Primele instrumente de calcul. Istoria tehnologiei informatice a dezvoltării tehnologiei informatice

Chiar primul dispozitive de calcul erau propriile degete ale bărbatului. Când acest remediu nu era suficient, se foloseau pietricele, bețe și scoici. Adăugând un astfel de set în zeci și apoi sute, o persoană a învățat să numere și să folosească mijloace de măsurare a numerelor. Cu pietricele și scoici a început istoria dezvoltării tehnologia calculatoarelor. Așezându-le în coloane diferite (rânduri) și adăugând sau eliminând numărul necesar de pietricele, a fost posibil să se adună și să scadă numere mari. Cu adunări repetate, a fost posibil să se efectueze chiar și o operație atât de complexă precum înmulțirea.

Apoi începe istoria dezvoltării mijloacelor.Primul mijloc de calcul a fost abacul inventat în Rus'. În ele, numerele erau împărțite în zeci folosind ghidaje orizontale cu oase. Au devenit un asistent indispensabil pentru comercianți, funcționari, funcționari și manageri. Acești oameni au știut să folosească abacul pur și simplu cu măiestrie. Ulterior, un astfel de dispozitiv necesar a pătruns în Europa.

Primul dispozitiv mecanic de numărare, care este cunoscut în istoria dezvoltării tehnologiei de calcul, a fost mașina de calcul, care a fost construită de remarcabilul om de știință francez Blaise Pascal în 1642. „Computerul” său mecanic putea efectua operații precum adunarea și scăderea. Această mașină se numea „Pascalina” și era formată dintr-un întreg complex în care erau montate vertical roți cu numere de la 0 la 9. Când roata învârtea cerc complet, agăța roata adiacentă și o învârtea cu un număr. Numărul de roți a determinat numărul de cifre ale computerului. Dacă ar fi instalate cinci roți pe el, atunci ar putea deja să efectueze operațiuni cu numere uriașe până la 99999.

Apoi, în 1673, matematicianul german Leibniz a creat un dispozitiv care nu numai că putea scădea și aduna, ci și împărți și înmulțea. În schimb, roțile erau angrenate și aveau nouă lungimi diferite de dinți, ceea ce asigura acțiuni atât de incredibil de „complexe” precum înmulțirea și împărțirea. tehnologia cunoaște multe nume, dar un nume este cunoscut chiar și de nespecialiști. Acesta este un matematician englez, numit pe bună dreptate părintele tuturor tehnologiilor moderne de calcul. El a venit cu ideea că un computer are nevoie de un dispozitiv care să stocheze numere. Mai mult, acest dispozitiv nu trebuie doar să stocheze numere, ci și să dea comenzi computerului ce ar trebui să facă cu aceste numere.

Ideea lui Babbage a stat la baza proiectării și dezvoltării tuturor computerelor moderne. Un astfel de bloc într-un procesor de calcul. Cu toate acestea, omul de știință nu a lăsat niciun desen sau descrieri ale mașinii pe care a inventat-o. Acest lucru a fost făcut de unul dintre studenții săi în articolul său, pe care l-a scris în franceză. Articolul a fost citit de contesa Ada Augusta Lovelace, fiica celebrului poet George Byron, care l-a tradus în Limba englezăși dezvoltat pentru această mașină programe proprii. Datorită ei, istoria dezvoltării tehnologiei informatice a primit unul dintre cele mai avansate limbaje de programare - ADA.

Secolul al XX-lea a dat un nou impuls dezvoltării tehnologiei informatice asociate cu electricitatea. A fost inventat un dispozitiv electronic care stoca semnale electrice - un declanșator cu tub. Primele calculatoare create cu ajutorul lui puteau număra de mii de ori mai repede decât cele mai avansate mașini de calcul mecanic, dar erau totuși foarte voluminoase. Primele calculatoare cântăreau aproximativ 30 de tone și ocupau o încăpere de peste 100 de metri pătrați. metri. Dezvoltare în continuare primit odată cu apariția unei invenții extrem de importante – tranzistorul. Ei bine, tehnologia computerelor moderne este de neconceput fără utilizarea unui microprocesor - un circuit integrat complex dezvoltat în iunie 1971. Aceasta este o scurtă istorie a dezvoltării tehnologiei informatice. Realizările moderne ale științei și tehnologiei au ridicat nivelul computerelor moderne la cote fără precedent.

Istoria creării și dezvoltării tehnologiei informatice

În tehnologia computerelor, există o periodizare particulară a dezvoltării computerelor electronice. Un calculator este clasificat într-o generație sau alta în funcție de tipul de elemente principale utilizate în el sau de tehnologia de fabricație a acestora. Este clar că granițele generațiilor în termeni de timp sunt foarte neclare, deoarece în același timp au fost produse efectiv computere de diferite tipuri; Pentru o mașină individuală, întrebarea dacă aparține unei generații sau alteia este rezolvată destul de simplu.

Chiar și în vremurile culturilor antice, oamenii trebuiau să rezolve probleme legate de calculele comerciale, calculul timpului, determinarea suprafeței de teren etc. Creșterea volumului acestor calcule a dus chiar la faptul că au fost invitați oameni special instruiți. de la o țară la alta, bine priceput în tehnici de numărare aritmetică. Prin urmare, mai devreme sau mai târziu trebuiau să apară dispozitive care să ușureze calculele de zi cu zi. Deci, în Grecia antică iar în Roma Antică au fost create dispozitive de numărare numite abacus. Abacul mai este numit și abacul roman. Acești abac erau o placă de os, piatră sau bronz cu caneluri numite dungi. În nișe erau piesele de domino, iar numărarea se făcea prin mutarea pieselor de domino.

În țările din Orientul Antic, existau abaci chinezești. Erau cinci două piese de domino pe fiecare fir sau sârmă în aceste abac. Numărarea se făcea în unu și cinci. În Rusia, abacul rusesc, care a apărut în secolul al XVI-lea, a fost folosit pentru calcule aritmetice, dar în unele locuri abacul poate fi găsit și astăzi.

Dezvoltarea dispozitivelor de numărare a ținut pasul cu realizările matematicii. La scurt timp după descoperirea logaritmilor în 1623, regula de calcul a fost inventată de matematicianul englez Edmond Gunter. Rigla de calcul a fost destinată să aibă o viață lungă: din secolul al XVII-lea până în zilele noastre.

Oricum, nici abacul, nici abacul, nici regula de calcul nu înseamnă mecanizare a procesului de calcul. În secolul al XVII-lea, remarcabilul om de știință francez Blaise Pascal a inventat un dispozitiv de calcul fundamental nou - mașina de aritmetică. B. Pascal și-a bazat munca pe ideea binecunoscută de a efectua calcule folosind roți dințate metalice. În 1645, a construit prima mașină de adăugare, iar în 1675, Pascal a reușit să creeze o adevărată mașină care a efectuat toate cele patru operații aritmetice. Aproape simultan cu Pascal în 1660 - 1680. Mașina de calcul a fost proiectată de marele matematician german Gottfierd Leibniz.

Mașinile de calcul ale lui Pascal și Leibniz au devenit prototipul mașinii de adunare. Primul aritmemetru pentru patru operații aritmetice, care și-a găsit aplicație aritmetică, a fost construit doar o sută de ani mai târziu, în 1790, de către ceasornicarul german Hahn. Ulterior, dispozitivul mașinii de adăugare a fost îmbunătățit de mulți mecanici din Anglia, Franța, Italia, Rusia și Elveția. Aritmometrele au fost folosite pentru a efectua calcule complexe în proiectarea și construcția navelor. Poduri, clădiri, în timpul tranzacțiilor financiare. Dar productivitatea mașinilor de adăugare a rămas scăzută; automatizarea calculelor era o cerință urgentă a vremii.

În 1833, omul de știință englez Charles Babage, care a fost implicat în compilarea tabelelor pentru navigație, a dezvoltat un proiect pentru un „motor analitic”. Conform planului său, această mașină urma să devină o mașină de adăugare uriașă controlată de program. Aparatul lui Babage includea și dispozitive de aritmetică și de stocare. Mașina lui a devenit prototipul viitoarelor computere. Dar era departe de a fi folosit noduri perfecte, de exemplu, folosea roți dințate pentru a reține cifrele unui număr zecimal. Babidge nu a reușit să-și implementeze proiectul din cauza dezvoltării insuficiente a tehnologiei, iar „motorul analitic” a fost uitat pentru o vreme.

Doar 100 de ani mai târziu, mașina lui Babidge a atras atenția inginerilor. La sfârșitul anilor 30 ai secolului XX, inginerul german Konrad Zuse a dezvoltat prima mașină digitală binară Z1. A folosit pe scară largă releele electromecanice, adică întrerupătoarele mecanice acționate de curent electric. În 1941, K. Wujie a creat mașina Z3, care era complet controlată de software.

În 1944, americanul Howard Aiken, la una dintre întreprinderile IBM, a construit Mark-1, o mașină puternică pentru acele vremuri. Această mașină folosea elemente mecanice - roți de numărare - pentru a reprezenta numere, iar pentru control erau folosite relee electromecanice.

Generații de calculatoare

Este convenabil să descriem istoria dezvoltării computerelor folosind ideea generațiilor de computere. Fiecare generație de computer este caracterizată de caracteristici și capacități de design. Să începem să descriem fiecare dintre generații, dar trebuie să ne amintim că împărțirea calculatoarelor în generații este condiționată, deoarece mașinile de diferite niveluri au fost produse în același timp.

Prima generatie

Un salt brusc în dezvoltarea tehnologiei informatice a avut loc în anii 40, după cel de-al Doilea Război Mondial, și a fost asociat cu apariția unor dispozitive electronice calitativ noi - tuburi electronice cu vid, care au funcționat mult mai repede decât circuitele bazate pe relee electromecanice și relee. mașinile au fost rapid înlocuite cu altele mai productive și calculatoare electronice fiabile (calculatoare). Utilizarea calculatoarelor a extins semnificativ gama de probleme rezolvate. Au devenit disponibile sarcini care pur și simplu nu au fost puse înainte: calcule ale structurilor de inginerie, calcule ale mișcării planetelor, calcule balistice etc.

Primul computer a fost creat în 1943-1946. în SUA și se numea ENIAC. Această mașină conținea aproximativ 18 mii de tuburi de vid, multe relee electromecanice și aproximativ 2 mii de tuburi s-au defectat în fiecare lună. Centrul de control al mașinii ENIAC, precum și alte computere timpurii, au avut un dezavantaj serios - programul executabil nu a fost stocat în memoria mașinii, ci a fost acumulat într-un mod complex folosind jumperi externi.

În 1945, faimosul matematician și fizician-teoretician von Neumann a formulat principii generale operarea dispozitivelor de calcul universale. Potrivit lui von Neumann, computerul trebuia să fie controlat de un program cu execuție secvențială a comenzilor, iar programul în sine trebuia stocat în memoria mașinii. Primul computer cu un program stocat a fost construit în Anglia în 1949.

În 1951, MESM a fost creat în URSS; această lucrare a fost realizată la Kiev, la Institutul de Electrodinamică, sub conducerea celui mai mare designer de tehnologie informatică S. A. Lebedev.

Calculatoarele au fost îmbunătățite în mod constant, datorită cărora până la mijlocul anilor 50 performanța lor a crescut de la câteva sute la câteva zeci de mii de operații pe secundă. Cu toate acestea, tubul de electroni a rămas cel mai fiabil element al computerului. Utilizarea lămpilor a început să încetinească progresul în continuare al tehnologiei de calcul.

Ulterior, dispozitivele semiconductoare au înlocuit lămpile, completând astfel prima etapă de dezvoltare a computerului. Calculatoarele din această etapă sunt de obicei numite computere de prima generație

Într-adevăr, calculatoarele de prima generație erau amplasate în săli de calculatoare mari, consumau multă energie electrică și necesitau răcire cu ventilatoare puternice. Programele pentru aceste computere trebuiau scrise în coduri de mașină, iar acest lucru nu putea fi făcut decât de specialiști care cunoșteau detaliile structurii computerului.

A doua generație

Dezvoltatorii de computere au urmărit întotdeauna progresul tehnologiei electronice. Când dispozitivele semiconductoare au înlocuit tuburile cu vid la mijlocul anilor 50, a început conversia computerelor în semiconductori.

Dispozitivele semiconductoare (tranzistoare, diode) au fost, în primul rând, mult mai compacte decât predecesorii lor cu tuburi. În al doilea rând, au avut o durată de viață semnificativ mai lungă. În al treilea rând, consumul de energie al calculatoarelor cu semiconductor a fost semnificativ mai mic. Odată cu introducerea elementelor digitale pe dispozitivele semiconductoare, a început crearea calculatoarelor de a doua generație.

Datorită utilizării unei baze de elemente mai avansate, au început să fie create computere relativ mici și diviziune naturală calculatoare pentru mari, medii și mici.

În URSS, seria „Hrazdan” și „Nairi” de calculatoare mici au fost dezvoltate și utilizate pe scară largă. Mașina Mir, dezvoltată în 1965 la Institutul de Cibernetică al Academiei de Științe a RSS Ucrainei, a fost unică în arhitectura sa. A fost destinat calculelor de inginerie care au fost efectuate pe un computer de către utilizatorul însuși fără ajutorul unui operator.

Calculatoarele medii au inclus mașini domestice din seriile Ural, M-20 și Minsk. Dar recordul printre mașinile domestice din această generație și unul dintre cele mai bune din lume a fost BESM-6 („mașină de calcul electronic mare”, model 6), care a fost creat de echipa academicianului S. A. Lebedev. Performanța BESM-6 a fost cu două până la trei ordine de mărime mai mare decât cea a computerelor mici și mijlocii și s-a ridicat la peste 1 milion de operațiuni pe secundă. În străinătate, cele mai comune mașini de a doua generație au fost Elliot (Anglia), Siemens (Germania) și Stretch (SUA).

A treia generatie

Următoarea schimbare a generațiilor de calculatoare a avut loc la sfârșitul anilor ’60, când dispozitivele semiconductoare din dispozitivele computerizate au fost înlocuite cu circuite integrate. Un circuit integrat (microcircuit) este o placă mică de cristal de siliciu pe care sunt așezate sute și mii de elemente: diode, tranzistoare, condensatoare, rezistențe etc.

Utilizarea circuitelor integrate a făcut posibilă creșterea numărului de elemente electronice dintr-un computer fără a crește dimensiunile lor reale. Viteza computerului a crescut la 10 milioane de operații pe secundă. În plus, a devenit posibil pentru utilizatorii obișnuiți să compună programe de calculator și nu doar pentru specialiști - ingineri electronici.

În a treia generație au apărut serii mari de calculatoare, care diferă în performanță și scop. Aceasta este o familie de mașini IBM360/370 mari și mijlocii dezvoltate în SUA. În Uniunea Sovietică și în țările CMEA au fost create serii similare de mașini: ES Computers (Sistem Unificat de Calculatoare, mașini mari și mijlocii), SM Computers (System of Small Computers) și „Electronics” (sistem de microcalculatoare). ).

Istoria dezvoltării tehnologiei informatice

2. „Timp - evenimente - oameni”

1. Etape de dezvoltare a tehnologiei informatice

Până în secolul al XVII-lea. activitatea societății în ansamblu și a fiecărei persoane în mod individual a vizat stăpânirea substanței, adică cunoașterea proprietăților substanței și producerea de instrumente mai întâi primitive, iar apoi tot mai complexe, până la mecanisme și mașini care permit producerea de valori de consum.

Apoi, în procesul de formare a societății industriale, a ieșit în prim-plan problema stăpânirii energiei – mai întâi termică, apoi electrică și în final atomică. Stăpânirea energiei a făcut posibilă stăpânirea productie in masa valorile consumatorilor și, ca urmare, îmbunătățesc standardele de viață ale oamenilor și schimbă natura muncii lor.

În același timp, umanitatea are o nevoie caracteristică de a exprima și aminti informații despre lumea din jurul nostru - așa a apărut scrisul, tipăritul, pictura, fotografia, radioul și televiziunea. În istoria dezvoltării civilizației se pot distinge mai multe revoluții informaționale - transformarea relații publice datorită schimbărilor dramatice în domeniul prelucrării informației, tehnologia Informatiei. Consecința unor astfel de transformări a fost dobândirea unei noi calități de către societatea umană.

La sfârşitul secolului al XX-lea. umanitatea a intrat într-o nouă etapă de dezvoltare - etapa de construcție societate informaţională. Informația a devenit cel mai important factor de creștere economică, precum și nivelul de dezvoltare a activităților informaționale și gradul de implicare și influență asupra globalității. infrastructura informaţională au devenit cea mai importantă condiție pentru competitivitatea țării în economia mondială. Înțelegerea inevitabilității venirii acestei societăți a venit mult mai devreme. Economistul australian K. Clarke a vorbit încă din anii '40 despre era apropiată a unei societăți a informațiilor și a serviciilor, a unei societăți a noilor oportunități tehnologice și economice. economist american F. Makhlup a prezentat ipoteza declanșării economiei informaționale și a transformării informației în cea mai importantă marfă la sfârșitul anilor 50. La sfârşitul anilor '60. D. Bell a remarcat transformarea unei societăți industriale într-o societate informațională. În ceea ce privește țările care anterior făceau parte din URSS, procesele de informatizare din acestea s-au dezvoltat într-un ritm lent.

Informatica schimba intregul sistem producția socialăși interacțiunea culturilor. Odată cu apariția societății informaționale, începe o nouă etapă nu numai în revoluția științifică și tehnică, ci și în revoluția socială. Întregul sistem de comunicații informaționale se schimbă. Distrugerea vechilor legături informaționale dintre sectoarele economice, domeniile de activitate științifică, regiuni și țări a intensificat criza economică de la sfârșitul secolului în țările care au acordat o atenție insuficientă dezvoltării informatizării. Cea mai importantă sarcină a societății este de a restabili canalele de comunicare în noile condiții economice și tehnologice pentru a asigura o interacțiune clară între toate domeniile dezvoltării economice, științifice și sociale, atât în ​​țările individuale, cât și la scară globală.

Calculatoarele în societatea modernă au preluat o parte semnificativă a muncii legate de informație. După standardele istorice, tehnologiile computerizate de prelucrare a informațiilor sunt încă foarte tinere și sunt la începutul dezvoltării lor. Tehnologiile informatice de astăzi transformă sau înlocuiesc vechile tehnologii de procesare a informațiilor.

2. „Timp - evenimente - oameni”

Să luăm în considerare istoria dezvoltării instrumentelor și metodelor de calcul „în persoane” și obiecte (Tabelul 1).

Tabelul 1. Principalele evenimente din istoria dezvoltării metodelor de calcul, instrumentelor, automatelor și mașinilor

John Napier	Scoțianul John Napier a publicat „A Description of the Amazing Tables of Logarithms” în 1614. El a descoperit că suma logaritmului numerelor a și b este egală cu logaritmul produsului acestor numere. Prin urmare, operația de înmulțire a fost redusă la o simplă operație de adunare. El a dezvoltat, de asemenea, un instrument de înmulțire a numerelor - „degetele lui Napere”. Era alcătuit dintr-un set de tije segmentate care puteau fi poziționate în așa fel încât adunând numere în segmente adiacente orizontal unul altuia, să se obțină rezultatul înmulțirii lor. Degetele lui Napier au fost în curând înlocuite cu alte dispozitive de calcul (în mare parte de tip mecanic). Tabelele lui Napier, al căror calcul a necesitat mult timp, au fost ulterior „încorporate” într-un dispozitiv convenabil care accelerează procesul de calcul - regula de calcul (R. Bissacar, sfârșitul anului 1620)
Wilhelm Schickard	Se credea că prima mașină de calcul mecanică a fost inventată de marele matematician și fizician francez B. Pascal în 1642. Cu toate acestea, în 1957 F. Hammer (Germania, director al Keplerovsky centru științific) a descoperit dovezi ale creării unei mașini de calcul mecanice cu aproximativ două decenii înainte de inventarea lui Pascal de către Wilhelm Schickard. El l-a numit „ceasul de numărare”. Mașina era destinată să efectueze patru operații aritmetice și era compusă din părți: un dispozitiv de adăugare; dispozitiv de duplicare; mecanism pentru rezultate intermediare. Dispozitivul de adăugare era format din roți dințate și reprezenta cea mai simplă formă de mașină de adăugare. Schema de calcul mecanic propusă este considerată clasică. Cu toate acestea, acest simplu și schema eficienta a trebuit reinventat, deoarece informațiile despre mașina lui Schickard nu au devenit domeniul public
Blaise Pascal	În 1642, când Pascal avea 19 ani, primul modelul actual mașină de însumat. Câțiva ani mai târziu, Blaise Pascal a creat o mașină de adăugare mecanică („pascalina”), care a făcut posibilă adăugarea numerelor în sistemul numeric zecimal. În această mașină, cifrele unui număr de șase cifre au fost setate prin rotații corespunzătoare ale discurilor (roți) cu diviziuni digitale; rezultatul operației putea fi citit în șase ferestre - câte una pentru fiecare cifră. Discul unităților a fost conectat la discul zecilor, discul zecilor la discul sutelor etc. Alte operațiuni au fost efectuate folosind o procedură destul de incomodă de adăugiri repetate, iar acesta a fost principalul dezavantaj al lui Pascaline. În aproximativ un deceniu, a construit peste 50 de versiuni diferite ale mașinii. Principiul lui Pascal al roților legate a fost baza pe care au fost construite majoritatea dispozitivelor de calcul în următoarele trei secole.
Gottfried Wilhelm Leibniz	În 1672, în timp ce se afla la Paris, Leibniz l-a întâlnit pe matematicianul și astronomul olandez Christian Huygens. Văzând câte calcule trebuie să facă un astronom, Leibniz a decis să inventeze un dispozitiv mecanic pentru calcule. În 1673 a finalizat crearea unui calculator mecanic. Dezvoltând ideile lui Pascal, Leibniz a folosit operația de deplasare pentru înmulțirea pe biți a numerelor. Adăugarea a fost efectuată pe acesta în esență în același mod ca și pe Pascaline, dar Leibniz a inclus în proiect o parte mobilă (un prototip al căruciorului mobil al viitoarelor calculatoare desktop) și un mâner cu care era posibil să se rotească o roată în trepte. sau - în versiunile ulterioare ale mașinii - cilindri amplasați în interiorul dispozitivului
Joseph-Marie Jacquard	Dezvoltarea dispozitivelor de calcul este asociată cu apariția cardurilor perforate și cu utilizarea acestora. Apariția cărților perforate este asociată cu producția de țesut. În 1804, inginerul Joseph-Marie Jacquard a construit o mașină complet automatizată (mașină Jaccard), capabilă să reproducă modele complexe. Funcționarea mașinii a fost programată folosind un pachet de cărți perforate, fiecare controlând o lovitură a navetei. Trecerea la o nouă extragere a avut loc prin înlocuirea pachetului de cărți perforate
Charles Babbage (1791-1871)	El a descoperit erori în tabelele de logaritmi ale lui Napier, care au fost utilizate pe scară largă în calcule de către astronomi, matematicieni și navigatori. În 1821, a început să-și dezvolte propriul computer, care ar ajuta la efectuarea unor calcule mai precise. În 1822, a fost construit un motor de diferențe (model de probă), capabil să calculeze și să imprime tabele matematice mari. Era un dispozitiv foarte complex, mare și era destinat calculului automat al logaritmilor. Modelul s-a bazat pe principiul cunoscut în matematică ca „metoda diferențelor finite”: la calcularea polinoamelor se folosește doar operația de adunare și nu implică înmulțirea și împărțirea, care sunt mult mai greu de automatizat. Ulterior, i-a venit ideea de a crea un motor analitic mai puternic. Ea nu numai că trebuia să rezolve probleme matematice de un anumit tip, ci și să efectueze diverse operații de calcul în conformitate cu instrucțiunile date de operator. Prin design, acesta este nimic mai puțin decât primul computer programabil universal. Motorul analitic trebuia să aibă componente precum o „moară” (un dispozitiv aritmetic în terminologia modernă) și un „depozit” (memorie). Instrucțiunile (comenzile) au fost introduse în motorul analitic folosind carduri perforate (a fost folosită ideea controlului programului de către Jaccard folosind carduri perforate). Editorul, inventatorul și traducătorul suedez Per Georg Scheutz, folosind sfatul lui Babbage, a construit o versiune modificată a acestei mașini. În 1855, mașina lui Scheutz a primit o medalie de aur la Expoziția Mondială de la Paris. Ulterior, unul dintre principiile care stau la baza ideii de motor analitic - folosirea cărților perforate - a fost concretizat într-un tabulator statistic construit de americanul Herman Hollerith (pentru a accelera procesarea rezultatelor recensământului american din SUA). 1890)
Augusta Ada Byron (Contesa Lovelace)	Contesa Augusta Ada Lovelace, fiica poetului Byron, a lucrat cu Charles Babbage pentru a crea programe pentru mașinile sale de calcul. Lucrarea ei în acest domeniu a fost publicată în 1843. Cu toate acestea, la acea vreme se considera indecent ca o femeie să-și publice scrierile sub numele ei complet, iar Lovelace își punea doar inițialele pe titlu. Materialele lui Babbage și comentariile lui Lovelace au subliniat concepte precum „subrutine” și „bibliotecă de subrutine”, „modificare de instrucțiuni” și „registru de index”, care au început să fie folosite abia în anii 50. secolul XX Termenul „bibliotecă” în sine a fost introdus de Babbage, iar termenii „celulă de lucru” și „ciclu” au fost propuși de A. Lovelace. „Putem spune în mod justificat că motorul analitic țese modele algebrice în același mod în care războaiele lui Jacques Card reproduce flori și frunze”, a scris contesa Lovelace. Ea a fost de fapt primul programator (limbajul de programare Ada a fost numit după ea)
George Boole	J. Boole este considerat pe drept părintele logicii matematice. O ramură a logicii matematice, algebra booleană, poartă numele lui. În 1847 a scris articolul „Analiza matematică a logicii”. În 1854, Boole și-a dezvoltat ideile într-o lucrare intitulată „O anchetă asupra legilor gândirii”. Aceste lucrări au adus schimbări revoluționare în logica ca știință. J. Boole a inventat un fel de algebră – un sistem de notații și reguli aplicate la tot felul de obiecte, de la numere și litere până la propoziții. Folosind acest sistem, Boole ar putea codifica declarații (enunțuri) folosind limbajul său și apoi să le manipuleze în același mod în care numerele obișnuite sunt manipulate în matematică. Cele trei operații de bază ale sistemului sunt ȘI, SAU și NU
Pafnutiy Lvovich Cebyshev	El a dezvoltat teoria mașinilor și mecanismelor și a scris o serie de lucrări dedicate sintezei mecanismelor balamale. Printre numeroasele mecanisme pe care le-a inventat, există mai multe modele de mașini de adăugare, primul dintre care a fost proiectat nu mai târziu de 1876. Mașina de adăugare a lui Cebyshev a fost una dintre cele mai originale mașini de calcul pentru acea vreme. În proiectele sale, Cebyshev a propus principiul transmiterii continue a zecilor și tranziția automată a căruciorului de la cifră la cifră în timpul înmulțirii. Ambele invenții au intrat în practică pe scară largă în anii '30. secolul XX în legătură cu utilizarea acționărilor electrice și răspândirea calculatoarelor cu tastatură semiautomate și automate. Odată cu apariția acestor și a altor invenții, a devenit posibilă creșterea semnificativă a vitezei dispozitivelor mecanice de numărare.
Alexey Nikolaevich Krylov (1863-1945)	Constructor naval rus, mecanic, matematician, academician al Academiei de Științe a URSS. În 1904, el a propus proiectarea unei mașini pentru integrarea ecuațiilor diferențiale obișnuite. În 1912, a fost construită o astfel de mașină. A fost prima mașină de integrare acțiune continuă, permițându-vă să rezolvați ecuații diferențiale până la ordinul al patrulea
Wilgodt Theophil Odner	Originar din Suedia, Vilgodt Theophil Odner a venit la Sankt Petersburg în 1869. De ceva timp a lucrat la uzina rusă de diesel din partea Vyborg, unde în 1874 a fost fabricată primul eșantion al mașinii sale de adăugare. Create pe baza rolelor în trepte ale lui Leibniz, primele mașini de adăugare în serie erau mari, în primul rând pentru că trebuia alocată câte o rolă separată pentru fiecare cifră. În loc de role în trepte, Odhner a folosit roți dințate mai avansate și compacte cu un număr variabil de dinți - roțile Odhner. În 1890, Odner a primit un brevet pentru producția de mașini de adăugare și în același an s-au vândut 500 de aparate de adăugare (un număr foarte mare pentru acele vremuri). Mașinile de adăugare în Rusia au fost numite: „Aritmometru Odner”, „Original-Odner”, „Aritmometru Odner System”, etc. În Rusia, până în 1917, au fost produse aproximativ 23 de mii de mașini de adăugare Odner. După revoluție, producția de mașini de adăugare a fost înființată la uzina mecanică Sushchevsky numită după. F.E. Dzerjinski la Moscova. Din 1931, au început să fie numite mașini de adăugare „Felix”. Mai departe, în țara noastră, au fost create modele de aritmometre Odhner cu intrare cheie și acționare electrică
Herman Hollerith (1860-1929)	După ce a absolvit Universitatea Columbia, a plecat să lucreze la biroul de recensământ din Washington. În acest moment, Statele Unite au început procesarea manuală extrem de intensivă a forței de muncă (care a durat șapte ani și jumătate) a datelor culese în timpul recensământului din 1880. Până în 1890, Hollerith finalizase dezvoltarea unui sistem de tabulare bazat pe folosirea instrumentelor perforate. carduri. Fiecare card avea 12 rânduri, fiecare dintre acestea putând fi perforat cu 20 de găuri, corespunzătoare unor informații precum vârsta, sexul, locul nașterii, numărul de copii, starea civilă și alte informații incluse în chestionarul de recensământ. Conținutul formularelor completate a fost transferat pe carduri prin perforarea corespunzătoare. Cărțile perforate erau încărcate în dispozitive speciale conectate la o mașină de tabulare, unde erau înfiletate pe rânduri de ace subțiri, câte un ac pentru fiecare dintre cele 240 de poziții perforate de pe card. Când acul a intrat în gaură, a închis un contact în circuitul electric corespunzător al mașinii. Analiza statistică completă a rezultatelor a durat doi ani și jumătate (de trei ori mai rapid decât recensământul anterior). Hollerith a fondat ulterior compania Computer Tabulating Recording (CTR). Tânărul vânzător ambulant al companiei, Tom Watson, a fost primul care a văzut rentabilitatea potențială a vânzării de mașini de calcul către oamenii de afaceri americani folosind cărți perforate. Mai târziu a preluat compania și în 1924 a redenumit-o International Business Machines (IBM) Corporation.
Vannevar Bush	În 1930 a construit un dispozitiv de calcul mecanic - un analizor diferenţial. Era o mașină care putea rezolva ecuații diferențiale complexe. Cu toate acestea, avea multe dezavantaje serioase, în special dimensiunea sa gigantică. Analizorul mecanic al lui Bush era un sistem complex de role, angrenaje și fire conectate într-o serie de unități mari care umpleau o încăpere întreagă. Când atribuia o sarcină mașinii, operatorul trebuia să selecteze manual multe trepte de viteză. Acest lucru a durat de obicei 2-3 zile. Mai târziu, V. Bush a propus un prototip de hipertext modern - proiectul MEMEX (MEMory EXtention - memory expansion) ca un birou automatizat în care o persoană și-ar stoca cărțile, înregistrările, orice informație pe care o primește în așa fel încât să le poată folosi. oricând cu maximă viteză și confort. De fapt, trebuia să fie un dispozitiv complex dotat cu tastatură și ecrane transparente pe care să fie proiectate texte și imagini stocate pe microfilm. MEMES ar stabili conexiuni logice și asociative între oricare două blocuri de informații. În mod ideal, vorbim de o bibliotecă imensă, universală baza de informatii
John Vincent Atanasoff	Profesor de fizică, autor al primului proiect al unui computer digital bazat pe un sistem de numere binar și nu zecimal. Simplitatea sistemului de numere binare, combinată cu simplitatea reprezentării fizice a două simboluri (0, 1) în loc de zece (0, 1,..., 9) în circuitele computerizate, a depășit inconvenientele asociate cu necesitatea de a convertiți din binar în zecimal și invers. În plus, utilizarea sistemului de numere binare ar ajuta la reducerea dimensiunii computerului și ar reduce costul acestuia. În 1939, Atanasoff a construit un model al dispozitivului și a început să caute asistență financiară pentru a continua lucrul. Mașina lui Atanasoff era aproape gata în decembrie 1941, dar a fost dezasamblată. Din cauza izbucnirii celui de-al Doilea Război Mondial, toate lucrările la acest proiect au încetat. Abia în 1973, prioritatea lui Atanasoff ca autor al primului proiect al unei astfel de arhitecturi de computer a fost confirmată printr-o decizie a curții federale din SUA.
Howard Aiken	În 1937, G. Aiken a propus un proiect pentru o mașină de calcul mare și a căutat oameni dornici să finanțeze această idee. Sponsorul a fost Thomas Watson, președintele IBM Corporation: contribuția sa la proiect s-a ridicat la aproximativ 500 de mii de dolari SUA. Proiectarea noii mașini Mark-1, bazată pe relee electromecanice, a început în 1939 în laboratoarele sucursalei din New York a IBM și a continuat până în 1944. Calculatorul finit conținea aproximativ 750 de mii de piese și cântărea 35 de tone.Mașina funcționa cu numere binare de până la 23 de cifre și a înmulțit două numere cu capacitatea maximă de cifre în aproximativ 4 s. Deoarece crearea lui Mark-1 a durat destul de mult timp, palma nu a mers la ea, ci la computerul binar Z3 al lui Konrad Zuse, construit în 1941. Este de remarcat faptul că mașina Z3 era semnificativ mai mică decât mașina lui Aiken și, de asemenea, mai ieftin de fabricat
Konrad Zuse	În 1934, pe când era student la o universitate tehnică (din Berlin), fără nici cea mai mică idee despre opera lui Charles Babbage, K. Zuse a început să dezvolte un computer universal, la fel ca motorul analitic al lui Babbage. În 1938, a finalizat construcția mașinii, care ocupa o suprafață de 4 metri pătrați. m., numit Z1 (în germană numele lui de familie este scris Zuse). Era o mașină digitală programabilă complet electromecanică. Avea o tastatură pentru introducerea condițiilor sarcinii. Rezultatele calculelor au fost afișate pe un panou cu multe lumini mici. Versiunea sa restaurată este păstrată în muzeul Verker und Technik din Berlin. Z1 din Germania este numit primul computer din lume. Mai târziu, Zuse a început să codifice instrucțiuni pentru mașină prin perforarea filmului fotografic de 35 mm uzat. Mașina, care funcționa cu bandă perforată, se numea Z2. În 1941, Zuse a construit o mașină controlată de program bazată pe sistemul de numere binar - Z3. Această mașină a fost superioară în multe dintre caracteristicile sale față de alte mașini construite independent și în paralel în alte țări. În 1942, Zuse, împreună cu inginerul electric austriac Helmut Schreyer, a propus crearea unui computer de un tip fundamental nou - bazat pe tuburi vidate. Această mașină trebuia să funcționeze de o mie de ori mai rapid decât oricare dintre mașinile disponibile în Germania la acea vreme. Vorbind despre potențialele domenii de aplicare ale unui computer de mare viteză, Zuse și Schreyer au remarcat posibilitatea de a-l folosi pentru a decripta mesajele criptate (astfel de evoluții au fost deja realizate în diferite țări)
Alan Turing	Un matematician englez a dat o definiție matematică a unui algoritm printr-o construcție numită mașină Turing. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, germanii au folosit mașina Enigma pentru a cripta mesajele. Fără o cheie și un circuit de comutare (nemții le schimbau de trei ori pe zi), era imposibil să descifrezi mesajul. Pentru a descoperi secretul, serviciile secrete britanice au reunit un grup de oameni de știință străluciți și oarecum excentrici. Printre ei s-a numărat și matematicianul Alan Turing. La sfârșitul anului 1943, grupul a reușit să construiască o mașină puternică (în loc de relee electromecanice, a folosit aproximativ 2000 de tuburi electronice de vid). Mașina se numea „Colosul”. Mesajele interceptate au fost codificate, puse pe bandă perforată și introduse în memoria aparatului. Banda a fost introdusă printr-un cititor fotoelectric cu o viteză de 5000 de caractere pe secundă. Aparatul avea cinci astfel de dispozitive de citire. În procesul de căutare a unei potriviri (decriptare), aparatul a comparat mesajul criptat cu codurile Enigma deja cunoscute (conform algoritmului mașinii Turing). Munca grupului rămâne încă clasificată. Rolul lui Turing în activitatea grupului poate fi judecat după următoarea declarație a unui membru al acestui grup, matematicianul I. J. Goode: „Nu vreau să spun că am câștigat războiul datorită lui Turing, dar îmi iau libertatea de a spune că fără el am fi pierdut-o" Mașina Colossus era o mașină bazată pe lampă (un pas major înainte în dezvoltarea tehnologiei informatice) și specializată (descifrarea codurilor secrete)
John Mauchly Presper Eckert (născut în 1919)	Primul calculator este considerat a fi mașina ENIAC (ENIAC, Electronic Numerial Integrator and Computer - electronic digital integrator and computer). Autorii săi, oamenii de știință americani J. Mauchly și Presper Eckert, au lucrat la el între 1943 și 1945. Acesta a fost destinat să calculeze traiectoriile de zbor ale proiectilelor și a fost cel mai complex pentru mijlocul secolului al XX-lea. o structură inginerească de peste 30 m lungime, cu un volum de 85 de metri cubi. m, cântărind 30 de tone.ENIAC a folosit 18 mii de tuburi vid, 1500 de relee, mașina a consumat aproximativ 150 kW. În continuare, a apărut ideea creării unei mașini cu software stocat în memoria mașinii, care să schimbe principiile de organizare a calculelor și să deschidă calea pentru apariția limbajelor de programare moderne (EDVAC - Electronic Discret Variable Automatic Computer, EDVAC). Această mașină a fost creată în 1950. Memoria internă mai încăpătoare conținea atât date, cât și programe. Au fost înregistrate programe electronicîn dispozitive speciale – linii de întârziere. Cel mai important lucru a fost că în EDVAC datele au fost codificate nu în sistem zecimal, ci în sistem binar (numărul de tuburi de vid folosite a fost redus). J. Mauchly și P. Eckert, după ce și-au creat propria companie, și-au propus să creeze un computer universal pentru utilizare comercială largă - UNIVAC (Universal Automatic Computer). Cam cu un an înainte de prima
ENIAC	UNIVAC a intrat în funcțiune la Biroul de Recensământ al SUA, partenerii s-au găsit în dificultate situatie financiarași au fost forțați să-și vândă compania lui Remington Rand. Cu toate acestea, UNIVAC nu a fost primul computer comercial. A fost aparatul LEO (LEO, Lyons „Bectronic Office), care a fost folosit în Anglia pentru a calcula salariile angajaților din ceainăriile (compania Lyons). În 1973, o instanță federală din SUA le-a recunoscut dreptul de autor pentru inventarea unui computer digital electronic. ca invalid, iar ideile lor – împrumutate de la J. Atanasoff
John von Neumann (1903-1957)	Lucrând în grupul lui J. Mauchly și P. Eckert, von Neumann a pregătit un raport - „Raport preliminar asupra mașinii EDVAC”, în care a rezumat planurile de lucru la mașină. Aceasta a fost prima lucrare pe calculatoare electronice digitale cu care au devenit familiare anumite cercuri ale comunității științifice (din motive de secret, lucrările în acest domeniu nu au fost publicate). Din acel moment, computerul a fost recunoscut ca obiect de interes științific. În raportul său, von Neumann a identificat și descris în detaliu cinci Componente cheie ceea ce se numește acum „arhitectura von Neumann” a computerului modern. În țara noastră, independent de von Neumann, au fost formulate principii mai detaliate și mai complete pentru construirea calculatoarelor electronice digitale (Sergei Alekseevich Lebedev)
Serghei Alekseevici Lebedev	În 1946, S. A. Lebedev a devenit director al Institutului de Inginerie Electrică și și-a organizat propriul laborator de modelare și reglare în cadrul acestuia. În 1948, S. A. Lebedev și-a orientat laboratorul spre crearea MESM (Small Electronic Computing Machine). MESM a fost conceput inițial ca un model (prima literă din abrevierea MESM) al Large Electronic Computing Machine (BESM). Cu toate acestea, în procesul creării sale, a devenit evidentă fezabilitatea transformării acestuia într-un computer mic. Datorită secretului muncii desfășurate în domeniul tehnologiei informatice, publicațiile relevante în apăsați deschis nu a avut. Bazele construcției computerelor, dezvoltate de S. A. Lebedev independent de J. von Neumann, sunt următoarele: 1) computerul trebuie să includă dispozitive aritmetice, de memorie, de intrare/ieșire a informațiilor și de control; 2) programul de calcul este codificat și stocat în memorie ca numere; 3) pentru a codifica numerele și comenzile, trebuie utilizat sistemul de numere binar; 4) calculele trebuie efectuate automat pe baza programului stocat în memorie și a operațiunilor pe comenzi; 5) pe lângă operațiile aritmetice, se introduc și cele logice - comparații, tranziții condiționate și necondiționate, conjuncție, disjuncție, negație; 6) memoria este construită după un principiu ierarhic; 7) pentru calcule se folosesc metode numerice de rezolvare a problemelor. La 25 decembrie 1951, MESM a fost dat în funcțiune. A fost prima mașină digitală electronică de mare viteză din URSS. În 1948, a fost creat Institutul de Mecanică de Precizie și Tehnologia Calculatoarelor (ITM și VT) al Academiei de Științe a URSS, căruia guvernul i-a încredințat dezvoltarea unei noi tehnologii informatice și S. A. Lebedev a fost invitat să conducă Laboratorul nr. 1 (1951) . Când BESM a fost gata (1953), nu era cu nimic mai prejos decât ultimele modele americane. Din 1953 până la sfârșitul vieții, S. A. Lebedev a fost directorul ITM și VT al Academiei de Științe a URSS, a fost ales membru cu drepturi depline al Academiei de Științe a URSS și a condus lucrările de creare a mai multor generații de calculatoare. La începutul anilor 60. Este creat primul computer din seria mașinilor mari de calcul electronic (BESM) - BKhM-1. La crearea BESM-1, au fost utilizate soluții științifice și de design originale. Datorită acestui fapt, era atunci cea mai productivă mașină din Europa (8-10 mii de operații pe secundă) și una dintre cele mai bune din lume. Sub conducerea lui S. A. Lebedev, au fost create și puse în producție încă două computere cu tub - BESM-2 și M-20. În anii 60 Au fost create versiuni cu semiconductor ale M-20: M-220 și M-222, precum și BESM-ZM și BESM-4. La proiectarea BESM-6, a fost utilizată pentru prima dată metoda de modelare preliminară de simulare (darea în funcțiune a fost efectuată în 1967). S. A. Lebedev a fost unul dintre primii care au înțeles importanța enormă colaborare matematicieni și ingineri în crearea sistemelor informatice. La inițiativa lui S. A. Lebedev, toate circuitele BESM-6 au fost scrise folosind formule de algebră booleană. Acest lucru a deschis oportunități largi pentru automatizarea proiectării și pregătirea documentației de instalare și producție
IBM	Este imposibil să ratezi o etapă cheie în dezvoltarea instrumentelor și metodelor de calcul asociate activităților IBM. Din punct de vedere istoric, primele computere cu structură și compoziție clasică - Computer Installation System/360 (nume de marcă - „Computing installation of system 360”, cunoscută mai târziu ca simplu IBM/360) au fost lansate în 1964 și cu modificări ulterioare (IBM/370, IBM /375) au fost furnizate până la mijlocul anilor 80, când, sub influența microcalculatoarelor (PC-uri), acestea au început să dispară treptat de pe scenă. Calculatoarele din această serie au servit drept bază pentru dezvoltarea în URSS și țările membre CMEA a așa-numitului sistem informatic unificat (US COMPUTER), care timp de câteva decenii a stat la baza computerizării interne.
EC 1045	Mașinile au inclus următoarele componente: Procesor central (32 de biți) cu sistem de comandă cu două adrese; Memorie principală (RAM) (de la 128 KB la 2 MB); Unități de disc magnetice (NMD, MD) cu pachete de discuri amovibile (de exemplu, IBM-2314 - 7,25 MB, ShM-2311 - 29 MB, IBM 3330 - 100 MB), dispozitive similare (uneori compatibile) sunt cunoscute pentru alte serii de mai sus ; Unități de bandă magnetică (NML, ML) tip bobină, lățime de bandă 0,5 inchi, lungime de la 2400 de picioare (720 m) sau mai puțin (de obicei 360 și 180 m), densitate de înregistrare de la 256 octeți pe inch (tipic) și mai mare în 2- de 8 ori (crescut). În consecință, capacitatea de lucru a unității a fost determinată de dimensiunea bobinei și densitatea de înregistrare și a ajuns la 160 MB per bobină ML; Dispozitive de imprimare - dispozitive de imprimare tip cilindru linie cu linie, cu un set de caractere fix (de obicei 64 sau 128 de caractere), inclusiv majuscule latine și chirilice (sau majuscule și litere latine) și un set standard de caractere de serviciu; informațiile au fost scoase pe bandă de hârtie de 42 sau 21 cm lățime cu o viteză de până la 20 de linii/s; Dispozitive terminale (terminale video și inițial electrice mașini de scris), conceput pentru interacțiunea interactivă cu utilizatorul (IBM 3270, DEC VT-100 etc.), conectat la sistem pentru a îndeplini funcții de gestionare a procesului de calcul (consola operator - 1-2 buc. pe computer) și depanare interactivă a programe și prelucrare a datelor ( terminal de utilizator - de la 4 la 64 de bucăți per computer). Seturile standard enumerate de dispozitive de calculator din anii 60-80. iar caracteristicile lor sunt date aici ca informații istorice pentru cititor, care le poate evalua în mod independent comparându-le cu date moderne și cunoscute. IBM a propus primul OS complet funcțional - OS/360 - ca shell pentru computerul IBM/360. Dezvoltarea și implementarea sistemului de operare a făcut posibilă diferențierea funcțiilor operatorilor, administratorilor, programatorilor și utilizatorilor, precum și în mod semnificativ (de zeci sau sute de ori) de a crește performanța computerului și nivelurile de încărcare. mijloace tehnice. Versiunile OS/360/370/375 - MFT (multiprogramare cu un număr fix de sarcini), MW (cu un număr variabil de sarcini), SVS (sistem de memorie virtuală), SVM (sistem de mașini virtuale) - s-au succedat succesiv și au determinat în mare măsură ideile moderne despre rolul OS
Bill Gates și Paul Allen	În 1974, Intel a dezvoltat primul microprocesor universal pe 8 biți, 8080, cu 4500 de tranzistori. Edward Roberts, un tânăr ofițer al Forțelor Aeriene din SUA și inginer electronic, a construit microcomputerul Altair bazat pe procesorul 8080, care a avut un succes comercial uriaș, vândut prin poștă și utilizat pe scară largă pentru uz casnic. În 1975, tânărul programator Paul Allen și studentul de la Universitatea Harvard Bill Gates au implementat limbajul BASIC pentru Altair. Ulterior au fondat Microsoft.
Steven Paul Jobs și Steven Wozniak	În 1976, studenții Steve Wozniak și Steve Jobs, după ce au înființat un atelier în garaj, au vândut computerul Apple-1, punând bazele corporației Apple. 1983 - Apple Computers Corporation a construit computerul personal Lisa - primul computer de birou controlat de un mouse. În 2001, Stephen Wozniak a fondat Wheels Of Zeus pentru a crea tehnologia GPS wireless. 2001 - Steve Jobs a introdus primul iPod. 2006 - Apple a introdus primul laptop bazat pe procesoare Intel. 2008 - Apple a lansat cel mai subțire laptop din lume, numit MacBook Air.

3. Clase de calculatoare

Aplicații și metode de utilizare (precum dimensiunea și puterea de procesare).

Reprezentarea fizică a informațiilor prelucrate

Aici se disting cele analogice (continue); digital (acțiune discretă); hibrid (în anumite etape de procesare folosesc diferite căi reprezentarea fizică a datelor).

AVM - calculatoare analogice, sau computere continue, lucrează cu informații prezentate în formă continuă (analogică), adică sub forma unei serii continue de valori ale oricărei mărimi fizice (cel mai adesea tensiune electrică):

Calculatoare digitale - calculatoarele digitale, sau computerele discrete, lucrează cu informații prezentate în formă discretă, sau mai degrabă, digitală. Datorită universalității formei digitale de reprezentare a informațiilor, un computer este un mijloc mai universal de prelucrare a datelor.

GVM-urile sunt computere hibride, sau computere cu acțiune combinată, care funcționează cu informații prezentate atât în ​​formă digitală, cât și analogică. Acestea combină avantajele AVM și TsVM. Este recomandabil să utilizați GVM pentru a rezolva problemele de control al complexelor tehnice complexe de mare viteză.

Generații de calculatoare

Ideea împărțirii mașinilor în generații a fost adusă la viață de faptul că, pe parcursul scurtei istorii a dezvoltării sale, tehnologia informatică a suferit o mare evoluție atât în ​​sensul bazei elementare (lămpi, tranzistori, microcircuite etc.) , iar în sensul modificărilor în structura sa, apariția de noi capabilități, extinderea domeniului de aplicare și a naturii de utilizare (Tabelul 2).

masa 2

Etapele dezvoltării tehnologiilor informatice informatice

Parametru	Perioada, ani
	anii 50	anii 60	anii 70	anii 80	Prezentul
Scopul utilizării unui computer	Calcule științifice și tehnice	Tehnic si economic		Management, furnizare de informații	comunicatii, informatii serviciul naţional
Modul de funcționare computer	Program unic	Procesare în loturi	Împărțirea timpului	Munca personala	Prelucrare în rețea
Integrarea datelor	Scăzut	In medie	Înalt	Foarte inalt
Locația utilizatorului	Camera motoarelor	Cameră separată	Sala terminalului	Desktop	mobil gratuit
Tip de utilizator	Ingineri software	programe nationale	Programatori	Utilizatori cu cunoștințe generale de calculator	Puțini utilizatori instruiți
Tip dialog	Lucrul la consola computerului	Schimb de note perforate și grame de mașină	Interactiv (prin tastatură și ecran)	Interactiv cu meniu hard	ecran activ tip întrebare-răspuns

Prima generație include de obicei mașini create la sfârșitul anilor 50. și pe bază de tuburi vidate. Aceste computere erau mașini uriașe, greoaie și prea scumpe, care puteau fi achiziționate doar de mari corporații și guverne. Lămpile consumau o cantitate semnificativă de energie electrică și generau multă căldură (Fig. 1.).

Setul de instrucțiuni era limitat, circuitele dispozitivului aritmetic-logic și ale dispozitivului de control erau destul de simple și practic nu exista software. Indicatorii capacității și performanței RAM au fost scăzute. Pentru intrare și ieșire au fost folosite benzi perforate, carduri perforate, benzi magnetice și dispozitive de imprimare. Performanța este de aproximativ 10-20 de mii de operații pe secundă.

Programele pentru aceste mașini au fost scrise în limba mașinii specifice. Matematicianul care a compilat programul s-a așezat la panoul de control al mașinii, a intrat și a depanat programele și le-a calculat. Procesul de depanare a fost destul de lung.

În ciuda capacităților limitate, aceste mașini au făcut posibilă efectuarea de calcule complexe necesare pentru prognoza meteo și rezolvarea problemelor. energie nucleară si etc.

Experiența cu mașinile de prima generație a arătat că există un decalaj uriaș între timpul petrecut pentru dezvoltarea programelor și timpul de calcul. Aceste probleme au început să fie depășite prin dezvoltarea intensivă a instrumentelor de programare a automatizării, crearea de sisteme de programe de service care simplifică munca la mașină și măresc eficiența utilizării acesteia. Aceasta, la rândul său, a necesitat schimbări semnificative în structura calculatoarelor, menite să o apropie de cerințele care au apărut din experiența în operarea calculatoarelor.

În octombrie 1945, primul computer ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) a fost creat în SUA.

Mașini domestice de prima generație: MESM (mașină de calcul electronică mică), BESM, Strela, Ural, M-20.

A doua generație echipamente informatice- mașini proiectate în 1955-65. Ele sunt caracterizate prin utilizarea atât a tuburilor electronice, cât și a elementelor logice a tranzistorului discret (Fig. 2). RAM-ul lor a fost construit pe nuclee magnetice. În acest moment, gama de echipamente de intrare-ieșire utilizate a început să se extindă și au apărut dispozitive de înaltă performanță pentru lucrul cu benzi magnetice (NML), tobe magnetice (DRM) și primele discuri magnetice (Tabelul 2).

Aceste mașini se caracterizează prin viteză de până la sute de mii de operații pe secundă, capacitate de memorie - până la câteva zeci de mii de cuvinte.

Apar limbile nivel inalt, ale căror mijloace permit descrierea întregii secvențe necesare de acțiuni de calcul într-o formă vizuală, ușor perceptibilă.

Un program scris într-un limbaj algoritmic este de neînțeles pentru un computer, care înțelege doar limbajul propriilor comenzi. Prin urmare, programele speciale, numite traducători, traduc un program dintr-un limbaj de nivel înalt în limbajul mașinii.

O gamă largă de programe de bibliotecă a apărut pentru a rezolva diverse probleme, precum și sisteme de monitorizare care controlau modul de traducere și execuție a programelor, din care au crescut ulterior sistemele de operare moderne.

Sistemul de operare este cea mai importantă parte a software-ului de calculator, conceput pentru a automatiza planificarea și organizarea procesării programelor, gestionarea intrărilor-ieșiri și a datelor, alocarea resurselor, pregătirea și depanarea programelor și alte operațiuni de întreținere auxiliare.

Mașinile din a doua generație au fost caracterizate de incompatibilitatea software-ului, ceea ce a făcut dificilă organizarea sistemelor informaționale mari. Prin urmare, la mijlocul anilor 60. A existat o tranziție către crearea de computere compatibile cu software-ul și construite pe o bază tehnologică microelectronică.

Cea mai înaltă realizare a tehnologiei informatice casnice creată de echipa S.A. Lebedev a fost responsabil pentru dezvoltarea în 1966 a computerului cu semiconductor BESM-6 cu o productivitate de 1 milion de operațiuni pe secundă.

Mașinile din a treia generație sunt familii de mașini cu o singură arhitectură, adică compatibile cu software-ul. Ei folosesc circuite integrate, numite și microcircuite, ca bază elementară.

Mașinile din generația a treia au apărut în anii 60. Deoarece procesul de creare a echipamentelor informatice a fost continuu, și mulți oameni din tari diferite se ocupa de o decizie diverse probleme, este greu și zadarnic să încerci să stabilești când a început și s-a terminat o „generație”. Poate cel mai important criteriu pentru distingerea mașinilor din a doua și a treia generație este unul bazat pe conceptul de arhitectură.

Mașinile din a treia generație au sisteme de operare avansate. Au capacități de multiprogramare, adică execuția paralelă a mai multor programe. Multe sarcini de gestionare a memoriei, dispozitivelor și resurselor au început să fie preluate de sistemul de operare sau de mașina în sine.

Exemple de mașini de a treia generație sunt familiile de calculatoare IBM-360, IBM-370, PDP-11, VAX, EC ( un singur sistem COMPUTER), SM COMPUTER (Familia de calculatoare mici), etc.

Performanța mașinilor din familie variază de la câteva zeci de mii la milioane de operațiuni pe secundă. Capacitatea memoriei RAM atinge câteva sute de mii de cuvinte.

A patra generație este principalul contingent al tehnologiei informatice moderne dezvoltate după anii 70.

Cel mai important criteriu conceptual prin care aceste computere pot fi distinse de mașinile din generația a treia este că mașinile din generația a patra au fost concepute pentru a utiliza eficient limbaje moderne de nivel înalt și pentru a simplifica procesul de programare pentru utilizatorul final.

În ceea ce privește hardware-ul, acestea se caracterizează prin utilizarea pe scară largă a circuitelor integrate ca bază elementară, precum și prezența dispozitivelor de memorie cu acces aleatoriu de mare viteză, cu o capacitate de zeci de megaocteți (Fig. 3, b).

Din punct de vedere structural, mașinile din această generație sunt complexe multiprocesoare și multi-mașină care folosesc memoria partajată și un domeniu comun de dispozitive externe. Performanța este de până la câteva zeci de milioane de operații pe secundă, capacitatea RAM este de aproximativ 1-512 MB.

Ele sunt caracterizate prin:

Utilizarea calculatoarelor personale (PC);

Prelucrare de date din telecomunicații;

Retele de calculatoare;

Utilizarea pe scară largă a sistemelor de gestionare a bazelor de date;

Elemente de comportament inteligent al sistemelor și dispozitivelor de prelucrare a datelor.

Calculatoarele din a patra generație includ PC-ul „Electronics MS 0511” al setului de echipamente informatice educaționale ale KUVT UKNT-uri, precum și computere moderne compatibile cu IBM pe care lucrăm.

În conformitate cu baza elementului și nivelul de dezvoltare a software-ului, se disting patru generații reale de computere: o scurtă descriere a care sunt prezentate în tabelul 3.

Tabelul 3

Generații de calculatoare

Opțiuni de comparație	Generații de calculatoare
	primul	al doilea	al treilea	Al patrulea
Perioada de timp	1946 - 1959	1960 - 1969	1970 - 1979	din 1980
Element de bază (pentru unitatea de control, ALU)	Lămpi electronice (sau electrice).	Semiconductoare (tranzistoare)	Circuite integrate	Circuite integrate la scară largă (LSI)
Tipul principal de computer	Mare		Mic (mini)	Micro
Dispozitive de intrare de bază	Telecomandă, card perforat, intrare bandă perforată	S-au adăugat afișaj alfanumeric și tastatură	Afișaj alfanumeric, tastatură	Afișaj grafic color, scaner, tastatură
Dispozitivele principale de ieșire	Dispozitiv de imprimare alfanumeric (ADP), ieșire bandă perforată		Plotter, imprimantă
Memorie externa	Benzi magnetice, tobe, benzi perforate, cărți perforate	Adăugat disc magnetic	Benzi de hârtie perforate, disc magnetic	Discuri magnetice si optice
Soluții software cheie	Limbaje de programare universale, traducători	Sisteme de operare batch care optimizează traducătorii	Sisteme de operare interactive, limbaje de programare structurate	Software prietenos, sisteme de operare în rețea
Modul de funcționare computer	Program unic	Lot	Împărțirea timpului	Muncă personală și procesare în rețea
Scopul utilizării unui computer	Calcule științifice și tehnice	Tehnic și calcule economice	Calcule de gestiune si economice	Servicii de telecomunicatii, informatii

Tabelul 4

Principalele caracteristici ale calculatoarelor autohtone de a doua generație

Parametru	În primul rând
	Hrazdan-2	BESM-4	M-220	Ural-11	Minsk-22	Ural-16
Direcționare	2	3	3	1	2	1
Formular de prezentare a datelor	punctul de plutire	punctul de plutire	punctul de plutire	separate prin virgulă, simbolic	separate prin virgulă, simbolic	Plutitor și fix separate prin virgulă, simbolic
Lungimea cuvântului automat (duble cifre)	36	45	45	24	37	48
Viteza (op/s)	5 mii	20 de mii	20 de mii	14-15 mii	5 mii	100 de mii
RAM, tip, capacitate (cuvinte)	Nucleul produsului 2048	Nucleul produsului 8192	miez comercial 4096-16 384	miez comercial 4096-16 384	miez comercial	miez de produs 8192-65 536
VZU, tip, capacitate (cuvinte)	NML 120 mii		NML 16 milioane	NML 8 milioane	NML până la 5 milioane	NML 12 milioane NMB130 mii.

În calculatoarele de generația a cincea, ar trebui să existe o tranziție calitativă de la procesarea datelor la procesarea cunoștințelor.

Arhitectura calculatoarelor din generația a cincea va conține două blocuri principale. Unul dintre ele este un computer tradițional, dar lipsit de comunicare cu utilizatorul. Această comunicare este realizată de o interfață inteligentă. Se va rezolva și problema descentralizării calculului folosind rețele de calculatoare.

Pe scurt, conceptul de bază al unui computer de generația a cincea poate fi formulat după cum urmează:

1. Calculatoare pe microprocesoare ultracomplexe cu o structură vectorială paralelă, executând simultan zeci de instrucțiuni de program secvenţiale.

2. Calculatoare cu multe sute de procesoare de lucru paralele, permițând construirea de sisteme de prelucrare a datelor și a cunoștințelor, rețea eficientă sisteme informatice.

Până în secolul al XVII-lea activitatea societății în ansamblu și a fiecărei persoane în mod individual a vizat stăpânirea substanței, adică cunoașterea proprietăților substanței și producerea de instrumente mai întâi primitive, iar apoi tot mai complexe, până la mecanisme și mașini care permit producerea de valori de consum.

Apoi, în procesul de formare a societății industriale, a ieșit în prim-plan problema stăpânirii energiei – mai întâi termică, apoi electrică și în final atomică.

La sfârşitul secolului al XX-lea. umanitatea a intrat într-o nouă etapă de dezvoltare – etapa construirii unei societăți informaționale.

La sfârşitul anilor '60. D. Bell a remarcat transformarea unei societăți industriale într-o societate informațională.

Cea mai importantă sarcină a societății este de a restabili canalele de comunicare în noile condiții economice și tehnologice pentru a asigura o interacțiune clară între toate domeniile dezvoltării economice, științifice și sociale, atât în ​​țările individuale, cât și la scară globală.

Un computer modern este un dispozitiv universal, multifuncțional, electronic automat pentru lucrul cu informații.

În 1642, când Pascal avea 19 ani, a fost realizat primul model funcțional al unei mașini de adăugare.

În 1673, Leibniz a inventat un dispozitiv mecanic pentru calcule (calculator mecanic).

În 1804, inginerul Joseph-Marie Jacquard a construit o mașină complet automatizată (mașină Jaccard), capabilă să reproducă modele complexe. Funcționarea mașinii a fost programată folosind un pachet de cărți perforate, fiecare controlând o lovitură a navetei.

În 1822, C. Babbage a construit un motor de diferențe (model de testare), capabil să calculeze și să imprime tabele matematice mari. Ulterior, i-a venit ideea de a crea un motor analitic mai puternic. Ea nu numai că trebuia să rezolve probleme matematice de un anumit tip, ci și să efectueze diverse operații de calcul în conformitate cu instrucțiunile date de operator.

Contesa Augusta Ada Lovelace a lucrat cu Charles Babbage pentru a crea programe pentru mașinile sale de calcul. Lucrarea ei în acest domeniu a fost publicată în 1843.

J. Boole este considerat pe drept părintele logicii matematice. O ramură a logicii matematice, algebra booleană, poartă numele lui. J. Boole a inventat un fel de algebră - un sistem de notație și reguli aplicate la tot felul de obiecte, de la numere și litere până la propoziții (1854).

Modele de mașini de adăugare, primul dintre care a fost proiectat cel târziu în 1876. Mașina de adăugare a lui Cebyshev a fost unul dintre cele mai originale computere pentru acea vreme. În proiectele sale, Cebyshev a propus principiul transmiterii continue a zecilor și tranziția automată a căruciorului de la cifră la cifră în timpul înmulțirii.

În 1904, Alexey Nikolaevich Krylov a propus proiectarea unei mașini pentru integrarea ecuațiilor diferențiale obișnuite. În 1912, a fost construită o astfel de mașină.

Si altii.

Un calculator electronic (calculator), un computer, este un ansamblu de mijloace tehnice concepute pentru prelucrarea automată a informațiilor în procesul de rezolvare a problemelor informatice și de calcul.

Calculatoarele pot fi clasificate în funcție de o serie de caracteristici, în special:

Reprezentarea fizică a informațiilor prelucrate;

Generații (etapele creației și elementul de bază).

A început să fie numit aritmetic-logic. A devenit principalul dispozitiv al computerelor moderne. Astfel, două genii ale secolului al XVII-lea au stabilit primele repere în istoria dezvoltării tehnologiei de calcul digital. Meritele lui V. Leibniz nu se limitează însă la crearea unui „dispozitiv aritmetic”. Din anii de studenție până la sfârșitul vieții, a studiat proprietățile sistemului binar...

...) Și tehnologie moderna, al cărui nivel de dezvoltare determină în mare măsură progresul în producția de echipamente informatice. La noi, calculatoarele electronice sunt de obicei împărțite pe generații. Tehnologia calculatoarelor se caracterizează, în primul rând, prin schimbarea rapidă a generațiilor - în timpul scurtei sale istorii de dezvoltare, patru generații s-au schimbat deja, iar acum lucrăm la computerele din a cincea...

Generații:

I. Computer pe el. lămpi, performanța este de aproximativ 20.000 de operații pe secundă, fiecare mașină are propriul limbaj de programare. („BESM”, „Strela”). II. În 1960, tranzistorii, inventați în 1948, erau utilizați în computere; erau mai fiabile, mai durabile și aveau memorie RAM mare. 1 tranzistor poate înlocui ~40 el. lămpi și lucrează la o viteză mai mare. Ca medii de stocare au fost folosite benzi magnetice. („Minsk-2”, „Ural-14”). III. În 1964, au apărut primele circuite integrate (CI) și au devenit utilizate pe scară largă. Un IC este un cristal cu o suprafață de 10 mm2. 1 IC poate înlocui 1000 de tranzistori. 1 cristal - „Eniak” de 30 de tone. A devenit posibilă procesarea mai multor programe în paralel. IV. Pentru prima dată, au fost utilizate circuite integrate la scară largă (LSI), care corespundeau aproximativ ca putere la 1000 de circuite integrate. Acest lucru a dus la o reducere a costurilor de producere a computerelor. În 1980, a devenit posibilă plasarea procesorului central al unui computer mic pe un cip de 1/4 inch. („Illiak”, „Elbrus”). V. Sintetizatoare, sunete, capacitatea de a conduce dialog, de a executa comenzi date prin voce sau atingere.

Dispozitive timpurii și dispozitive de numărare

Tehnologia calculatoarelor este o componentă critică a procesului de calcul și de prelucrare a datelor. Primele dispozitive pentru calcule au fost bastoanele de numărare. Pe măsură ce s-au dezvoltat, aceste dispozitive au devenit mai complexe, de exemplu, cum ar fi figurinele feniciene din lut, menite de asemenea să reprezinte vizual numărul de articole numărate. Astfel de dispozitive erau folosite de comercianții și contabilii din acea vreme. Treptat, din cele mai simple aparate de numărat s-au născut aparate din ce în ce mai complexe: abac (abac), riglă de calcul, mașină de adăugare mecanică, calculator electronic. Principiul echivalenței a fost utilizat pe scară largă în cel mai simplu dispozitiv de calcul, Abacus sau Abacus. Numărul de articole numărate corespundea numărului de piese de domino ale acestui instrument mutat. Un dispozitiv relativ complex de numărare ar putea fi un rozariu, folosit în practica multor religii. Credinciosul, ca pe un abac, număra numărul de rugăciuni rostite pe mărgelele unui rozariu, iar când „

„Numărarea ceasurilor” de Wilhelm Schickard

În 1623, Wilhelm Schickard a inventat „Ceasul de numărare” – primul calculator mecanic care putea efectua patru operații aritmetice. Acesta a fost urmat de mașini de Blaise Pascal (Pascalina, 1642) și Gottfried Wilhelm Leibniz.

În jurul anului 1820, Charles Xavier Thomas a creat primul calculator mecanic de succes, produs în masă, Aritmometrul Thomas, care putea aduna, scădea, înmulți și împărți. S-a bazat în principal pe opera lui Leibniz. Calculatoare mecanice care numără numere zecimale au fost folosite până în anii 1970. Leibniz a descris, de asemenea, sistemul de numere binar, ingredientul central al tuturor calculatoarelor moderne. Cu toate acestea, până în anii 1940, multe dezvoltări ulterioare (inclusiv mașinile lui Charles Babbage și chiar ENIAC din 1945) s-au bazat pe un sistem zecimal mai dificil de implementat.

Sistem tonomat cu carduri perforate

În 1801, Joseph Marie Jacquard a dezvoltat un răzbătut în care modelul brodat era determinat de cărți perforate. Seria de carduri putea fi înlocuită, iar schimbarea modelului nu a necesitat modificări ale mecanicii mașinii. Acesta a fost o piatră de hotar importantă în istoria programării. În 1838, Charles Babbage a trecut de la dezvoltarea motorului de diferențe la proiectarea unui motor analitic mai complex, ale cărui principii de programare se regăseau direct la cărțile perforate ale lui Jaccard. În 1890, Biroul de Recensământ din SUA a folosit carduri perforate și mecanisme de sortare dezvoltate de Herman Hollerith pentru a procesa inundația de date de recensământ decennale impuse de Constituție. Compania lui Hollerith a devenit în cele din urmă nucleul IBM. Această corporație a dezvoltat tehnologia cardurilor perforate într-un instrument puternic pentru prelucrarea datelor de afaceri și a produs o linie extinsă de echipamente specializate de înregistrare a datelor. Până în 1950, tehnologia IBM a devenit omniprezentă în industrie și guvern. Multe soluții informatice au folosit carduri perforate înainte (și după) sfârșitul anilor 1970.

1835-1900: Primele mașini programabile

În 1835, Charles Babbage și-a descris motorul analitic. Era un computer de uz general, folosind carduri perforate ca date de intrare și stocare a programelor și un motor cu abur ca sursă de energie. Una dintre ideile cheie a fost utilizarea angrenajelor pentru a îndeplini funcții matematice. Pe urmele lui Babbage, deși nu știa de munca sa anterioară, a fost Percy Ludgate, un contabil din Dublin [Irlanda]. A proiectat independent un computer mecanic programabil, pe care l-a descris într-o lucrare publicată în 1909.

1930 - 1960: calculatoare desktop

Mașina de adăugare Felix este cea mai comună în URSS. Produs în 1929-1978

În 1948, a apărut Curta, un mic calculator mecanic care putea fi ținut într-o mână. În anii 1950 și 1960, pe piața occidentală au apărut mai multe mărci de dispozitive similare. Primul calculator de birou complet electronic a fost britanicul ANITA Mk. VII, care a folosit un afișaj cu tub „Nixie” și 177 de tuburi tiratron în miniatură. În iunie 1963, Friden a introdus EC-130 cu patru funcții. Era în întregime tranzistorizat, avea o rezoluție de 13 cifre pe un tub catodic de 5 inci și a fost comercializat de companie la 2.200 USD pentru piața calculatoarelor. Rădăcina pătrată și funcțiile inverse au fost adăugate modelului EC 132. În 1965, Wang Laboratories a produs LOCI-2, un calculator de birou cu tranzistori cu 10 cifre care folosea un afișaj cu tub Nixie și putea calcula logaritmi.

Apariția computerelor analogice în anii de dinainte de război

Differential Analyzer, Cambridge, 1938 Înainte de cel de-al Doilea Război Mondial, computerele analogice mecanice și electrice erau considerate cele mai avansate mașini și se credea pe scară largă a fi viitorul computerului. Calculatoarele analogice au profitat de faptul că matematica fenomenelor la scară mică - pozițiile roților sau tensiunea și curentul electric - sunt similare cu matematica altor fenomene fizice, cum ar fi traiectoriile balistice, inerția, rezonanța, transferul de energie, momentul de inerție, etc. Au modelat acestea și alte fenomene fizice prin valorile tensiunii și curentului electric.

Primele calculatoare digitale electromecanice

Seria Z a lui Konrad Zuse În 1936, în timp ce lucra izolat în Germania nazistă, Konrad Zuse a început să lucreze la primul său computer din seria Z, care avea memorie și programabilitate (încă limitată). Creat în principal pe bază mecanică, dar bazat pe logica binară, modelul Z1, finalizat în 1938, nu a funcționat niciodată suficient de fiabil din cauza preciziei insuficiente în execuția părților sale componente. Următoarea mașină a lui Zuse, Z3, a fost finalizată în 1941. A fost construit pe relee telefonice și a funcționat destul de satisfăcător. Astfel, Z3 a devenit primul computer de lucru controlat de un program. În multe privințe, Z3 a fost similar cu mașinile moderne, fiind pionierat într-o serie de inovații, cum ar fi aritmetica în virgulă mobilă. Înlocuirea sistemului zecimal greu de implementat cu unul binar a făcut ca mașinile Zuse să fie mai simple și, prin urmare, mai fiabile; acesta este considerat a fi unul dintre motivele pentru care Zuse a reușit acolo unde Babbage a eșuat. Programele pentru Z3 ​​au fost stocate pe film perforat. Nu existau ramuri condiționate, dar în anii 1990, Z3 s-a dovedit teoretic a fi un computer de uz general (dacă ignorați limitările de dimensiunea memoriei fizice). În două brevete din 1936, Konrad Zuse a menționat că instrucțiunile mașinii puteau fi stocate în aceeași memorie cu datele - anticipând astfel ceea ce mai târziu a devenit cunoscut sub numele de arhitectura von Neumann și a fost implementat pentru prima dată abia în 1949 de către EDSAC britanic.

„Colosul” britanic

Colosul britanic a fost folosit pentru a încălca codurile germane în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Colossus a fost primul dispozitiv de calcul complet electronic. A folosit un număr mare de tuburi cu vid, iar informațiile au fost introduse din bandă perforată. Colossus putea fi configurat pentru a efectua diverse operațiuni logice booleene, dar nu era o mașină completă Turing. Pe lângă Colossus Mk I, au fost construite încă nouă modele Mk II. Informațiile despre existența acestei mașini au fost ținute secrete până în anii 1970. Winston Churchill a semnat personal ordinul de a distruge mașina în bucăți nu mai mari decât dimensiunea unei mâini umane. Din cauza secretului său, Colossus nu este menționat în multe lucrări despre istoria computerelor.

Prima generație de computere cu arhitectură von Neumann

Memorie pe miezuri de ferită. Fiecare miez este un bit. Prima mașină de lucru cu arhitectură von Neumann a fost Manchester „Baby” - Small-Scale Experimental Machine, creată la Universitatea din Manchester în 1948; a fost urmat în 1949 de computerul Manchester Mark I, care era deja un sistem complet, cu tuburi Williams și un tambur magnetic ca memorie, precum și registre index. Un alt candidat la titlul de „primul computer cu program digital stocat” a fost EDSAC, proiectat și construit la Universitatea din Cambridge. Lansat la mai puțin de un an după Baby, ar putea fi deja folosit pentru a rezolva probleme reale. De fapt, EDSAC a fost creat pe baza arhitecturii computerului EDVAC, succesorul ENIAC. Spre deosebire de ENIAC, care folosea procesarea paralelă, EDVAC avea o singură unitate de procesare. Această soluție a fost mai simplă și mai fiabilă, așa că această opțiune a devenit prima implementată după fiecare val succesiv de miniaturizare. Mulți cred că Manchester Mark I / EDSAC / EDVAC a devenit „Evas” din care aproape toate computerele moderne își derivă arhitectura.

Primul computer programabil universal din Europa continentală a fost creat de o echipă de oameni de știință condusă de Serghei Alekseevich Lebedev de la Institutul de Inginerie Electrică din Kiev al URSS, Ucraina. Calculatorul MESM (Small Electronic Computing Machine) a intrat în funcțiune în 1950. Conținea aproximativ 6.000 de tuburi vidate și consuma 15 kW. Aparatul putea efectua aproximativ 3.000 de operații pe secundă. O altă mașină a vremii a fost CSIRAC australian, care și-a desfășurat primul program de testare în 1949.

În octombrie 1947, directorii Lyons & Company, o companie britanică care deținea un lanț de magazine și restaurante, au decis să se implice activ în dezvoltarea dezvoltării computerelor comerciale. Computerul LEO I a intrat în funcțiune în 1951 și a fost primul computer din lume care a fost utilizat în mod regulat pentru munca de rutină de birou.

Aparatul de la Universitatea din Manchester a devenit prototipul pentru Ferranti Mark I. Primul astfel de aparat a fost livrat universității în februarie 1951, iar cel puțin alte nouă au fost vândute între 1951 și 1957.

În iunie 1951, UNIVAC 1 a fost instalat de către Biroul de Recensământ al SUA. Mașina a fost dezvoltată de Remington Rand, care în cele din urmă a vândut 46 dintre mașini pentru mai mult de 1 milion de dolari fiecare. UNIVAC a fost primul computer produs în masă; toți predecesorii săi au fost produși într-un singur exemplar. Calculatorul era format din 5200 de tuburi vidate și consuma 125 kW de energie. Au fost folosite linii de întârziere Mercur, care stochează 1000 de cuvinte de memorie, fiecare cu 11 cifre zecimale plus semn (cuvinte de 72 de biți). Spre deosebire de mașinile IBM echipate cu intrare cu carduri perforate, UNIVAC a folosit intrare de bandă magnetică metalizată în stilul anilor 1930, oferind compatibilitate cu unele sisteme de stocare comerciale existente. Alte computere ale vremii foloseau intrare de bandă perforată de mare viteză și I/O folosind benzi magnetice mai moderne.

Primul computer serial sovietic a fost Strela, produs din 1953 la Fabrica de Calculatoare și Mașini Analitice din Moscova. „Strela” aparține clasei de calculatoare universale mari (Mainframe) cu un sistem de comandă cu trei adrese. Computerul avea o viteză de 2000-3000 de operații pe secundă. Două unități de bandă magnetică cu o capacitate de 200.000 de cuvinte au fost folosite ca memorie externă; capacitatea RAM a fost de 2048 de celule de 43 de biți fiecare. Calculatorul era format din 6.200 de lămpi, 60.000 de diode semiconductoare și consuma 150 kW de energie.

În 1955, Maurice Wilkes a inventat microprogramarea, un principiu care a fost ulterior utilizat pe scară largă în microprocesoarele unei game largi de computere. Microprogramarea vă permite să definiți sau să extindeți un set de comenzi de bază folosind programe încorporate (numite microprogram sau firmware).

În 1956, IBM a vândut pentru prima dată un dispozitiv pentru stocarea informațiilor pe discuri magnetice - RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Folosește 50 de discuri metalice cu un diametru de 24 de inci, cu 100 de piste pe fiecare parte. Dispozitivul a stocat până la 5 MB de date și a costat 10.000 USD per MB. (În 2006, dispozitivele de stocare similare - hard disk-uri - costă aproximativ 0,001 USD per MB.)

1950 - începutul anilor 1960: a doua generație

Următorul pas major în istoria tehnologiei informatice a fost inventarea tranzistorului în 1947. Au devenit un înlocuitor pentru lămpile fragile și consumatoare de energie. Calculatoarele cu tranzistori sunt de obicei denumite „a doua generație” care a dominat anii 1950 și începutul anilor 1960. Datorită tranzistorilor și plăcilor cu circuite imprimate, s-a obținut o reducere semnificativă a dimensiunii și a consumului de energie, precum și o fiabilitate crescută. De exemplu, IBM 1620 alimentat cu tranzistori, care l-a înlocuit pe IBM 650 cu tuburi, avea dimensiunea unui birou de birou. Cu toate acestea, calculatoarele din a doua generație erau încă destul de scumpe și, prin urmare, erau folosite doar de universități, guverne și corporații mari.

Calculatoarele din a doua generație constau în mod obișnuit dintr-un număr mare de plăci de circuite imprimate, fiecare conținând una până la patru porți logice sau flip-flops. În special, IBM Standard Modular System a definit standardul pentru astfel de plăci și conectori de conectare pentru acestea. În 1959, pe baza tranzistoarelor, IBM a lansat mainframe-ul IBM 7090 și mașina de gamă medie IBM 1401. Acesta din urmă folosea intrarea prin card perforat și a devenit cel mai popular computer de uz general al vremii: în perioada 1960-1964. Au fost produse peste 100 de mii de exemplare ale acestei mașini. A folosit o memorie de 4.000 de caractere (a crescut ulterior la 16.000 de caractere). Multe aspecte ale acestui proiect s-au bazat pe dorința de a înlocui mașinile cu carduri perforate, care au fost utilizate pe scară largă din anii 1920 până la începutul anilor 1970. În 1960, IBM a lansat IBM 1620 cu tranzistori, inițial doar un aparat cu bandă perforată, dar în curând a fost actualizat la carduri perforate. Modelul a devenit popular ca computer științific, cu aproximativ 2.000 de exemplare produse. Aparatul folosea memorie cu miez magnetic cu o capacitate de până la 60.000 de cifre zecimale.

Tot în 1960, DEC a lansat primul său model, PDP-1, conceput pentru utilizare personalul tehnicîn laboratoare şi pentru cercetare.

În 1961, Burroughs Corporation a lansat B5000, primul computer cu dublu procesor cu memorie virtuală. Alte caracteristici unice au fost arhitectura bazată pe stivă, adresarea bazată pe mânere și lipsa programării direct în limbaj de asamblare.

Primele calculatoare sovietice cu semiconductor în serie au fost „Primăvara” și „Zăpada”, produse între 1964 și 1972. Performanța maximă a computerului Snow a fost de 300.000 de operații pe secundă. Mașinile au fost realizate pe baza de tranzistori cu o frecvență de ceas de 5 MHz. Au fost produse în total 39 de calculatoare.

BESM-6, creat în 1966, este considerat cel mai bun computer casnic din generația a 2-a. În arhitectura BESM-6, principiul combinării execuției comenzilor a fost utilizat pe scară largă pentru prima dată (până la 14 comenzi de mașină unicast puteau fi la diferite etape de execuție). Mecanismele de întrerupere, protecția memoriei și alte soluții inovatoare au făcut posibilă utilizarea BESM-6 în modul multiprogram și modul de partajare a timpului. Computerul avea 128 KB de RAM pe miezuri de ferită și memorie externă pe tamburi magnetici și bandă. BESM-6 a funcționat cu o frecvență de ceas de 10 MHz și o performanță record pentru acea perioadă - aproximativ 1 milion de operațiuni pe secundă. Au fost produse în total 355 de calculatoare.

Anii 1960 încoace: a treia și generațiile următoare

Creșterea rapidă în utilizarea computerelor a început cu așa-numitele. „A treia generație” de calculatoare. Acest lucru a început cu inventarea circuitelor integrate, care au fost inventate independent de laureat Premiul Nobel Jack Kilby și Robert Noyce. Acest lucru a dus mai târziu la inventarea microprocesorului de către Tad Hoff (Intel). În anii 1960, a existat o oarecare suprapunere între tehnologiile de a 2-a și a 3-a generație. La sfârșitul anului 1975, Sperry Univac a continuat producția de mașini de a doua generație, cum ar fi UNIVAC 494.

Apariția microprocesoarelor a dus la dezvoltarea microcalculatoarelor, computere mici, ieftine, care puteau fi deținute de mici companii sau persoane fizice. Microcalculatoarele, membri ai celei de-a patra generații, au apărut pentru prima dată în anii 1970, au devenit omniprezente în anii 1980 și mai departe. Steve Wozniak, unul dintre Fondatorii Apple Computer, a devenit cunoscut ca dezvoltatorul primului computer de acasă produs în masă, iar mai târziu primul computer personal. Calculatoarele bazate pe arhitectura de microcalculatoare, cu capabilități adăugate de la verii lor mai mari, domină acum majoritatea segmentelor de piață.

1970-1990 - a patra generație de calculatoare

În general, se crede că perioada 1970-1990 aparține calculatoarelor din a patra generație. Cu toate acestea, există o altă opinie - mulți cred că realizările acestei perioade nu sunt atât de mari încât să o considere o generație egală. Susținătorii acestui punct de vedere numesc acest deceniu aparținând generației „a treia și jumătate” de calculatoare și abia din 1985, în opinia lor, ar trebui să numărăm anii din viața celei de-a patra generații însăși, care este și astăzi în viață. .

Într-un fel sau altul, este evident că de la mijlocul anilor 70 au existat din ce în ce mai puține inovații fundamentale în informatică. Progresul se desfășoară în principal pe calea dezvoltării a ceea ce a fost deja inventat și inventat, în primul rând prin creșterea puterii și miniaturizarea bazei elementului și a computerelor în sine.

Și, desigur, cel mai important lucru este că de la începutul anilor 80, datorită apariției computerelor personale, tehnologia de calcul a devenit cu adevărat răspândită și accesibilă publicului. Apare o situație paradoxală: în ciuda faptului că computerele personale și minicalculatoarele rămân încă în urma mașinilor mari în toate privințele, partea leului inovațiile din ultimul deceniu - interfață grafică cu utilizatorul, noi dispozitive periferice, rețele globale - își datorează aspectul și dezvoltarea tocmai acestei tehnologii „frivole”. Calculatoarele mari și supercalculatoarele, desigur, nu sunt în niciun caz dispărute și continuă să se dezvolte. Dar acum nu mai domină arena computerelor așa cum o făceau cândva.

Baza elementară a unui computer sunt circuitele integrate mari (LSI). Mașinile erau menite să crească dramatic productivitatea muncii în știință, producție, management, asistență medicală, servicii și viața de zi cu zi. Grad înalt integrarea ajută la creșterea densității aspectului echipamentului electronic, sporind fiabilitatea acestuia, ceea ce duce la creșterea vitezei computerului și la scăderea costului acestuia. Toate acestea au un impact semnificativ asupra structurii logice (arhitecturii) computerului și software-ului acestuia. Legătura dintre structura mașinii și software-ul acesteia devine mai strânsă, în special sistemul de operare (sau monitorul) - un set de programe care organizează funcționarea continuă a mașinii fără intervenție umană. Această generație include computere EC: ES-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 („Rândul 2”), -1036, -1046, -1066, SM-1420, -1600, - 1700, toate computerele personale („Electronics MS 0501”, „Electronics-85”, „Iskra-226”, ES-1840, -1841, -1842 etc.), precum și alte tipuri și modificări. A patra generație de computer include și complexul de calcul multiprocesor Elbrus. „Elbrus-1KB” avea o viteză de până la 5,5 milioane de operațiuni în virgulă mobilă pe secundă și o capacitate RAM de până la 64 MB. Elbrus-2 are o performanță de până la 120 de milioane de operații pe secundă, o capacitate RAM de până la 144 MB sau 16 MSwords (cuvânt de 72 de biți) și un debit maxim al canalelor I/O de 120 MB/s.

Exemplu: IBM 370-168

Fabricat în 1972. Acest model de mașină a fost unul dintre cele mai comune. Capacitate RAM - 8,2 MB. Performanță - 7,7 milioane de operații pe secundă.

1990-...până în prezent - a 5-a generație de calculatoare

Tranziția la calculatoare de generația a cincea a implicat o tranziție la noi arhitecturi menite să creeze inteligență artificială.

Se credea că arhitectura de computer de a cincea generație va conține două blocuri principale. Unul dintre ele este computerul în sine, în care comunicarea cu utilizatorul este realizată de o unitate numită „interfață inteligentă”. Sarcina interfeței este de a înțelege textul scris în limbaj natural sau vorbire și de a traduce enunțul problemei astfel enunțat într-un program de lucru.

Cerințe de bază pentru calculatoarele din generația a 5-a: Crearea unei interfețe om-mașină dezvoltate (recunoaștere vorbire, recunoaștere imagini); Dezvoltarea programării logice pentru crearea bazelor de cunoștințe și a sistemelor de inteligență artificială; Crearea de noi tehnologii în producția de echipamente informatice; Crearea de noi arhitecturi de calculatoare și sisteme de calcul.

Noile capacități tehnice ale tehnologiei informatice ar fi trebuit să extindă gama de sarcini de rezolvat și să facă posibilă trecerea la sarcinile de creare a inteligenței artificiale. Una dintre componentele necesare pentru crearea inteligenței artificiale este bazele de cunoștințe (bazele de date) din diverse domenii ale științei și tehnologiei. Crearea și utilizarea bazelor de date necesită sisteme de calcul de mare viteză și o cantitate mare de memorie. Calculatoarele de uz general sunt capabile să efectueze calcule de mare viteză, dar nu sunt potrivite pentru a efectua operații de comparare și sortare de mare viteză pe volume mari de înregistrări, stocate de obicei pe discuri magnetice. Pentru a crea programe care umple, actualizează și lucrează cu baze de date, au fost create limbaje de programare logice și orientate pe obiecte care oferă cele mai mari capacități în comparație cu limbajele procedurale convenționale. Structura acestor limbaje necesită o tranziție de la arhitectura computerizată tradițională von Neumann la arhitecturi care țin cont de cerințele sarcinilor de creare a inteligenței artificiale.

Exemplu: IBM eServer z990

Fabricat in 2003. Parametri fizici: greutate 2000 kg, putere consumata 21 kW, suprafata 2,5 mp. m., înălțime 1,94 m., capacitate RAM 256 GB, performanță - 9 miliarde de instrucțiuni/sec.

Istoria dezvoltării tehnologiei informatice este împărțită în mod convențional în 5 generații.

Generația I (1945-1954) - timpul formării mașinilor cu arhitectură von Neumann (John von Neumann), bazată pe înregistrarea unui program și a datelor acestuia în memoria unui computer. În această perioadă, se formează un set tipic de elemente structurale care alcătuiesc un computer. Un computer tipic ar trebui să fie format din următoarele componente: unitate centrală de procesare (CPU), memorie cu acces aleatoriu (sau memorie cu acces aleatoriu - RAM) și dispozitive de intrare/ieșire (I/O). CPU, la rândul său, trebuie să fie format dintr-o unitate aritmetică logică (ALU) și o unitate de control (CU). Mașinile din această generație funcționau pe o bază de element de lampă, motiv pentru care absorbeau cantități uriașe de energie și erau foarte nesigure. Cu ajutorul lor, problemele științifice au fost rezolvate în principal. Programele pentru aceste mașini nu mai puteau fi scrise în limbaj mașină, ci în limbaj de asamblare.

a 2-a generație (1955-1964). Schimbarea generațiilor a fost determinată de apariția unei noi baze elementare: în locul unei lămpi voluminoase, tranzistoarele miniaturale au început să fie folosite în computere; liniile de întârziere ca elemente ale memoriei cu acces aleatoriu au fost înlocuite cu memorie pe nuclee magnetice. Acest lucru a dus în cele din urmă la o reducere a dimensiunii, o fiabilitate crescută și performanță a computerului. Arhitectura computerului include acum registre index și hardware pentru efectuarea operațiunilor în virgulă mobilă. Comenzile au fost dezvoltate pentru a apela subrutine. Au apărut limbaje de nivel înalt - Algol, FORTRAN, COBOL - care au creat premisele pentru apariția software-ului portabil, independent de tipul de computer. Odată cu apariția limbajelor de nivel înalt, au apărut compilatoare pentru acestea; biblioteci de rutine standard și alte lucruri care ne sunt bine cunoscute acum: O inovație importantă este apariția procesoarelor de intrare/ieșire. Aceste procesoare specializate au făcut posibilă eliberarea CPU de controlul I/O și efectuarea I/O folosind un dispozitiv specializat simultan cu procesul de calcul. Pentru a gestiona eficient resursele mașinii, au început să fie utilizate sisteme de operare (OS).

a 3-a generație (1965-1970). Schimbarea generațiilor s-a datorat din nou unei actualizări a bazei elementului: în loc de tranzistori în diferite componente ale computerului, au început să fie folosite circuite integrate cu diferite grade de integrare. Microcircuitele au făcut posibilă plasarea a zeci de elemente pe o placă de câțiva centimetri. Acest lucru, la rândul său, nu numai că a crescut productivitatea computerelor, dar a redus și dimensiunea și costul acestora. Creșterea puterii computerului a făcut posibilă executarea simultană a mai multor programe pe un singur computer. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să învățați să coordonați acțiunile efectuate simultan, pentru care funcțiile sistemului de operare au fost extinse. Alături de evoluțiile active în domeniul hardware-ului și soluțiilor arhitecturale, the gravitație specifică evoluții în domeniul tehnologiilor de programare. În acest moment, se dezvoltă activ baza teoretica metode de programare, compilare, baze de date, sisteme de operare etc. Sunt create pachete programe de aplicație pentru diverse domenii ale activității umane. Există tendința de a crea familii de calculatoare, adică mașinile devin compatibile de jos în sus la nivel de software și hardware. Exemple de astfel de familii au fost seria IBM System 360 și analogul nostru intern - ES Computers.

a 4-a generație (1970-1984). O altă schimbare în baza elementului a dus la o schimbare a generațiilor. În anii '70, se lucra în mod activ pentru a crea circuite integrate mari și ultra-mari (LSI și VLSI), care au făcut posibilă plasarea a zeci de mii de elemente pe un singur cip. Acest lucru a dus la o reducere semnificativă suplimentară a dimensiunii și costului computerelor. La începutul anilor '70, Intel a lansat microprocesorul i4004 (MP). Și dacă înainte de aceasta existau doar trei direcții în lumea calculatoarelor (supercalculatoare, calculatoare mari (mainframe) și minicalculatoare), acum li s-a adăugat încă una - microprocesor.

Procesor este un bloc funcțional al unui computer conceput pentru procesarea logică și aritmetică a informațiilor bazată pe principiul controlului microprogramelor. Pe baza implementării hardware, procesoarele pot fi împărțite în microprocesoare (care integrează complet toate funcțiile procesorului) și procesoare cu integrare scăzută și medie. Structural, acest lucru se exprimă prin faptul că microprocesoarele implementează toate funcțiile procesorului pe un singur cip, în timp ce alte tipuri de procesoare le implementează prin conectarea unui număr mare de cipuri.

A 5-a generație poate fi numită microprocesor. În 1976, Intel a finalizat dezvoltarea microprocesorului i8086 pe 16 biți. Avea o lățime de registru destul de mare (16 biți) și o magistrală de adrese de sistem (20 de biți), datorită căreia putea adresa până la 1 MB de RAM. În 1982, a fost creat i80286. Acest microprocesor a fost o versiune îmbunătățită a i8086. Suporta deja mai multe moduri de operare: real, când adresa era formată conform regulilor i8086, și protejat, care implementa multitasking și managementul memoriei virtuale în hardware.I80286 avea și o lățime mare a magistralei de adrese - 24 de biți față de 20 pentru i8086 și, prin urmare, ar putea adresa până la 16 MB de RAM. Primele computere bazate pe acest microprocesor au apărut în 1984. În 1985, Intel a introdus primul microprocesor pe 32 de biți, i80386, care era compatibil hardware cu toate microprocesoarele anterioare de la această companie. Era mult mai puternic decât predecesorii săi, avea o arhitectură pe 32 de biți și putea adresa direct până la 4 GB de RAM. Microprocesorul i386 a început să accepte un nou mod de operare - modul virtual i8086, care a asigurat nu numai o eficiență mai mare a programelor dezvoltate pentru i8086, dar a permis și funcționarea în paralel a mai multor astfel de programe.