Лубянский завод “Счетмаш”. Все эти заводы являлись базовыми предприятиями по выпуску всего семейства СМ ЭВМ (СМ-1 — СМ-4) и периферийного оборудования, их модификаций и последующих поколений (СМI2IО, СМI6З4, СМ 1700, СМ 1702), управляющих вычислительных комплексов (УВК) на базе малых ЭВМ, а таюке широкой гаммы периферийного оборудования.

Это был огромный научно-технический и производственный комплекс, действительно способный решать крупнейшие народнохозяйственные задачи.

В целом к середине 1980-х годов практически во всех отраслях промышленности работало более 140 тыс. УВК различных модификаций, изготовленных предприятиями Минприбора СССР.

В микроэлектронике еще в начале 1960-х годов была выдвинута концепция однородных микроэлектронных логических и вычислительных структур, состоящих из однотипных функциональных элементов с одинаковыми связями между ними (тип нейронных сетей). Концепция разрабатывалась под руководством д-ра техн. наук, профессора, академика ГССР Ивери Варламовича Прангишвили. В работах И.В. Прангишвили и его сотрудников было показано, что использование избыточности, регулярности, параллельности и перестраиваемости однородных структур и связей является кардинальным принципом повышения надежности и производительности логических и вычислительных устройств, автоматической адаптации их к выполняемым функциям.

Первой в реализации исследований была микро-ЭЦМ ПС-300, созданная Институтом проблем управления (ИПУ) АН СССР и Минприбора совместно с НПО “Элва” (г. Тбилиси) в 1976 г. Дальнейшее развитие нетрадиционных принципов динамической перестраиваемости вычислительных средств привело к разработке высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем с перестраиваемой структурой (ПС) [6, c.89].

На указанных принципах ИПУ совместно с НПО “Импульс” (г. Северодонецк) в 1975-1980 гг. были разработаны и освоены в серийном производстве микропроцессорные ВК ПС-2ООО, ориентированные на решение векторно-матричных задач большой размерности, в первую очередь, в геофизике, метеорологии, при обработке спутниковой информации и т. д. с производительностью до 100 млн. оп./с.

С 1981 по 1989 гг. Северодонецкий НПО “Импульс” выпустил около 180 ЭГВК ПС-2000 и свыше 240 мультипроцессоров ПС-2000. ЭГВК-2000 были применены прежде всего для обработки данных сейсмической разведки месторождений нефти и газа. На период до 1990 г. в отрасли Мингео СССР успешно эксплуатировалось около 90 экспедиционных ЭГВК ПС-2000, обеспечивающих углубленную обработку значительной части данных сейсмической разведки нефти и газа.

На базе нескольких комплексов ПС-2000 были созданы высокопроизводительные системы обработки гидроакустической и телеметрической информации в реальном масштабе времени. Телеметрический вычислительный комплекс центра управления космическими полетами (ЦУП) использовал с 1986 г. вплоть до 1997 г. систему предварительной обработки телеметрической информации на базе ЭГВК ПС-2000, связанную в единый комплекс с центральной системой обработки на базе многопроцессорного ВК “Эльбрус- 2” . Первые комплексы ПС-2000 поступили в ЦУП в 1982 г., последние — в 1988 г.

На базе ПС-2000 в нашей стране был решен ряд важнейших для науки и практики задач. Так, сотрудники ИПУ и ВНИИ геофизики решили прямую задачу магнитотеллурики, имеющую большое значение для поиска рудных ископаемых. Совместно с Институтом прикладной механики (г. Новосибирск) была разработана параллельная версия метода индивидуальных частиц, позволившая решить сложные задачи физической гидродинамики. В НПО “Энергия” была сдана первая очередь системы обработки данных быстроизменяющихся процессов, связанных с телеметрией комплекса “Энергия-Буран”. Решен ряд задач ядерной тематики совместно со специалистами ВНИИЭФ (г. Саров, бывший Арзамас) и НИТИ (г. Сосновый Бор, Ленинградская обл.).

К концу 1980-х годов в ИПУ было создано новое поколение ЭВМ серии ПС — ПС2IОО, более мощной производительности, но из-за развала страны они не были реализованы в серийном производстве.

Наряду с малыми ЭВМ и УВК предприятия Минприбора выпускали широкую гамму настольных вычислительных машин, кассовые аппараты, периферийное оборудование для ЭВМ, устройства числового программного управления (УЧПУ) для станков, автоматизированные места конструктора, технолога, диспетчера, управленца, программируемые контроллеры и микроконтроллеры, растровые графические и другие цветные видеотерминалы и т. д. [5, c.112].

С начала 1980-х гг. большое развитие в производстве и применении получили программируемые контроллеры (ПК) и микроконтроллеры. Выпуском этой техники только в Минприборе СССР занималось более 20 предприятий. Контроллеры выпускались также Минрадиотехпромом, Минрадиопромом, Минэлектронпромом и рядом других министерств. Выпуск контроллеров к середине 1980-х гг. только предприятиями Ми- прибора СССР превышал 100 тыс, в год. Одним из первых разработчиков и изготовителей контроллеров в отрасли приборостроения было НПО САУ, г. Харьков (директор К.И. Диденко). Этим же объединением изготавливался программируемый микроконтроллер (МПК) МП59.01, предназначенный для комплектования отдельных узлов гибких производственных систем и агрегатных станков с числом входов и выходов до 20.

Нельзя, конечно, не остановиться хотя бы вкратце на выпуске устройств числового программного управления (УЧПУ) металлообрабатывающими станками. В начале 1950-х гг. за рубежом и в Советском Союзе начались интенсивные работы над созданием программно-управляемых станков.

Одна из первых в Минприборе СССР систем цифрового программного управления газорезательным станком была создана Киевским институтом автоматики в начале 1960-х гг. Станок предназначался для изготовления деталей сложного профиля из листового проката, включая разметку и маркировку. Система управления станком обеспечивала автоматическое двухкоординатное перемещение рабочих органов по программе, записан- ной на магнитную ленту, а также выдачу команд для исполнения всех вспомогательных технологических операций.

С 1967 г. выпуск УЧПУ был поручен министерством Ленинградскому электромеханическому заводу (ЛЭМЗ), который впоследствии и стал головным предприятием отрасли по их разработке и производству. В 1974 г. выпуск УЧПУ достиг., 5 тыс. шт. Однако потребность в них постоянно возрастала. К производству подключились Томский завод “Контур”, Нальчикский завод “Телемеханика” и ряд других предприятий министерства. Только заводом ЛЭМЗ к 1989 г. было изготовлено свыше 28 тыс. шт. УЧПУ[4, c.78].

Сегодня перед нашей страной стоят сложнейшие, кажущиеся невыполнимыми задачи. Уже не “догнать” или “уменьшить отставание”, а создать под стратегическим руководством и контролем государства современные электронно-вычислительную и управляющую технику, электронику, микро- и наноэлектронику. микросистемную технику, осуществить огромный скачок в мир сегодняшней техники. Примером такого действия в недавней истории была Япония после Второй мировой войны, для этого в стране должны найтись средства. И они есть. Необходимо понять, что без собственного обновленного промышленного производства Россия существовать не может.

Заключение

Самыми первыми вычислительными приспособлениями были собственные пальцы человека. Когда этого средства оказывалось недостаточно, в ход шли камушки, палочки, ракушки. Складывая такой набор десятками, а затем и сотнями, человек учился считать и пользоваться средствами измерения чисел. Именно с камушков и ракушек началась история развития вычислительной техники. Раскладывая их по разным столбцам (разрядам) и добавляя или убирая нужное количество камушков, можно было производить сложение и вычитание больших чисел. При многократном сложении можно было выполнять даже такое сложное действие, как умножение.

Затем начинается история развития средств вычислительной техники. Первым средством для вычисления стали изобретенные на Руси счеты. В них числа разбивались на десятки с помощью горизонтальных направляющих с косточками. Они стали незаменимым помощником торговцев, чиновников, приказчиков и управляющих. Эти люди умели пользоваться счетами просто виртуозно. В дальнейшем такое необходимое устройство проникло и в Европу.

Самым первым механическим устройством для счета, которое знает история развития вычислительной техники, стала счетная машина, которую в 1642 году построил выдающийся французский ученый Блез Паскаль. Его механический «компьютер» мог производить такие действия, как сложение и вычитание. Эту машину звали «Паскалина» и состояла она из целого комплекса, в котором устанавливались вертикально колеса с нанесенными цифрами от 0 до 9. Колесо при полном обороте цепляло соседнее колесо и поворачивало его на одну цифру. Количество колес определяло количество разрядов вычислительной машины. Если на ней устанавливали пять колес, то она могла уже проводить операции с огромными числами вплоть до 99999.

XX век дал новый толчок развитию вычислительной техники, связанный с электричеством. Было изобретено электронное устройство, которое запоминало электрические сигналы – ламповый триггер. Созданные с его помощью первые компьютеры могли считать в тысячи раз быстрее, чем самые совершенные механические счетные машины, но были еще очень громоздкими. Первые ЭВМ весили около 30 тонн и занимали помещение размером больше 100 кв. метров. Дальнейшее развитие вычислительные машины получили с появлением чрезвычайно важного изобретения – транзистора. Ну а современные средства вычислительной техники немыслимы без применения микропроцессора – сложной интегральной микросхемы, разработанной в июне 1971 года. Такова краткая история развития вычислительной техники. Современные достижения науки и техники подняли уровень современных компьютеров на небывалую высоту.

Важным направлением развития вычислительных средств пятого и последующих поколений является интеллектуализация ЭВМ, связанная с наделением ее элементами интеллекта, интеллектуализацией интерфейса с пользователем и др. Работа в данном направлении, затрагивая, в первую очередь, программное обеспечение, потребует и создания ЭВМ определенной архитектуры, используемых в системах управления базами знаний, — компьютеров баз знаний, а так же других подклассов ЭВМ. При этом ЭВМ должна обладать способностью к обучению, производить ассоциативную обработку информации и вести интеллектуальный диалог при решении конкретных задач.

В заключение отметим, что ряд названных вопросов реализован в перспективных ЭВМ пятого поколения либо находится в стадии технической проработки, другие — в стадии теоретических исследований и поисков.

Список литературы

  1. Брукшир, Дж.Г. Информатика и вычислительная техника. - СПб: Питер, 2013. - 624 c.
  2. Вычислительная техника, алгоритмы и системы управления. – М.: ИНЭУМ, 2015. - 275 c.
  3. Информатика. Базовый курс/Симонович С.В. и др. — Спб.: издательство "Питер", 2017. — 640 с.
  4. Крайзмер, Л.П. Информатика и вычислительная техника. – М.:Лениздат, 2015. - 270 c.
  5. Курносов, А.П. Вычислительная техника и программирование. – М.: Финансы и статистика, 2013. - 344 c.
  6. Кушниренко, А.Г.; Лебедев, Г.В.; Сворень, Р.А. Основы информатики и вычислительной техники. – М.: Просвещение, 2015. - 224 c.
  7. Новожилов О. П. Информатика: учеб. пособие для бакалавров /Новожилов О. П., - М. :Юрайт, 2014. - 564 с.
  8. Островский В.А. Информатика: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 2015. —511 с.
  9. Путилин А. Б. Вычислительная техника и программирование в измерительных системах. – М.: Дрофа, 2014. - 448 c.
  10. Солодовников В.В. Автоматическое управление и вычислительная техника. – М.: МАШГИЗ, 2014. - 384 c.
  11. Стрыгин В.В., ЩаревЛ.С. Основы вычислительной техники и программирования. – М.: Высшая школа, 2016. - 359 c.
  12. Сырецкий Г. А. Информатика. Фундаментальный курс. Том 1. Основы информационной и вычислительной техники. – СПб.: БХВ-Петербург, 2014. - 832 c.
  13. Солодовников В.В. Автоматическое управление и вычислительная техника. – М.: МАШГИЗ, 2016. - 495 c.
  14. Степанов А. Н. Информатика. Базовый курс : учеб. пособие для вузов /Степанов А. Н., - СПб. :Питер, 2014. - 720 с.
  15. Хлебников А. А. Информатика: учеб. для СПО /Хлебников А. А., - Ростов н/Д :Феникс, 2016. - 507 с.