История вычислительной техники

      Счетные устройства до XVII в. 

      Абак  – наиболее раннее счетное устройство, представляющее собой глиняную пластину, на которой отведены места (колонки  или строчки) для размещения разрядов чисел и имеется возможность  набирать числа с помощью камешков, жетонов и т.п. Появление абака относят к четвертому тысячелетию до н.э. 
В России в ХVI – XVII веках были изобретены русские счеты, которые вышли из обихода не так давно.

      Счетные устройства от начала XVII в. до конца XIX в. 

      Наиболее  известными средствами счета и вычислений были механические устройства, которые выполняли арифметические действия и могли хранить текущий результат. Для долговременного хранения результатов применялся любой писчий материал. В первых машинах процесс счета был последовательный, пооперационный. 
В начале XVII в. итальянский художник, механик, архитектор Леонардо да Винчи дал эскиз тринадцатиразрядного суммирующего устройства на зубчатых колесах. В целях рекламы фирма IBM в 80-с годы по эскизам да Винчи построила действующую машину.

      В 1623 г. профессор кафедры восточных языков университета Тьюбингена (Германия) В. Шиккард построил первую механическую машину, выполняющую сложение и вычитание.

      В 1642 - 1645 гг. французский ученый Блез Паскаль создал первую модель механической вычислительной машины, выполняющей арифметические операции и ставшую первым серийно выпускаемым механическим калькулятором.

      В 1670 - 1710 гг. немецкий ученый Г. Лейбниц  разработал и построил механическую машину (калькулятор) для выполнения арифметических действий. Он также  предложил возможность представления любых чисел двоичными цифрами.

      В 1804 г. французский изобретатель Ж. Жаккар впервые использовал перфокарты для управления ткацкими станками.

      В 1833 - 1871 гг. английский ученый Чарлз  Бэббидж разработал проект «аналитической машины», которая имела все основные узлы современной ЭВМ: «склад» (память), «мельницу» (арифметическое устройство) и «управление» (устройство управления). Здесь впервые был реализован принцип разделения информации на команды и данные. Ч. Беббидж сформулировал идею хранимой программы, состоящую в том, что машина должна сначала получить от человека всю последовательность необходимых вычислений (команд), а затем уже производить вычисления и выдавать результат без вмешательства человека, то есть автоматически. Данные вводились с помощью блоков шестерен. Команды вводились с помощью перфокарт. Вместе с Ч. Бэббиджем работала создательница первых программ для вычислительных машин графиня Огаста Ада Лавлейс(1815-1852), дочь известного поэта лорда Байрона, и которую считают самым первым в мире программистом.

      В 1878 - 1881 гг. русский ученый П.Л. Чебышев  создает арифметическую машину с  непрерывной передачей десятков.

      В конце 80-х годов массовое производство счетных машин, названных арифмометрами, было налажено в Германии.

      В 90-х годах XIX в. в Петербурге началось серийное производство арифмометров, сконструированных В. Однером. Они  стали выпускаться во всем мире и  дожили до начала второй половины XX в. 

      Электромеханические счетные машины 

      Применение  электрической энергии в счетных машинах привело к появлению нового типа машин - счетно-аналитических. Первой такой машиной был табулятор Г. Голлерита (США), созданный в 1888 г. Результаты расчетов и анализа табулятор выдавал в виде специальных таблиц.

      В СССР производство электрических счетно-аналитических машин для экономических расчетов было начато в 1935 г. Электронные вычислительные машины ЭВМ (computer) - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. 

      Поколения современных ЭВМ 

      Развитие  современных ЭВМ прошло несколько  этапов, связанных с поколениями  ЭВМ. Каждое поколение отличается элементной базой, архитектурой ЭВМ, областью применения, интерфейсами, программными средствами решения задач.  
ЭВМ первого поколения (first-generation computer). Появлению первых ЭВМ предшествовал ряд открытий и фундаментальных исследований: изобретение двух – и трех электродных электронных приборов (диода для выпрямления электрических колебаний и триода для усиления электрических колебаний), электроннолучевой трубки, лампового триггера (устройство с двумя устойчивыми состояниями) - основной логический элемент ЭВМ.

      ЭВМ первого поколения производились с середины 40-х до середины 50-х годов. Элементной базой ЭВМ являлись электронные лампы. ЭВМ обладали малым быстродействием и объемом памяти, неразвитой операционной системой. Использовались, в основном, для научных расчетов. Взаимодействие с ЭВМ осуществлялось с помощью ручного управления устройствами. Программирование осуществлялось на языке машины, алфавит которого состоял из двух знаков – «0» и «1».

      В 1945 г. была построена первая действующую  ЭВМ ENIAC.

      В 1947-1950 гг. группа инженеров под руководством академика С.А.Лебедева разработала  первую в СССР малую электронную счетную машину (МЭСМ).

      В 1949 г. в Англии была создана первая ЭВМ с хранимой программой EDSAK.

      В начале 50-х годов в нескольких странах начинается серийный выпуск ЭВМ 1-го поколения, основной элементной базой которых были электронные  лампы. ОЗУ строились на ртутных линиях задержки, ЭЛТ и позднее на ферритовых кольцах. 
В СССР, в Москве и Ульяновске, начинают выпускаться большая электронная счетная машина БЭСМ - 1, БЭСМ - 2 (С.А. Лебедев) и самая быстродействующая в Европе ЭВМ того времени М-20 (С.А. Лебедев и Ю. А. Базилевский).  
В Пензе - «Урал» (Б.И. Рамеев), в Минске - «Минск-1, «Минск-14» (В.В. Пржиялковский), в Киеве - «Киев» (В.М. Глушков), в Ереване - «Раздан» (Ф.Т.Саркисян).

      ЭВМ второго поколения (second-generation computer). ЭВМ этого поколения производились с середины 50-х до середины 60-х годов. Основу ЭВМ составлял полупроводниковый транзистор, сконструированный в 1948 г. группой американских физиков.

      В 1954 - 1957 гг. в США создастся первая ЭВМ на транзисторах NCR 304.  
В начале 60-х годов в СССР было освоено серийное производство ЭВМ 2-го поколения на транзисторах: М-220, БЭСМ-3, БЭСМ-4, «Урал-11», «Урал-14», «Урал-16», «Минск-22», «Минск-32», «Раздан-2», «Раздан-3», «Днепр-1», «Днепр-3» и др.

      В 1966 г. в СССР была введена в эксплуатацию быстродействующая ЭВМ БЭСМ-6 (С.А.Лебедев), которая производилась до 1988г. Большое быстродействие БЭСМ-6 обусловили мультипрограммный режим работы и конвейерная процедура обработки данных, которые в настоящее время используются во многих современных ЭВМ.  
ЭВМ 2-го поколения имели изменяемый состав внешних устройств, использовали языки программирования высокого уровня и принцип библиотечных программ. Для управления вычислительным процессом применяются операционные системы.

      ЭВМ третьего поколения (third-generation computer). Элементной базой ЭВМ данного поколения ЭВМ являются интегральные схемы (ИС), производство которых в 1961г. начала фирма Intel (США). 
Характерными признаками ЭВМ являются развитая конфигурация внешних устройств с использованием стандартных средств сопряжения, высокое быстродействие и большой объем основной и внешней памяти, развитая операционная система, обеспечивающая работу в мультипрограммном режиме. На основе ЭВМ 3 о поколения создавались многопроцессорные, многомашинные и многоканальные вычислительные комплексы. ЭВМ применялись для решения широкого круга задач автоматизации управления, конструирования и планирования. Они использовали эффективные операционные системы, прикладные программы и языки программи-рования. На их основе начали создаваться первые локальные вычислительные сети.

      В 1965 г. в США начат выпуск ЭВМ 3-го поколения серии IBM 360 на интегральных схемах.

      В 1968 г. компания DEC (США) разработала мини-ЭВМ  семейства PDP с широким диапазоном применения: научные исследования, управление технологи-ческими процессами, обработка экспериментальных данных в  
реальном масштабе времени, автоматизация инженерных, экономических и управленческих работ и др. 
В начале 70-х годов в СССР совместно со странами НРБ, ВНР, ЧССР, ГДР были разработаны и начато производство ЭВМ 3-го поколения единой системы (ЕС ЭВМ) совместимых с IBM 360. Эти ЭВМ послужили основой для организации вычислительных центров коллективного пользования и автоматизированных сис-тем управления на предприятиях и организациях. 
В 1971 г. управление перспективных исследований Министерства обороны США объявило о вводе в действие на баз ЭВМ третьего поколения первой части глобальной информационно-вычислительной сети ARPANET. В 1982 г. ARPANET была объединена с другими сетями и это сообщество сетей получило название Internet. 
В 70-80-х годах в США, Англии и СССР вступают в действие суперЭВМ: IL-LIAC-IV, STATAN-100, Сгау-1 (2, 3, MX), Cyber-205, DAP, Phenix, Connection ma-chine, «Эльбрус». 
ЭВМ четвертого поколения (fourth-generation computer). Основой ЭВМ являются большие интегральные схемы (СБИС) и микропроцессоры, выпуск которых был начат в 1971 г. фирмой Intel (США).  
В 1977 г. В США молодые предприниматели С. Джобсон и С. Возник ор-ганизовали фирму по изготовлению недорогих персональных компьютеров (ПК), предназначенных для широкого круга пользователей. Эти ПК, названные APPLE («Яблоко»), послужили основой для широкого распространения ПК во всем мире. 
В 1982 г. фирма IBM (США), занимавшая ведущее положение в выпуске больших ЭВМ, приступила к производству ПК IBM PC. Многие фирмы мира нача-ли выпускать IBM - совместные ПК. 
В СССР первый ПК начал выпускаться в 1985г. 
Для управления ЭВМ четвертого поколения разрабатываются многозадачные и многопользовательские операционные системы, манипуляторы, устройства речевого ввода и вывода, средства мультимедиа, языки, поддерживающие искусственный интеллект. 
ЭВМ пятого поколения (fifth-generation computer). Функционирование  
ЭВМ 5-го поколения осуществляется по принципу "управления потоками данных" (в отличие от принципа фон Неймана "управления потоками команд").  
В элементной базе ЭВМ 5 – го поколения предполагается: 
- достижение предельной плотности упаковки элементов в СБИС на кремниевой основе; 
- производство СБИС на основе арсенида галлия; 
- использование криогенной технологии на базе эффекта Джозефсона. 
Архитектуры ЭВМ совершенствуются по следующим управлениям: 
- системы ЭВМ различной мощности, сбалансированные по архитектуре, что по-зволит быстро, просто и эффективно использовать огромный потенциал такой системы для обработки различной информации; 
- однопроцессорные ПЭВМ с командным управлением на новой быстродействующей элементной базе; 
- ЭВМ на нескольких быстрых процессорах с командным управлением, часть ко-торых является универсальными, а другая часть конвейерными или параллельными с небольшим числом процессорных элементов; 
- высокопроизводительные многопроцессорные ЭВМ с конвейерной, параллель-ной или матричной обработкой информации. 
Совершенствование интеллектуальных интерфейсов: 
- технические и программные средств ввода/вывода различных видов информации; 
- общение на проблемно-ориентированном естественном разговорном языке; 
- использование текстовых документов, как печатных, так и рукописных, и изображений; 
- всемерное развитие известных и новых алгоритмических языков программиро-вания; 
- применение языков искусственного интеллекта: Лисп, Пролог, PS, FRL, VALID, OCCAM и др.