Перші обчислювальні засоби. обчислювальна техніка історія розвитку обчислювальної техніки

Найпершими обчислювальними пристроямибули власні пальці людини. Коли цього засобу виявлялося недостатньо, у хід йшли камінці, палички, мушлі. Складаючи такий набір десятками, а потім сотнями, людина вчилася вважати і користуватися засобами вимірювання чисел. Саме з камінчиків та черепашок почалася історія розвитку обчислювальної техніки. Розкладаючи їх по різних стовпцях (розрядах) і додаючи або прибираючи потрібну кількість камінчиків, можна було складати і віднімати великі числа. При багаторазовому додаванні можна було виконувати навіть таку складну дію, як множення.

Потім починається історія розвитку коштів. Першим засобом для обчислення стали винайдені на Русі рахунки. Вони числа розбивалися на десятки з допомогою горизонтальних напрямних із кісточками. Вони стали незамінним помічникомторговців, чиновників, прикажчиків та керуючих. Ці люди вміли користуватися рахунками просто віртуозно. Надалі такий необхідний пристрій проник і до Європи.

Найпершим механічним пристроєм для рахунку, який знає історія розвитку обчислювальної техніки, стала лічильна машина, яку в 1642 побудував видатний французький вчений Блез Паскаль. Його механічний «комп'ютер» міг робити такі дії, як додавання та віднімання. Цю машину звали "Паскаліна" і складалася вона з цілого комплексу, в якому встановлювалися вертикально колеса з нанесеними цифрами від 0 до 9. Колесо при повному обороті чіпляло сусіднє колесо і повертало його на одну цифру. Кількість коліс визначала кількість розрядів обчислювальної машини. Якщо на ній встановлювали п'ять коліс, вона могла вже проводити операції з величезними числами аж до 99999.

Потім у 1673 році німецький математик Лейбніц створив пристрій, який міг не тільки віднімати та складати, але також ділити та множити. На відміну від колеса були зубчасті і мали дев'ять різних довжин зубів, чим забезпечувалися такі неймовірно «складні» дії, як множення і розподіл. техніки знає багато імен, але одне ім'я відоме навіть нефахівцям. Це англійський математик Його заслужено називають батьком усієї сучасної обчислювальної техніки. Саме йому належить ідея, що у обчислювальній машині необхідний пристрій, який зберігатиме числа. Причому цей пристрій повинен не тільки зберігати числа, а й давати команди обчислювальній машині, що вона повинна робити з цими числами.

Ідея Беббіджа і лягла в основу устрою та розробки всіх сучасних комп'ютерів. Такий блок обчислювальної процесором. Проте вчений не залишив жодних креслень та описів машини, яку він винайшов. Це зробив один з його учнів у своїй статті, яку він написав французькою мовою. Статтю прочитала графиня Ада Августа Лавлейс – дочка знаменитого поета Джорджа Байрона, яка переклала її на англійська мовата розробила для цієї машини власні програми. Завдяки їй історія розвитку обчислювальної техніки отримала одну з найдосконаліших мов програмування – АДА.

XX століття дало новий поштовх розвитку обчислювальної техніки, пов'язаний з електрикою. Було винайдено електронний пристрій, який запам'ятовував електричні сигнали - ламповий тригер. Створені з його допомогою перші комп'ютери могли рахувати в тисячі разів швидше, ніж найдосконаліші механічні лічильні машини, але були ще дуже громіздкими. Перші ЕОМ важили близько 30 тонн і займали приміщення розміром понад 100 кв. метрів. Подальший розвитокотримали з появою надзвичайно важливого винаходу транзистора. А сучасні засоби обчислювальної техніки немислимі без застосування мікропроцесора - складної інтегральної мікросхеми, розробленої в червні 1971 року. Такою є коротка історія розвитку обчислювальної техніки. Сучасні досягнення науки та техніки підняли рівень сучасних комп'ютерів на небувалу висоту.

Історія створення та розвитку засобів обчислювальної техніки

У обчислювальної техніки існує своєрідна періодизація розвитку електронних обчислювальних машин. ЕОМ відносять до того чи іншого покоління залежно від типу основних використовуваних у ній елементів або технології їх виготовлення. Зрозуміло, що межі поколінь у сенсі часу сильно розмиті, позаяк у той самий час фактично випускалися ЕОМ різних типів; для окремої машини питання про її приналежність до того чи іншого покоління вирішується досить просто.

Ще за часів найдавніших культур людині доводилося вирішувати завдання, пов'язані з розрахунками, з обчисленням часу, з визначенням площі земельних ділянокі т. д. Зростання обсягів цих розрахунків призводило навіть до того, що з однієї країни в іншу запрошувалися спеціально навчені люди, які добре володіли технікою арифметичного рахунку. Тому рано чи пізно мали з'явитися пристрої, що полегшують виконання повсякденних розрахунків. Так, у Стародавню Греціюй у Стародавньому Римі було створено пристосування для рахунку, звані абак. Абак називають також римськими рахунками. Ці рахунки були кістяною, кам'яною або бронзовою дошкою з поглибленнями – смугами. У поглибленнях знаходилися кістячки, і рахунок здійснювався пересуванням кістяшок.

У країнах Стародавнього Сходу існували китайські рахунки. На кожній нитці або дроті в цих рахунках було по п'ять по дві кісточки. Рахунок здійснювався одиницями та п'ятірками. У Росії її для арифметичних вичавлень застосовувалися російські рахунки, що виникли у 16 ​​столітті, але де-не-де рахунки можна зустріти і сьогодні.

Розвиток пристроїв для рахунку йшов у ногу з досягненнями математики. Незабаром після відкриття логарифмів у 1623 р. була винайдена логарифмічна лінійка, її автором був англійський математик Едмонд Гантер. Логарифмічній лінійці судилося довге життя: від 17 століття до нашого часу.

Проте ні абак, ні рахунки, ні логарифмічна лінійка не означають механізації процесу обчислень. У 17 столітті видатним французьким вченим Блезом Паскалем було винайдено принципово новий лічильний пристрій - арифметична машина. В основу її роботи Б. Паскаль поклав відому до нього ідею виконання обчислень за допомогою металевих шестерень. У 1645 р. їм була побудована перша підсумовуюча машина, а в 1675 р. Паскалю вдається створити справжню машину, яка виконує всі чотири арифметичні дії. Майже одночасно з Паскалем у 1660 – 1680 роках. Сконструював лічильну машину великий німецький математик Готфірд Лейбніц.

Рахункові машини Паскаля та Лейбніца стали прообразом арифмометра. Перший арифмометр для чотирьох арифметичних дій, що знайшов арифметичне застосування, вдалося побудувати лише через сто років, 1790, німецькому годинниковому майстру Гану. Згодом влаштування арифмометра вдосконалювалося багатьма механіками з Англії, Франції, Італії, Росії, Швейцарії. Арифмометри застосовувалися для виконання складних обчислень під час проектування та будівництва кораблів. Мостів, будівель при проведенні фінансових операцій. Але продуктивність роботи на арифмометрах залишалася невисокою, наполегливою вимогою часу була автоматизація обчислень.

У 1833 р. анлійський учений Чарлз Бебідж, який займався складанням таблиць для навігації, розробив проект "аналітичної машини". За його задумом, ця машина мала стати гігантським арифмометром із програмним управлінням. У машині Бебіджа передбачені були також арифметичні та запам'ятовуючі пристрої. Його машина стала прообразом майбутніх комп'ютерів. Але в ній використовувалися далеко не досконалі вузлиНаприклад, для запам'ятовування розрядів десяткового числа в ній застосовувалися зубчасті колеса. Здійснити свій проект Бебіджу не вдалося через недостатній розвиток техніки, і «аналітична машина» на якийсь час була забута.

Лише через 100 років машина Бебіджа привернула увагу інженерів. Наприкінці 30-х років 20 століття німецький інженер Конрад Цузе розробив першу двійкову цифрову машину Z1. У ній широко використовувалися електромеханічні реле, тобто механічні перемикачі, які приводять у дію електричним струмом. У 1941 р. Уцзе створив машину Z3, повністю керовану з допомогою програми.

У 1944 р. американець Говард Айкен одному з підприємств фірми IBM побудував потужну на той час машину «Марк – 1». У цій машині для представлення чисел використовувалися механічні елементи – лічильні колеса, а управління застосовувалися електромеханічні реле.

Покоління ЕОМ

Історію розвитку ЕОМ зручно описувати, користуючись уявленням про покоління обчислювальних машин. Кожне покоління ЕОМ характеризується констуктивними особливостями та можливостями. Приступимо до опису кожного з поколінь, проте слід пам'ятати, що розподіл ЕОМ на покоління є умовним, оскільки в той же час випускалися машини різного рівня.

Перше покоління

Різкий стрибок у розвитку обчислювальної техніки стався у 40-х роках, після Другої світової війни, і пов'язаний він був з появою якісно нових електронних пристроїв – електронно – вакуумних ламп, працювали значно швидше, ніж схеми на електромеханічному реле, а релейні машини швидко витіснені більш продуктивними та надійними електронними обчислювальними машинами (ЕОМ). Застосування ЕОМ значно розширило коло розв'язуваних завдань. Стали доступними завдання, які раніше просто не ставилися: розрахунки інженерних споруд, обчислення руху планет, балістичні розрахунки тощо.

Перша ЕОМ створювалася 1943 – 1946 гг. у США і називалася вона ЕНІАК. Ця машина містила близько 18 тисяч електронних ламп, безліч електромеханічних реле, причому щомісяця виходило з ладу близько 2 тисяч ламп. ЦУ машини ЕНІАК, а також в інших перших ЕОМ, був серйозний недолік - програма, що виконується, зберігалася не в пам'яті машини, а назбиралася складним чином за допомогою зовнішніх перемичок.

У 1945 р. відомий математик та фізик – теоретик фон Нейман сформулював загальні принципироботи універсальних обчислювальних пристроїв Відповідно до фон Нейману обчислювальна машина мала керуватися програмою з послідовним виконанням команд, а сама програма – зберігатися у пам'яті машини. Перша ЕОМ зі збереженою у пам'яті програмою було побудовано Англії 1949 р.

У1951 року у СРСР було створено МЭСМ, ці роботи проводилися у Києві Інституті електродинаміки під керівництвом найбільшого конструктора обчислювальної техніки З. А. Лебедєва.

ЕОМ постійно вдосконалювалися, завдяки чому до середини 50-х років їх швидкодія вдалося підвищити від кількох сотень до кількох десятків тисяч операцій на секунду. Однак при цьому електронна лампа залишалася найнадійнішим елементом ЕОМ. Використання ламп почало гальмувати подальший прогрес обчислювальної техніки.

Згодом зміну лампам прийшли напівпровідникові прилади, цим завершився перший етап розвитку ЕОМ. Обчислювальні машини цього етапу прийнято називати ЕОМ першого покоління

Дійсно, ЕОМ першого покоління розміщувалися у великих машинних залах, споживали багато електроенергії та вимагали охолодження за допомогою потужних вентиляторів. Програми для цих ЕОМ потрібно було складати в машинних кодах, і цим могли займатися лише фахівці, які знають у деталях пристрій ЕОМ.

Друге покоління

Розробники ЕОМ завжди йшли за прогресом в електронній техніці. Коли в середині 50-х років на зміну електронним лампам прийшли напівпровідникові прилади, почався переведення ЕОМ на напівпровідники.

Напівповодникові прилади (транзистори, діоди) були, по-перше, значно компактнішими за свої лампові попередники. По-друге вони мали значно більший термін служби. У – третіх, споживання енергії в ЕОМ на напівпровідниках було значно нижче. З допомогою цифрових елементів на напівпровідникових приладах почалося створення ЕОМ другого покоління.

Завдяки застосуванню більш досконалої елементної бази почали створюватися відносно невеликі ЕОМ, що сталося природний поділобчислювальних машин на великі, середні та малі.

У СРСР були розроблені та широко використовувалися серії малих ЕОМ «Роздан», «Наїрі». Унікальною за своєю архітектурою була машина «Мир», розроблена 1965 р. в Інституті кібернетики Академії Наук УРСР. Вона призначалася для інженерних розрахунків, які виконував на ЕОМ користувач без допомоги оператора.

До середніх ЕОМ належали вітчизняні машини серій «Урал», «М – 20» та «Мінськ». Але рекордною серед вітчизняних машин цього покоління та однією з найкращих у світі була БЕСМ – 6 («велика електронно – лічильна машина», 6 – я модель), яка була створена колективом академіка С. А. Лебедєва. Продуктивність БЭСМ – 6 була у два – три порядки вище, ніж в малих і середніх ЕОМ, і становила понад 1 млн. операцій на секунду. За кордоном найпоширенішими машинами другого покоління були "Еліот" (Англія), "Сіменс" (ФРН), "Стретч" (США).

Третє покоління

Чергова зміна поколінь ЕОМ відбулася наприкінці 60-х років при заміні напівпровідникових приладів у пристроях ЕОМ на інтегральні схеми. Інтегральна схема (мікросхема) - це невелика пластинка кристала кремнію, на якій розміщуються сотні та тисячі елементів: діодів, транзисторів, конденсаторів, резисторів і т.д.

Застосування інтегральних схем дозволило збільшити кількість електронних елементів у ЕОМ без збільшення їх реальних розмірів. Швидкодія ЕОМ зросла до 10 мільйонів операцій на секунду. Крім того, складати програми для ЕОМ стало під силу простим користувачам, а не лише фахівцям – електронникам.

У третьому поколінні з'явилися великі серії ЕОМ, що відрізняються своєю продуктивністю та призначенням. Це сімейство великих та середніх машин IBM360/370, розроблених у США. У Радянському Союзі та країнах СЕВ були створені аналогічні серії машин: ЄС ЕОМ (Єдина Система ЕОМ, машини великі та середні), СМ ЕОМ (Система Малих ЕОМ) та «Електроніка» (система мікро – ЕОМ).

Історія розвитку обчислювальної техніки

2. «Час – події – люди»

1. Стадії розвитку обчислювальної техніки

Аж до XVII ст. діяльність суспільства в цілому і кожної людини окремо була спрямована на оволодіння речовиною, тобто є пізнання властивостей речовини та виготовлення спочатку примітивних, а потім все більш складних знарядь праці, аж до механізмів та машин, що дозволяють виготовляти споживчі цінності.

Потім у процесі становлення індустріального суспільства першому плані вийшла проблема оволодіння енергією - спочатку теплової, потім електричної, нарешті, атомної. Опанування енергією дозволило освоїти масове виробництвоспоживчих цінностей і, як наслідок, підвищити рівень життя людей та змінити характер їхньої праці.

У той же час людству властива потреба висловити та запам'ятати інформацію про навколишній світ – так з'явилися писемність, друкарство, живопис, фотографія, радіо, телебачення. У розвитку цивілізації можна назвати кілька інформаційних революцій - перетворення суспільних відносинчерез кардинальні зміни у сфері обробки інформації, інформаційних технологій. Наслідком таких перетворень було набуття людським суспільством нової якості.

Наприкінці XX ст. людство вступило в нову стадію розвитку – стадію побудови інформаційного суспільства. Інформація стала найважливішим чинником економічного зростання, а рівень розвитку інформаційної діяльності та ступінь залучення та впливу її на глобальну інформаційну інфраструктуруперетворилися на найважливішу умову конкурентоспроможності країни у світовій економіці. Розуміння неминучості приходу цього суспільства настало значно раніше. Австралійський економіст К. Кларк ще в 40-ті роки говорив про наближення епохи суспільства інформації та послуг, товариства нових технологічних та економічних можливостей. Американський економістФ. Махлуп висунув припущення про настання інформаційної економіки та перетворення інформації на найважливіший товар наприкінці 50-х років. Наприкінці 60-х років. Д. Белл констатував перетворення індустріального суспільства на інформаційне. Що стосується країн, які раніше входили до СРСР, то процеси інформатизації в них розвивалися уповільненими темпами.

Інформатика змінює всю систему громадського виробництвата взаємодії культур. З настанням інформаційного суспільства починається новий етапяк науково-технічної, але соціальної революції. Змінюється система інформаційних комунікацій. Руйнування старих інформаційних зв'язків між галузями економіки, напрямами наукової діяльності, регіонами, країнами посилило економічна кризакінця століття у країнах, які приділяли розвитку інформатизації недостатню увагу. Найважливіше завдання суспільства - відновити канали комунікації у нових економічних та технологічних умовах задля забезпечення чіткої взаємодії всіх напрямів економічного, наукового та розвитку як окремих країн, і у глобальному масштабі.

Комп'ютери у суспільстві взяли він значну частину робіт, що з інформацією. За історичними мірками комп'ютерні технології обробки інформації ще дуже молоді і перебувають на початку свого розвитку. Комп'ютерні технології сьогодні перетворять чи витісняють старі технології обробки інформації.

2. «Час – події – люди»

Розглянемо історію розвитку обчислювальних засобів та методів «в особах» та об'єктах (табл.1).

Таблиця 1. Основні події історії розвитку обчислювальних методів, приладів, автоматів і машин

Джон Непер	Шотландець Джон Непер в 1614 р. опублікував «Опис дивовижних таблиць логарифмів». Він виявив, що сума логарифму чисел а і b дорівнює логарифму добутку цих чисел. Тому дія множення полягала у простій операції складання. Також ним розроблено інструмент перемноження чисел – «кісточки Непера». Він складався з набору сегментованих стриженьків, які можна було розташовувати таким чином, що, складаючи числа прилеглих один до одного по горизонталі сегментах, отримували результат їх множення. «Кістячки Непера» незабаром були витіснені іншими обчислювальними пристроями (переважно механічного типу). Таблиці Непера, розрахунок яких вимагав дуже багато часу, були пізніше «вбудовані» у зручний пристрій, що прискорює процес обчислення, - логарифмічну лінійку (Р. Біссакар, кінець 1620)
Вільгельм Шіккард	Вважалося, що першу механічну лічильну машину винайшов великий французький математик і фізик Б. Паскаль у 1642 р. Однак у 1957 р. Ф. Гаммер (ФРН, директор Кеплеровського) наукового центру) виявив докази створення механічної, обчислювальної машини приблизно за два десятиліття до винаходу Паскаля Вільгельм Шиккард. Він назвав її «годинник для рахунку». Машина призначалася для виконання чотирьох арифметичних дій і складалася з елементів: підсумовуючий пристрій; розмножувальний пристрій; механізм для проміжних результатів Підсумовуючий пристрій складався із зубчастих передач і представляв найпростішу форму арифмометра. Запропонована схема механічного рахунку вважається класичною. Однак цю просту і ефективну схемудовелося винаходити заново, оскільки відомості про машину Шиккарда не стали загальним надбанням
Блез Паскаль	У 1642 р., коли Паскалю було 19 років, було виготовлено першу діюча модельпідсумовує машини. Через кілька років Блез Паскаль створив механічну підсумовуючу машину («паскалина»), яка дозволяла складати числа в десятковій системі числення. У цій машині цифри шестизначного числа задавалися шляхом відповідних поворотів дисків (колесиків) із цифровими поділами, результат операції можна було прочитати у шести віконцях – по одному на кожну цифру. Диск одиниць був із диском десятків, диск десятків - з диском сотень тощо. буд. Інші операції виконували з допомогою досить незручної процедури повторних додавань, й у полягав основний недолік «паскалини». Загалом приблизно за десятиліття він побудував понад 50 різних варіантів машини. Винайдений Паскалем принцип зв'язаних коліс став основою, де будувалася більшість обчислювальних пристроїв протягом наступних трьох століть
Готфрід Вільгельм Лейбніц	У 1672 р., перебуваючи в Парижі, Лейбніц познайомився з голландським математиком та астрономом Християном Гюйгенсом. Бачачи, як багато обчислень доводиться робити астроному, Лейбніц вирішив винайти механічний пристрій для розрахунків. У 1673 р. завершив створення механічного калькулятора. Розвивши ідеї Паскаля, Лейбніц використав операцію зсуву для порозрядного множення чисел. Додавання вироблялося на ньому по суті так само, як і на «паска-ліні», однак Лейбніц включив у конструкцію рухому частину (прообраз рухомої каретки майбутніх настільних калькуляторів) і ручку, за допомогою якої можна було крутити ступінчасте колесо або - в наступних варіантах машини - циліндри, розташовані всередині апарату
Жозеф-Марі Жаккар	Розвиток обчислювальних пристроїв пов'язані з появою перфораційних карт та його застосуванням. Поява перфораційних карт пов'язане з ткацьким виробництвом. У 1804 р. інженер Жозеф-Марі Жаккар побудував повністю автоматизований верстат (верстат Жаккара), здатний відтворювати найскладніші візерунки. Робота верстата програмувалася за допомогою колоди перфокарт, кожна з яких управляла одним ходом човника. Перехід до нового малюнку відбувався заміною колоди перфокарт
Чарльз Беббідж (1791-1871)	Він виявив похибки у таблицях логарифмів Непера, якими широко користувалися під час обчислень астрономи, математики, штурмани далекого плавання. У 1821 р. приступив до розробки своєї обчислювальної машини, яка б допомогла виконати більш точні обчислення. У 1822 р. була побудована різницева машина (пробна модель), здатна розраховувати та друкувати великі математичні таблиці. Це був дуже складний, великий пристрій і призначався для автоматичного обчислення логарифмів. p align="justify"> Робота моделі грунтувалася на принципі, відомому в математиці як «метод кінцевих різниць»: при обчисленні многочленів використовується тільки операція складання і не виконується множення і поділ, які значно важче піддаються автоматизації. Надалі він дійшов ідеї створення потужнішої - аналітичної машини. Вона не просто мала вирішувати математичні завдання певного типу, а виконувати різноманітні обчислювальні операції відповідно до інструкцій, що задаються оператором. За задумом це не що інше, як перший універсальний програмований комп'ютер. Аналітична машина у своєму складі повинна була мати такі компоненти, як «млин» (арифметичний пристрій із сучасної термінології) та «склад» (пам'ять). Інструкції (команди) вводилися в аналітичну машину за допомогою перфокарт (використовувала ідея програмного управлінняЖаккара за допомогою перфокарт). Шведський видавець, винахідник та перекладач Пер Георг Шойц скориставшись порадами Беббеджа, побудував видозмінений варіант цієї машини. У 1855 р. машина Шойца була удостоєна золотої медалі на Всесвітній виставці у Парижі. Надалі один із принципів, що лежать в основі ідеї аналітичної машини, - використання перфокарт - знайшов втілення в статистичному табуляторі, побудованому американцем Германом Холлерітом (для прискорення обробки результатів перепису населення США в 1890 р.)
Огаста Ада Байрон (графиня Лавлейс)	Графіня Огаста Ада Лавлейс, дочка поета Байрона, разом із Ч. Беббиджем працювала над створенням програм з його рахункових машин. Її роботи в цій галузі були опубліковані в 1843 р. Однак на той час вважалося непристойним для жінки видавати свої твори під повним ім'ям, і Лавлейс поставила на титул тільки свої ініціали. У матеріалах Беббіджа та коментарях Лавлейс намічені такі поняття, як «підпрограма» та «бібліотека підпрограм», «модифікація команд» та «індексний регістр», які стали вживатися лише в 50-х роках. XX ст. Сам термін «бібліотека» було введено Беббіджем, а терміни «робочий осередок» та «цикл» запропонувала А. Лавлейс. «Можна з повною підставою сказати, що аналітична машина так само плете алгебраїчні візерунки, як ткацький верстат Жак-кара відтворює квіти та листя», - писала графиня Лавлейс. Вона фактично була першою програмісткою (на її честь була названа мова програмування Ада)
Джордж Буль	Дж. Буль по праву вважається батьком математичної логіки. Його ім'ям названо розділ математичної логіки - булева алгебра. У 1847 р. написав статтю "Математичний аналіз логіки". У 1854 р. Буль розвинув свої ідеї на роботі під назвою «Дослідження законів мислення». Ці праці внесли революційні зміни у логіку як науку. Дж. Буль винайшов своєрідну алгебру - систему позначень і правил, що застосовується до всіляких об'єктів, від чисел та букв до речень. Користуючись цією системою, Буль міг закодувати висловлювання (затвердження) за допомогою своєї мови, а потім маніпулювати ними подібно до того, як у математиці маніпулюють звичайними числами. Три основні операції системи - це І, АБО і НЕ
Пафнутий Львович Чебишев	Ним було розроблено теорію машин і механізмів, написано низку робіт, присвячених синтезу шарнірних механізмів. Серед численних винайдених ним механізмів є кілька моделей арифмометрів, перша з яких була сконструйована не пізніше 1876 Арифмометр Чебишева для того часу був однією з оригінальних обчислювальних машин. У своїх конструкціях Чебишев запропонував принцип безперервної передачі десятків та автоматичний перехід каретки з розряду на розряд при множенні. Обидва ці винаходи увійшли в широку практику в 30-ті роки. XX ст. у зв'язку із застосуванням електроприводу та розповсюдженням напівавтоматичних та автоматичних клавішних обчислювальних машин. З появою цих та інших винаходів стало можливо значно збільшити швидкість роботи механічних лічильних пристроїв.
Олексій Миколайович Крилов (1863-1945)	Російський кораблебудівник, механік, математик, академік АН СРСР. У 1904 р. він запропонував конструкцію машини для інтегрування звичайних диференціальних рівнянь. У 1912 р. така машина була збудована. Це була перша інтегруюча машина безперервної дії, що дозволяє вирішувати диференціальні рівняння до четвертого порядку
Вільгодт Теофіл Однер	Виходець зі Швеції Вільгодт Теофіл Однер 1869 р. приїхав до Петербурга. Деякий час він працював на заводі "Російський дизель" на Виборзькій стороні, на якому в 1874 р. був виготовлений перший зразок його арифмометра. Створені з урахуванням ступінчастих валиків Лейбніца перші серійні арифмометри мали великі розміри насамперед оскільки кожен розряд треба було виділяти окремий валик. Однер замість ступінчастих валиків застосував більш досконалі та компактні зубчасті колеса зі змінним числом зубців - колеса Однера. У 1890 р. Однер отримує патент на випуск арифмометрів і цього ж року було продано 500 арифмометрів (дуже велика кількість на ті часи). Арифмометри в Росії називалися: "Арифмометр Однера", "Оригінал-Однер", "Арифмометр системи Однер" та ін. У Росії до 1917 було випущено приблизно 23 тис. арифмометрів Однера. Після революції виробництво арифмометрів було налагоджено Сущевським. механічний заводім. Ф.Е.Дзержинського у Москві. З 1931 р. вони стали називатися арифмометри Фелікс. Далі в нашій країні були створені моделі арифмометрів Однера з клавішним введенням та електроприводом
Герман Холлеріт (1860-1929)	Після закінчення Колумбійського університету вступає на роботу до контори з перепису населення у Вашингтоні. У цей час США приступили до виключно трудомісткої (що тривала сім з половиною років) ручної обробки даних, зібраних під час перепису населення в 1880 р. До 1890 р. Холлеріт завершив розробку системи табуляції на основі застосування перфокарт. На кожній карті було 12 рядів, у кожному з яких можна було пробити по 20 отворів, вони відповідали таким даним, як вік, стать, місце народження, кількість дітей, сімейний стан та інші відомості, включені до запитання перепису. Вміст заповнених формулярів переносилося на карти шляхом перфорування. Перфокарти завантажувалися в спеціальні пристрої, з'єднані з табуляційною машиною, де вони нанизувалися на ряди тонких голок, по одній голці на кожну з 240 позицій на карті. Коли голка потрапляла в отвір, вона замикала контакт у відповідному електричному ланцюзі машини. Повний статистичний аналіз результатів зайняв два з половиною роки (втричі швидше порівняно з попереднім переписом). Згодом Холлеріт організував фірму Computer Tabulating Recording (CTR). Молодий комівояжер цієї компанії Том Вотсон першим побачив потенційну прибутковість продажу рахункових машин американським бізнесменам на основі перфокарт. Пізніше він очолив компанію і в 1924 р. перейменував її на корпорацію «International Business Machines» (IBM)
Ванневар Буш	У 1930 р. збудував механічний обчислювальний пристрій - диференціальний аналізатор. Це була машина, де можна було вирішувати складні диференціальні рівняння. Однак вона мала багато серйозних недоліків, перш за все, гігантськими розмірами. Механічний аналізатор Буша був складною системою валиків, шестеренок і дротів, з'єднаних у серію великих блоків, які займали цілу кімнату. При постановці завдання машині оператор повинен був вручну підбирати безліч шестеренкових передач. На це йшло зазвичай 2-3 дні. Пізніше В. Буш запропонував прототип сучасного гіпертексту – проект МЕМЕХ (MEMory EXtention – розширення пам'яті) як автоматизоване бюро, в якому людина зберігала б свої книги, записи, будь-яку отримувану ним інформацію таким чином, щоб у будь-який момент скористатися нею з максимальною швидкістю та зручністю . Фактично це повинен був бути складний пристрій, з клавіатурою і прозорими екранами, на які проектувалися тексти і зображення, що зберігаються на мікрофільмах. У МЕХІВ встановлювалися б логічні та асоціативні зв'язки між будь-якими двома блоками інформації. В ідеалі йдеться про величезну бібліотеку, універсальну інформаційної бази
Джон Вінсент Атанасофф	Професор фізики, автор першого проекту цифрової обчислювальної машини з урахуванням двійкової, а чи не десяткової системи числення. Простота двійкової системи числення разом із простотою фізичного уявлення двох символів (0, 1) замість десяти (0, 1,..., 9) в електричних схемах комп'ютера переважувала незручності, пов'язані з необхідністю переведення з двійкової системи в десяткову і назад. Крім того, застосування двійкової системи числення сприяло зменшенню розмірів обчислювальної машини та знизила її собівартість. У 1939 р. Атанасофф побудував модель пристрою і почав шукати фінансову допомогудля продовження роботи. Машина Атанасоффа була практично готова у грудні 1941 р., але перебувала у розібраному вигляді. У зв'язку з початком Другої світової війни усі роботи щодо реалізації цього проекту припинилися. Лише 1973 р. пріоритет Атанасоффа як автора першого проекту такої архітектури обчислювальної машини було підтверджено рішенням федерального суду США.
Говард Айкен	У 1937 р. Г. Айкен запропонував проект великої лічильної машини та шукав людей, згодних профінансувати цю ідею. Спонсором виступив Томас Уотсон, президент корпорації IBM: його внесок у проект становив близько 500 тис. доларів США. Проектування нової машини "Марк-1", заснованої на електромеханічних реле, почалося в 1939 р. в лабораторіях Нью-Йоркської філії IBM і тривало до 1944 р. Готовий комп'ютер містив близько 750 тис. деталей і важив 35 т. Машина оперувала двійковими числами до 23 розрядів та перемножувала два числа максимальної розрядності приблизно за 4 с. Оскільки створення «Марк-1» тривало досить довго, пальма першості дісталася не йому, а релейному двійковому комп'ютеру Z3 Конрада Цузе, побудованому в 1941 р. Варто зазначити, що машина Z3 була значно меншою за машину Айкена і до того ж дешевше у виробництві
Конрад Цузе	У 1934 р., будучи студентом технічного вузу (в Берліні), не маючи жодного уявлення про роботи Ч. Беббіджа, К. Цузе почав розробляти універсальну обчислювальну машину, багато в чому подібну до аналітичної машини Беббіджа. У 1938 р. він завершив будівництво машини, що займала площу 4 кв. м., названу Z1 (німецькою його прізвище пишеться як Zuse). Це була повністю електромеханічна програмована цифрова машина. Вона мала клавіатуру для введення умов. Результати обчислень висвічувалися на панелі з безліччю маленьких лампочок. Її відновлена ​​версія зберігається у музеї Verker und Technik у Берліні. Саме Z1 у Німеччині називають першим у світі комп'ютером. Пізніше Цузе почав кодувати інструкції для машини, пробиваючи отвори у використаній 35-міліметровій фотоплівці. Машина, яка працювала перфорованою стрічкою, одержала назву Z2. У 1941 р. Цузе побудував програмно-керовану машину, засновану на двійковій системі числення - Z3. Ця машина за багатьма своїми характеристиками перевершувала інші машини, побудовані незалежно та паралельно інших країнах. У 1942 р. Цузе разом із австрійським інженером-електриком Хельмутом Шрайером запропонували створити комп'ютер принципово нового типу - на вакуумних електронних лампах. Ця машина повинна була працювати в тисячу разів швидше, ніж будь-яка з машин, які були на той час у Німеччині. Говорячи про потенційні сфери застосування швидкодіючого комп'ютера, Цузе та Шрайєр відзначали можливість його використання для розшифрування закодованих повідомлень (такі розробки вже велися в різних країнах)
Алан Тьюрінг	Англійський математик, дав математичне визначення алгоритму через побудову, названу машиною Тьюринга. У період Другої світової війни німці використовували апарат Enigma для шифрування повідомлень. Без ключа та схеми комутації (німці їх змінювали тричі на день) розшифрувати повідомлення було неможливо. З метою розкриття секрету британська розвідка зібрала групу блискучих та кілька ексцентричних вчених. Серед них був математик Алан Тьюрінг. Наприкінці 1943 р. група зуміла побудувати потужну машину (замість електромеханічних реле у ній застосовувалися близько 2000 електронних вакуумних ламп). Машину назвали "Колос". Перехоплені повідомлення кодувалися, наносилися на перфострічку та вводилися на згадку про машини. Стрічка вводилася за допомогою фотоелектричного пристрою для читання зі швидкістю 5000 символів в секунду. Машина мала п'ять таких пристроїв для зчитування. У процесі пошуку відповідності (розшифровки) машина зіставляла зашифроване повідомлення з відомими кодами «Enigma» (за алгоритмом роботи машини Тьюринга). Робота групи досі залишається засекреченою. Про роль Тьюринга в роботі групи можна судити з наступного висловлювання члена цієї групи математика І. Дж. Гуда: «Я не хочу сказати, що ми виграли війну завдяки Тьюрингу, але беру на себе сміливість сказати, що без нього ми могли б її програти ». Машина «Колос» була лампова (великий крок уперед у розвитку обчислювальної техніки) та спеціалізована (розшифрування секретних кодів)
Джон Моучлі Преспер Екерт (нар. 1919)	Першою ЕОМ вважається машина ЕНІАК (ENIAC, Electronic Numerial Integrator and Computer – електронний цифровий інтегратор та обчислювач). Її автори, американські вчені Дж. Моучлі та Преспер Екерт, працювали над нею з 1943 по 1945 роки. Вона призначалася до розрахунку траєкторій польотів снарядів, і була найскладніше для середини XX в. інженерна споруда завдовжки понад 30 м, об'ємом 85 куб. м, масою 30 т. В ЕНІАК були використані 18 тис. електронних ламп, 1500 реле, машина споживала близько 150 кВт. Далі виникла ідея створення машини з програмним забезпеченням, що зберігається в пам'яті машини, що змінило б принципи організації обчислень та підготувало ґрунт для появи сучасних мов програмування (ЕДВАК – Електронний Автоматичний Обчислювач з дискретними змінними, EDVAC – Electronic Discret Variable Automatic Computer). Ця машина була створена в 1950 р. У більш ємній внутрішній пам'яті містилися і дані, і програма. Програми записувалися електронним способому спеціальних пристроях – лініях затримки. Найголовніше було те, що в ЕДВАК дані кодувалися не в десятковій системі, а в двійковій (скоротилася кількість електронних ламп, що використовуються). Дж. Моучлі та П. Екерт після створення своєї власної компанії поставили за мету створити універсальний комп'ютер для широкого комерційного застосування – ЮНІВАК (UNIVAC, Universal Automatic Computer – універсальний автоматичний комп'ютер). Приблизно за рік до першого
ЕНІАК	ЮНІВАК вступив в експлуатацію в Бюро перепису населення в США, партнери опинилися у тяжкому фінансовому становищіі змушені були продати свою компанію фірмі "Ремінгтон Ренд". Однак ЮНІВАК не став першим комерційним комп'ютером. Ним стала машина ЛЕО (LEO, Lyons" Bectronic Office), яка застосовувалася в Англії для розрахунку зарплати працівникам чайних магазинів (фірма «Лайонс»). У 1973 р. федеральний суд США визнав їх авторські права на винахід електронного цифрового комп'ютера недійсними, а ідеї - запозиченими у Дж. Атанасоффа
Джон фон Нейман (1903-1957)	Працюючи у групі Дж. Мочлі та П. Екерта, фон Нейман підготував звіт – «Попередня доповідь про машину ЕДВАК», у якій узагальнив плани роботи над машиною. Це була перша робота з цифрових електронних комп'ютерів, з якою познайомилися певні кола наукової громадськості (з міркувань секретності роботи у цій галузі не публікувалися). З цього моменту комп'ютер був визнаний об'єктом, який представляв науковий інтерес. У своїй доповіді фон Нейман виділив та детально описав п'ять ключових компонентівте, що нині називають «архітектурою фон Неймана» сучасного комп'ютера. У нашій країні незалежно від фон Неймана були сформульовані детальніші та повніші принципи побудови електронних цифрових обчислювальних машин (Сергій Олексійович Лебедєв)
Сергій Олексійович Лебедєв	У 1946 р. С. А. Лебедєв стає директором інституту електротехніки та організує у його складі свою лабораторію моделювання та регулювання. У 1948 р. З. А. Лебедєв орієнтував свою лабораторію створення МЭСМ (Мала електронна рахункова машина). МЕСМ була спочатку задумана як модель (перша буква в абревіатурі МЕСМ) Великої електронної лічильної машини (БЕСМ). Однак у процесі її створення стала очевидною доцільність перетворення її на малу ЕОМ. Через засекреченість робіт, що проводяться в галузі обчислювальної техніки, відповідних публікацій у відкритого друкуне було. Основи побудови ЕОМ, розроблені С. А. Лебедєвим незалежно від Дж. фон Неймана, полягають у наступному: 1) до складу ЕОМ повинні входити пристрої арифметики, пам'яті, введення-виведення інформації, управління; 2) програма обчислень кодується і зберігається в пам'яті подібно до числах; 3) для кодування чисел та команд слід використовувати двійкову систему числення; 4) обчислення повинні здійснюватися автоматично на основі програми, що зберігається в пам'яті, і операцій над командами; 5) крім арифметичних операцій вводяться також логічні - порівняння, умовного та безумовного переходів, кон'юнкція, диз'юнкція, заперечення; 6) пам'ять будується за ієрархічним принципом; 7) для обчислень використовуються чисельні методи розв'язання задач. 25 грудня 1951 р. МЕСМ було прийнято в експлуатацію. Це була перша в СРСР швидкодіюча електронна цифрова машина. У 1948 р. створюється Інститут точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМ та ВТ) АН СРСР, якому уряд доручив розробку нових засобів обчислювальної техніки та С. А. Лебедєв запрошується завідувати лабораторією № 1 (1951 р). Коли БЭСМ була готова (1953), вона анітрохи не поступалася новітнім американським зразкам. З 1953 р. до кінця свого життя С. А. Лебедєв був директором ІТМ та ВТ АН СРСР, обраний дійсним членом АН СРСР та очолив роботи зі створення кількох поколінь ЕОМ. На початку 60-х років. створюється перша ЕОМ із серії великих електронних рахункових машин (БЕСМ) – БХМ-1. При створенні БЕСМ-1 було застосовано оригінальні наукові та конструкторські рішення. Завдяки цьому вона була тоді найпродуктивнішою машиною в Європі (8-10 тисяч операцій на секунду) та однією з найкращих у світі. Під керівництвом С. А. Лебедєва були створені та впроваджені у виробництво ще дві лампові ЕОМ – БЕСМ-2 та М-20. У 60-х роках. були створені напівпровідникові варіанти М-20: М-220 та М-222, а також БЕСМ-ЗМ та БЕСМ-4. При проектуванні БЭСМ-6 вперше було застосовано метод попереднього імітаційного моделювання (здавання в експлуатацію було здійснено 1967 р.). С. А. Лебедєв одним із перших зрозумів величезне значення спільної роботиматематиків та інженерів у створенні обчислювальних систем. З ініціативи С. А. Лебедєва всі схеми БЭСМ-6 були записані формулами булевої алгебри. Це відкрило широкі можливості для автоматизації проектування та підготовки монтажної та виробничої документації
IBM	Неможливо пропустити ключовий етап у розвитку обчислювальних засобів та методів, пов'язаних із діяльністю фірми IBM. Історично перші ЕОМ класичної структури та складу - Computer Installation System/360 (фірмове найменування - "Обчислювальна установка системи 360", надалі відома як просто IBM/360) були випущені в 1964 р., і з наступними модифікаціями (IBM/370, /375) поставлялися до середини 80-х рр., коли під впливом мікроЕОМ (ПК) почали поступово сходити зі сцени. ЕОМ цієї серії послужили основою для розробки в СРСР та країнах-членах РЕВ так званої Єдиної системи ЕОМ (ЄС ЕОМ), які протягом кількох десятиліть були основою вітчизняної комп'ютеризації.
ЄС 1045	Машини включали такі компоненти: Центральний процесор (32-розрядний) із двоадресною системою команд; Головну (оперативну) пам'ять (від 128 Кб до 2 Мб); Накопичувачі на магнітних дисках (НМД, МД) зі змінними пакетами дисків (наприклад, IBM-2314 - 7,25 Мбайт, ШМ-2311 -29 Мбайт, IBM 3330 - 100 Мбайт), аналогічні (іноді сумісні) пристрої відомі і для інших вищезгаданих серій; Накопичувачі на магнітних стрічках (НМЛ, МЛ) котушкового типу, ширина стрічки 0,5 дюйма, довжина від 2400 футів (720 м) і менше (зазвичай 360 і 180 м), щільність запису від 256 байт на дюйм (звичайна) 2-8 разів (підвищена). Відповідно робоча ємність накопичувача визначалася розміром котушки та щільністю запису та досягала 160 Мбайт на бобіну МЛ; Пристрої друку - рядкові друкуючі пристрої барабанного типу, з фіксованим (зазвичай 64 або 128 знаків) набором символів, що включають прописну латиницю і кирилицю (або прописну та малий латиницю) і стандартне безліч службових символів; виведення інформації здійснювалося на паперову стрічку шириною 42 або 21 см зі швидкістю до 20 рядків/с; Термінальні пристрої (відеотермінали, а спочатку електричні друкарські машинки), призначені для інтерактивної взаємодії з користувачем (IBM 3270, DEC VT-100 та ін.), що підключаються до системи для виконання функцій управління обчислювальним процесом (консоль оператора - 1 -2 шт. на ЕОМ) та інтерактивного налагодження програм та обробки даних ( термінал користувача – від 4 до 64 шт. Перелічені стандартні набори пристроїв ЕОМ 60-80-х років. та їх характеристики наведені тут як історична довідка для читача, який може їх самостійно оцінити, порівнявши із сучасними та відомими йому даними. Фірмою IBM була запропонована як оболонка ЕОМ IBM/360 перша функціонально повноцінна ОС - OS/360. Розробка та впровадження ОС дозволили розмежувати функції операторів, адміністраторів, програмістів, користувачів, а також суттєво (а десятки та сотні разів) підвищити продуктивність ЕОМ та ступінь завантаження технічних засобів. Версії OS/360/370/375 - MFT (мультипрограмування з фіксованою кількістю завдань), MW (зі змінною кількістю завдань), SVS (система з віртуальною пам'яттю), SVM (система віртуальних машин) - послідовно змінювали один одного і багато в чому визначили сучасні уявлення про роль ОС
Білл Гейтс і Пол Аллен	У 1974 р. фірма Intel розробила перший універсальний 8-розрядний мікропроцесор 8080 із 4500 транзисторами. Едвард Роберте, молодий офіцер ВПС США, інженер-електронщик, побудував на базі процесора 8080 мікрокомп'ютер Альтаїр, який мав величезний комерційний успіх, що продавався поштою і широко використовувався для домашнього застосування. У 1975 р. молодий програміст Пол Аллен та студент Гарвардського університету Білл Гейтс реалізували для Альтаїра мову Бейсік. Згодом вони започаткували фірму Майкрософт (Microsoft).
Стівен Пол Джобс та Стівен Возняк	У 1976 р. студенти Стів Возняк та Стів Джобс, влаштувавши майстерню в гаражі, реалізували комп'ютер Apple-1, започаткувавши корпорацію Apple. 1983 р. - корпорація Apple Computers побудувала персональний комп'ютер Lisa – перший офісний комп'ютер, керований маніпулятором «миша». У 2001 році Стівен Возняк заснував компанію «Wheels Of Zeus» для створення бездротової GPS технології. 2001 – Стів Джобс представив перший плеєр iPod. 2006 – Apple представила перший ноутбук на базі процесорів Intel. 2008 - Apple представила найтонший ноутбук у світі, який отримав назву MacBook Air.

3. Класи обчислювальних машин

Сферам застосування та методам використання (а також розмірам та обчислювальної потужності).

Фізичне подання оброблюваної інформації

Тут виділяють аналогові (безперервної дії); цифрові (дискретні дії); гібридні (на окремих етапах обробки використовуються різні способифізичного представлення даних).

АВМ - аналогові обчислювальні машини, або обчислювальні машини безперервної дії, працюють з інформацією, представленою в безперервній (аналоговій) формі, тобто у вигляді безперервного ряду значень будь-якої фізичної величини (найчастіше електричної напруги):

ЦВМ - цифрові обчислювальні машини, або обчислювальні машини дискретної дії, працюють з інформацією, поданою в дискретній, а точніше, цифровій формі. У силу універсальності цифрової форми подання інформації ЕОМ є універсальним засобом обробки даних.

ГВМ - гібридні обчислювальні машини, або обчислювальні машини комбінованої дії, працюють з інформацією, представленою і в цифровій, і аналоговій формі. Вони поєднують у собі переваги АВМ та ЦВМ. ГВМ доцільно використовуватиме вирішення завдань управління складними швидкодіючими технічними комплексами.

Покоління ЕОМ

Ідея ділити машини на покоління викликана до життя тим, що за час короткої історії свого розвитку комп'ютерна техніка зробила велику еволюцію як у сенсі елементної бази (лампи, транзистори, мікросхеми та ін), так і в сенсі зміни її структури, появи нових можливостей розширення областей застосування та характеру використання (табл. 2.).

Таблиця 2

Етапи розвитку комп'ютерних інформаційних технологій

Параметр	Період, роки
	50-ті	60-ті	70-ті	80-ті	Справжнє
Ціль використання комп'ютера	Науково-технічні розрахунки	Технічні та економічні		Управління, надання інформації	мунікації, інформація ційне обслуговування
Режим роботи комп'ютера	Однопрограмний	Пакетна обробка	Поділ часу	Персональна робота	Мережева обробка
Інтеграція даних	Низька	Середня	Висока	Дуже висока
Розташування користувача	Машинний зал	Окреме приміщення	Термінальний зал	Робочий стіл	вільне мобільне
Тип користувача	Інженери-програмісти	сіональні програм	Програмісти	Користувачі із загальною комп'ютерною підготовкою	Мало навчені користь
Тип діалогу	Робота за пультом комп'ютера	Обмін перфоно-сітелями та машино-грамами	Інтерактивний (через клавіатуру та екран)	Інтерактивний з жорстким меню	активний екранний типу «питання - відповідь»

До першого покоління зазвичай відносять машини, створені межі 50-х гг. і що базуються на електронних лампах. Ці комп'ютери були величезними, незручними та надто дорогими машинами, які могли придбати лише великі корпорації та уряди. Лампи споживали значну кількість електроенергії та виділяли багато тепла (рис. 1.).

Набір команд був обмежений, схеми арифметико-логічного пристрою та пристрої керування досить прості, програмне забезпечення практично не було. Показники обсягу оперативної пам'яті та швидкодії були низькими. Для введення-виведення використовувалися перфострічки, перфокарти, магнітні стрічки та друкувальні пристрої. Швидкодія близько 10-20 тис. операцій на секунду.

Програми цих машин писалися мовою конкретної машини. Математик, що склав програму, сідав за пульт керування машини, вводив та налагоджував програми та виробляв за ними рахунок. Процес налагодження був досить тривалим за часом.

Незважаючи на обмеженість можливостей, ці машини дозволили виконати найскладніші розрахунки, необхідні для прогнозування погоди, вирішення завдань. атомної енергетикита ін.

Досвід використання машин першого покоління показав, що існує величезний розрив між часом, що витрачається на розробку програм, та часом рахунку. Ці проблеми почали долати шляхом інтенсивної розробки засобів автоматизації програмування, створення систем обслуговуючих програм, що спрощують роботу на машині та збільшують ефективність її використання. Це, у свою чергу, потребувало значних змін у структурі комп'ютерів, спрямованих на те, щоб наблизити її до вимог, які виникли з досвіду експлуатації комп'ютерів.

У жовтні 1945 року у США було створено перший комп'ютер ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator – електронний числовий інтегратор і обчислювач).

Вітчизняні машинипершого покоління: МЕСМ (мала електронна лічильна машина), БЭСМ, Стріла, Урал, М-20.

Друге покоління комп'ютерної техніки- Машини, сконструйовані в 1955-65 гг. Характеризуються використанням як електронних ламп, і дискретних транзисторних логічних елементів (рис. 2). Їхня оперативна пам'ять була побудована на магнітних сердечниках. У цей час став розширюватися діапазон обладнання вводу-виводу, що застосовується, з'явилися високопродуктивні пристрої для роботи з магнітними стрічками (НМЛ), магнітні барабани (НМБ) і перші магнітні диски (табл. 2.).

Ці машини характеризуються швидкодією до сотень тисяч операцій на секунду, ємністю пам'яті - кілька десятків тисяч слів.

З'являються мови високого рівня, засоби яких допускають опис всієї необхідної послідовності обчислювальних дій у наочному вигляді, що легко сприймається.

Програма, написана алгоритмічною мовою, незрозуміла комп'ютеру, який сприймає лише мову своїх команд. Тому спеціальні програми, які називаються трансляторами, перекладають програму з мови високого рівня машинною мовою.

З'явився широкий набір бібліотечних програм для вирішення різноманітних завдань, а також моніторні системи, що управляють режимом трансляції та виконання програм, з яких надалі виросли сучасні операційні системи.

Операційна система - найважливіша частина програмного забезпечення комп'ютера, призначена для автоматизації планування та організації процесу обробки програм, вводу-ви вода та управління даними, розподілу ресурсів, підготовки та налагодження програм, інших допоміжних операцій обслуговування.

Машинам другого покоління була властива програмна несумісність, яка ускладнювала організацію великих інформаційних систем. Тому в середині 60-х років. намітився перехід до створення комп'ютерів, програмно сумісних та побудованих на мікроелектронній технологічній базі.

Найвищим досягненням вітчизняної обчислювальної техніки, створеної колективом С.А. Лебедєва стала розробка 1966 року напівпровідникової ЕОМ БЭСМ-6 з продуктивністю 1 млн. операцій на секунду.

Машини третього покоління - це сімейства машин із єдиною архітектурою, тобто програмно сумісних. Як елементну базу в них використовуються інтегральні схеми, які також називаються мікросхемами.

Машини третього покоління з'явилися торік у 60-ті гг. Оскільки процес створення комп'ютерної техніки йшов безперервно, і в ньому брало участь безліч людей. різних країн, які мають справу з рішенням різних проблем, Трудно і марно намагатися встановити, коли «покоління» починалося і закінчувалося. Можливо, найбільш важливим критерієм відмінності машин другого та третього поколінь є критерій, що базується на понятті архітектури.

Машини третього покоління мають розвинуті операційні системи. Вони мають можливості мультипрограмування, т. е. паралельного виконання кількох програм. Багато завдань управління пам'яттю, пристроями та ресурсами стала брати на себе операційна система або безпосередньо сама машина.

Приклади машин третього покоління – сімейства IBM-360, IBM-370, PDP-11, VAX, EC ЕОМ ( Єдина системаЕОМ), РМ ЕОМ (Сімейство малих ЕОМ) та ін.

Швидкодія машин усередині сімейства змінюється від кількох десятків тисяч до мільйонів операцій на секунду. Місткість оперативної пам'яті досягає кількох сотень тисяч слів.

Четверте покоління – це основний контингент сучасної комп'ютерної техніки, розробленої після 70-х років.

Найважливіший у концептуальному відношенні критерій, яким ці комп'ютери можна відокремити від машин третього покоління, у тому, що машини четвертого покоління проектувалися для розрахунку на ефективне використаннясучасних високорівневих мов та спрощення процесу програмування для кінцевого користувача.

В апаратурному відношенні для них характерне широке використання інтегральних схем як елементна база, а також наявність швидкодіючих пристроїв з довільною вибіркою ємністю в десятки мегабайт (рис. 3, б).

З точки зору структури машини цього покоління являють собою багатопроцесорні та багатомашинні комплекси, що використовують загальну пам'ять та загальне поле зовнішніх пристроїв. Швидкодія складає до кількох десятків мільйонів операцій за секунду, ємність оперативної пам'яті близько 1-512 Мбайт.

Їх характерні:

застосування персональних комп'ютерів (ПК);

Телекомунікаційна обробка даних;

Комп'ютерні мережі;

Широке застосування систем керування базами даних;

Елементи інтелектуальної поведінки систем обробки даних та пристроїв.

До ЕОМ четвертого покоління належать ПЕОМ "Електроніка МС 0511" комплекту навчальної обчислювальної техніки КУВТ УКНЦ, а також сучасні IBM - сумісні комп'ютери, на яких ми працюємо.

Відповідно до елементної бази та рівня розвитку програмних засобів виділяють чотири реальні покоління ЕОМ, коротка характеристикаяких наведено у таблиці 3.

Таблиця 3

Покоління ЕОМ

Параметри порівняння	Покоління ЕОМ
	перше	друге	третє	четверте
Період часу	1946 - 1959	1960 - 1969	1970 - 1979	з 1980 р.
Елементна база (для УУ, АЛУ)	Електронні (або електричні) лампи	Напівпровідники (транзистори)	Інтегральні схеми	Великі інтегральні схеми (ВІС)
Основний тип ЕОМ	Великі		Малі (міні)	Мікро
Основні пристрої введення	Пульт, перфокартковий, перфострічковий введення	Додався алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура	Алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура	Кольоровий графічний екран, сканер, клавіатура
Основні пристрої виведення	Алфавітно-цифровий принтер (АЦПУ), перфострічковий висновок		Графобудівник, принтер
Зовнішня пам'ять	Магнітні стрічки, барабани, перфострічки, перфокарти	Додався магнітний диск	Перфострічки, магнітний диск	Магнітні та оптичні диски
Ключові рішення у ПЗ	Універсальні мови програмування, транслятори	Пакетні операційні системи, що оптимізують транслятори	Інтерактивні операційні системи, структуровані мови програмування	Дружність ПЗ, мережеві операційні системи
Режим роботи ЕОМ	Однопрограмний	Пакетний	Поділ часу	Персональна робота та мережева обробка даних
Ціль використання ЕОМ	Науково-технічні розрахунки	Технічні та економічні розрахунки	Управління та економічні розрахунки	Телекомунікації, інформаційне обслуговування

Таблиця 4

Основні характеристики вітчизняних ЕОМ другого покоління

Параметр	Перша черга
	Розданий-2	БЕСМ-4	М-220	Урал-11	Мінськ-22	Урал-16
Адресність	2	3	3	1	2	1
Форма подання даних	З плаваючою комою	З плаваючою комою	З плаваючою комою	ованої комою, символьна	ованої комою, символьна	З плаваючою та фікси ованої комою, символьна
Довжина машинного слова (дв. розр.)	36	45	45	24	37	48
Швидкодія (оп./с)	5 тис.	20 тис.	20 тис.	14-15 тис.	5 тис.	100 тис
ОЗУ, тип, ємність (слів)	товий сердечник 2048	товий сердечник 8192	серцевик 4096-16 384	серцевик 4096-16 384	твій сердечник	сердечник 8192-65 536
ВЗП, тип, ємність (слів)	НМЛ 120 тис.		НМЛ 16 млн	НМЛ 8 млн	НМЛ до 5 млн	НМЛ 12 млн НМБ130тис.

У комп'ютерах п'ятого покоління, ймовірно, має відбутися якісний перехід від обробки даних до обробки знань.

Архітектура комп'ютерів п'ятого покоління міститиме два основні блоки. Один із них - це традиційний комп'ютер, проте позбавлений зв'язку з користувачем. Цей зв'язок здійснює інтелектуальний інтерфейс. Вирішуватиметься також проблема децентралізації обчислень за допомогою комп'ютерних мереж.

Коротко основну концепцію ЕОМ п'ятого покоління можна сформулювати так:

1. Комп'ютери на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторною структурою, які одночасно виконують десятки послідовних інструкцій програми.

2. Комп'ютери з багатьма сотнями паралельно працюючих процесорів, що дозволяють будувати системи обробки даних та знань, ефективні мережеві комп'ютерні системи.

До XVII ст. діяльність суспільства в цілому і кожної людини окремо була спрямована на оволодіння речовиною, тобто є пізнання властивостей речовини та виготовлення спочатку примітивних, а потім все більш складних знарядь праці, аж до механізмів та машин, що дозволяють виготовляти споживчі цінності.

Потім у процесі становлення індустріального суспільства першому плані вийшла проблема оволодіння енергією - спочатку теплової, потім електричної, нарешті, атомної.

Наприкінці XX ст. людство вступило у нову стадію розвитку – стадію побудови інформаційного суспільства.

Наприкінці 60-х років. Д. Белл констатував перетворення індустріального суспільства на інформаційне.

Найважливіше завдання суспільства - відновити канали комунікації у нових економічних та технологічних умовах задля забезпечення чіткої взаємодії всіх напрямів економічного, наукового та розвитку як окремих країн, і у глобальному масштабі.

Сучасний комп'ютер - це універсальний, багатофункціональний, електронний автоматичний пристрій для роботи з інформацією.

У 1642 р., коли Паскалю було 19 років, було виготовлено першу діючу модель підсумовуючої машини.

У 1673 р. Лейбніц винайшов механічний пристрій для розрахунків (механічного калькулятора).

1804 інженер Жозеф-Марі Жаккар побудував повністю автоматизований верстат (верстат Жаккара), здатний відтворювати найскладніші візерунки. Робота верстата програмувалася за допомогою колоди перфокарт, кожна з яких управляла одним ходом човника.

У 1822 р. Ч. Беббіджем було побудовано різницеву машину (пробна модель), здатна розраховувати і друкувати великі математичні таблиці. Надалі він дійшов ідеї створення потужнішої - аналітичної машини. Вона не просто мала вирішувати математичні завдання певного типу, а виконувати різноманітні обчислювальні операції відповідно до інструкцій, що задаються оператором.

Графиня Огаста Ада Лавлейс разом із Ч. Беббиджем працювала над створенням програм з його рахункових машин. Її роботи у цій галузі було опубліковано 1843 р.

Дж. Буль по праву вважається батьком математичної логіки. Його ім'ям названо розділ математичної логіки - булева алгебра. Дж. Буль винайшов своєрідну алгебру - систему позначень і правил, що застосовується до всіляких об'єктів, від чисел та букв до речень (1854 р).

Моделі арифмометрів, перша з яких була сконструйована не пізніше 1876 р. Арифмометр Чебишева на той час був однією з оригінальних обчислювальних машин. У своїх конструкціях Чебишев запропонував принцип безперервної передачі десятків та автоматичний перехід каретки з розряду на розряд при множенні.

Олексій Миколайович Крилов 1904 запропонував конструкцію машини для інтегрування звичайних диференціальних рівнянь. У 1912 р. така машина була збудована.

та інші.

Електронна обчислювальна машина (ЕОМ), комп'ютер - комплекс технічних засобів, призначених для автоматичного оброблення інформації в процесі вирішення обчислювальних і інформаційних завдань.

ЕОМ можна класифікувати за низкою ознак, зокрема:

Фізичного подання оброблюваної інформації;

Поколінь (етапи створення та елементної бази).

Його почали називати арифметико-логічним. Воно стало основним устроєм сучасних комп'ютерів. Отже, два генія XVII століття, встановили перші віхи історія розвитку цифрової обчислювальної техніки. Заслуги У. Лейбніца, проте, не обмежуються створенням " арифметичного приладу " . Починаючи зі студентських років і до кінця життя, він займався дослідженням властивостей двійкової системи.

...) та сучасною технологією, Рівнем розвитку якої багато в чому визначається прогрес у виробництві засобів обчислювальної техніки. Електронно-обчислювальні машини в нашій країні прийнято ділити на покоління. Для комп'ютерної техніки характерна перш за все швидкість зміни поколінь - за її коротку історію розвитку вже встигли змінитись чотири покоління і зараз ми працюємо на комп'ютерах...

Покоління:

I. ЕОМ ел. лампах, швидкодія близько 20000 операцій на секунду, для кожної машини існує мова програмування. ("БЕСМ", "Стріла"). ІІ. У 1960 р. в ЕОМ були застосовані транзистори, винайдені в 1948 р., вони були більш надійні, довговічні, мали велику оперативну пам'ять. 1 транзистор здатний замінити ~40 ел. ламп і працює з більшою швидкістю. Як носії інформації використовувалися магнітні стрічки. ( "Мінськ-2", "Урал-14). ІІІ. У 1964 р. з'явилися перші інтегральні схеми (ІВ), які набули широкого поширення. ІВ – це кристал, площа якого 10 мм2. 1 ІС здатна замінити 1000 транзисторів. 1 кристал - 30-ти тонний "Еніак". З'явилася можливість обробляти паралельно кілька програм. IV. Вперше почали застосовувати великі інтегральні схеми (ВІС), які за потужністю приблизно відповідали 1000 ІС. Це спричинило зниження вартості виробництва комп'ютерів. У 1980 р. центральний процесор невеликий ЕОМ виявилося можливим розмістити на кристалі площею 1/4 дюйма. ("Ілліак", "Ельбрус"). V. Синтезатори, звуки, здатність вести діалог, виконувати команди, що подаються голосом чи дотиком.

Ранні пристрої та пристрої для рахунку

Обчислювальна техніка є найважливішим компонентом процесу обчислень та обробки даних. Першими пристосуваннями для обчислень були лічильні палички. Розвиваючись, ці пристрої ставали складнішими, наприклад, такими як фінікійські глиняні фігурки, також призначені для наочного уявлення кількості предметів, що вважаються. Такими пристосуваннями користувалися торговці та рахівники того часу. Поступово з найпростіших пристроїв для рахунку народжувалися дедалі складніші пристрої: абак (рахунки), логарифмічна лінійка, механічний арифмометр, електронний комп'ютер. Принцип еквівалентності широко використовувався в найпростішому лічильному пристрої Абак або Рахунки. Кількість підрахованих предметів відповідало числу пересунутих кістячок цього інструменту. Порівняно складним пристроєм для рахунку могли бути чётки, що застосовуються на практиці багатьох релігій. Віруючий як на рахунках відраховував на зернах чёток число сказаних молитов, а при "

"Вважаючи годинник" Вільгельма Шикарда

У 1623 році Вільгельм Шикард придумав «Вважаючи годинник» - перший механічний калькулятор, який вмів виконувати чотири арифметичні дії. За цим пішли машини Блеза Паскаля («Паскаліна», 1642) і Готфріда Вільгельма Лейбніца.

Приблизно в 1820 році Charles Xavier Thomas створив перший вдалий, механічний калькулятор, що серійно випускається - Арифмометр Томаса, який міг складати, віднімати, множити і ділити. В основному він був заснований на роботі Лейбніца. Механічні калькулятори, які вважають десяткові числа, використовувалися до 1970-х. Лейбніц також описав двійкову систему числення, центральний інгредієнт усіх сучасних комп'ютерів. Однак аж до 1940-х, багато подальших розробок (включаючи машини Чарльза Беббіджа і навіть ЕНІАК 1945 року) були засновані на складнішій у реалізації десятковій системі.

Перфокарткова система музичного автомату

У 1801 році Жозеф Марі Жаккар розробив ткацький верстат, в якому вишиваний візерунок визначався перфокартами. Серія карток могла бути замінена, і зміна візерунка не вимагала змін у механіці верстата. Це було важливою віхою історія програмування. У 1838 році Чарльз Беббідж перейшов від розробки Різнивної машини до проектування складнішої аналітичної машини, принципи програмування якої безпосередньо сягають перфокарт Жаккара. У 1890 Бюро Перепису США використовувало перфокарти і механізми сортування, розроблені Германом Холлерітом, щоб обробити потік даних десятирічного перепису, переданий під мандат відповідно до Конституції. Компанія Холлеріта зрештою стала ядром IBM. Ця корпорація розвинула технологію перфокарт потужний інструмент для ділової обробки даних і випустила велику лінію спеціалізованого обладнання для їх запису. До 1950 року технологія IBM стала всюдисущою в промисловості та уряді. Багато комп'ютерних рішеннях перфокарти використовувалися до (і після) кінця 1970-х.

1835-1900-ті: Перші програмовані машини

В 1835 Чарльз Беббідж описав свою аналітичну машину. Це був проект комп'ютера загального призначення, із застосуванням перфокарт як носія вхідних даних та програми, а також парового двигуна як джерело енергії. Однією з ключових ідей було використання шестерень для виконання математичних функцій. Стопами Беббиджа, хоч і не знаючи про його ранні роботи, йшов Percy Ludgate, бухгалтер з Дубліна [Ірландія]. Він незалежно спроектував програмований механічний комп'ютер, який він описав у роботі, виданій 1909 року.

1930-і - 1960-і: настільні калькулятори

Арифмометр «Фелікс» - найпоширеніший у СРСР. Випускався у 1929-1978 рр.

1948 року з'явився Curta - невеликий механічний калькулятор, який можна було тримати в одній руці. У 1950-х - 1960-х роках на західному ринку з'явилося кілька марок таких пристроїв. Першим електронним настільним калькулятором був британський ANITA Мк. VII, який використовував дисплей на трубках «Nixie» та 177 мініатюрних тиратронових трубок. У червні 1963 року Friden представив EC-130 із чотирма функціями. Він був повністю на транзисторах, мав 13-цифровий дозвіл на 5-дюймової електронно-променевої трубки, і представлявся фірмою на ринку калькуляторів за ціною 2200$. У модель EC 132 було додано функцію обчислення квадратного кореня та зворотні функції. У 1965 році Wang Laboratories виробив LOCI-2, настільний калькулятор на транзисторах з 10 цифрами, який використовував дисплей на трубках Nixie і міг обчислювати логарифми.

Поява аналогових обчислювачів у передвоєнні роки

Диференціальний аналізатор, Кембридж, 1938 Перед Другою світовою війною механічні та електричні аналогові комп'ютери вважалися найбільш сучасними машинами, і багато хто вважав, що це майбутнє обчислювальної техніки. Аналогові комп'ютери використовували переваги того, що математичні властивості явищ малого масштабу - положення коліс або електрична напруга і струм - подібні до математики інших фізичних явищ, наприклад таких як балістичні траєкторії, інерція, резонанс, перенесення енергії, момент інерції тощо. Вони моделювали ці та інші фізичні явища значеннями електричної напруги та струму.

Перші електромеханічні цифрові комп'ютери

Z-серія Конрада Цузе У 1936 році, працюючи в ізоляції в нацистській Німеччині, Конрад Цузе розпочав роботу над своїм першим обчислювачем серії Z, що має пам'ять та (поки що обмежену) можливість програмування. Створена в основному на механічній основі, але вже на базі двійкової логіки модель Z1, завершена в 1938 році, так і не запрацювала досить надійно, через недостатню точність виконання складових частин. Наступна машина Цузе – Z3, була завершена у 1941 році. Вона була побудована на телефонних реле та працювала цілком задовільно. Тим самим, Z3 стала першим працюючим комп'ютером, керованим програмою. У багатьох відносинах Z3 була подібна до сучасних машин, в ній вперше був представлений ряд нововведень, таких як арифметика з плаваючою комою. Заміна складної у реалізації десяткової системи на двійкову, зробила машини Цузе простішими і, отже, надійнішими; вважається, що це одна з причин того, що Цузе досяг успіху там, де Беббідж зазнав невдачі. Програми Z3 зберігалися на перфорованій плівці. Умовні переходи були відсутні, але у 1990-х було теоретично доведено, що Z3 є універсальним комп'ютером (якщо ігнорувати обмеження розмір фізичної пам'яті). У двох патентах 1936 року Конрад Цузе згадував, що машинні команди можуть зберігатися в тій же пам'яті, що й дані - передбачивши тим самим те, що пізніше стало відомо як архітектура фон Неймана і було вперше реалізовано тільки в 1949 році в британському EDSAC.

Британський «Колос»

Британський Colossus був використаний для злому німецьких шифрів під час Другої світової війни. «Колос» став першим повністю електронним обчислювальним пристроєм. У ньому використовувалася велика кількість електровакуумних ламп, введення інформації виконувалося з перфострічки. «Колос» можна було налаштувати на виконання різних операцій булевої логіки, але він не був тьюрінг-повною машиною. Крім Colossus Mk I було зібрано ще дев'ять моделей Mk II. Інформація про існування цієї машини трималася в секреті до 1970-х років. Вінстон Черчілль особисто підписав наказ про руйнування машини на частини, що не перевищують розміру людської руки. Через свою секретність, «Колос» не згадають у багатьох працях з історії комп'ютерів.

Перше покоління комп'ютерів з архітектурою фон Неймана

Пам'ять на феритових сердечниках. Кожен сердечник – один біт. Першою працюючою машиною з архітектурою фон Неймана став манчестерський Baby - Small-Scale Experimental Machine (Мала експериментальна машина), створений у Манчестерському університеті в 1948 році; в 1949 році за ним пішов комп'ютер Манчестерський Марк I, який вже був повною системою, з трубками Вільямса і магнітним барабаном як пам'ять, а також з індексними регістрів. Іншим претендентом на звання «перший цифровий комп'ютер із програмою, що зберігається» став EDSAC, розроблений і сконструйований в Кембриджському університеті. Він заробив менш ніж через рік після «Baby», він уже міг використовуватися для вирішення реальних проблем. Насправді EDSAC був створений на основі архітектури комп'ютера EDVAC, спадкоємця ENIAC. На відміну від ENIAC, що використовував паралельну обробку, EDVAC мав єдиний обробний блок. Таке рішення було простішим і надійнішим, тому такий варіант ставав першим реалізованим після кожної чергової хвилі мініатюризації. Багато хто вважає, що Манчестерський Марк I/EDSAC/EDVAC стали «Євами», від яких ведуть свою архітектуру майже всі сучасні комп'ютери.

Перший універсальний програмований комп'ютер у континентальній Європі було створено командою вчених під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва з Київського інституту електротехніки СРСР, Україна. ЕОМ МЕСМ (Мала електронна лічильна машина) запрацювала 1950 року. Вона містила близько 6000 електровакуумних ламп та споживала 15 кВт. Машина могла виконувати близько 3000 операцій на секунду. Іншою машиною на той час була австралійська CSIRAC, яка виконала свою першу тестову програму в 1949 році.

У жовтні 1947 року директори компанії Lyons & Company, британської компанії, що володіє мережею магазинів та ресторанів, вирішили взяти активну участь у розвитку комерційної розробки комп'ютерів. Комп'ютер LEO I почав працювати у 1951 році і вперше у світі став регулярно використовуватись для рутинної офісної роботи.

Машина Манчестерського університету стала прототипом для Ferranti Mark I. Першу таку машину було доставлено до університету в лютому 1951 року, і, принаймні, дев'ять інших було продано між 1951 і 1957 роками.

У червні 1951 року UNIVAC 1 було встановлено Бюро перепису населення США. Машина була розроблена в компанії Remington Rand, яка, зрештою, продала 46 таких машин за ціною більш ніж 1 млн $ за кожну. UNIVAC був першим масово виробленим комп'ютером; всі його попередники виготовлялися в одиничному екземплярі. Комп'ютер складався з 5200 електровакуумних ламп і споживав 125 кВт енергії. Використовувалися ртутні лінії затримки, що зберігають 1000 слів пам'яті, кожне 11 десяткових цифр плюс знак (72-бітові слова). На відміну від машин IBM, що оснащуються пристроєм введення з перфокарт, UNIVAC використовував введення з металізованої магнітної стрічки стилю 1930-х, завдяки чому забезпечувалася сумісність із деякими комерційними системами зберігання даних. Іншими комп'ютерами того часу використовувалося високошвидкісне введення з перфострічки та введення/виведення з використанням більш сучасних магнітних стрічок.

Першою радянською серійною ЕОМ стала Стріла, вироблена з 1953 р. на Московському заводі лічильно-аналітичних машин. «Стріла» належить до класу великих універсальних ЕОМ (Мейнфрейм) з триадресною системою команд. ЕОМ мала швидкодію 2000-3000 операцій на секунду. Як зовнішня пам'ять використовувалися два накопичувачі на магнітній стрічці ємністю 200 000 слів, обсяг оперативної пам'яті - 2048 осередків по 43 розряди. Комп'ютер складався з 6200 ламп, 60 000 напівпровідникових діодів та споживав 150 кВт енергії.

У 1955 році Моріс Вілкс винаходить мікропрограмування, принцип, який пізніше широко використовується в мікропроцесорах різних комп'ютерів. Мікропрограмування дозволяє визначати або розширювати базовий набір команд за допомогою вбудованих програм (які мають назву мікропрограма або firmware).

В 1956 IBM вперше продає пристрій для зберігання інформації на магнітних дисках - RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Воно використовує 50 металевих дисків діаметром 24 дюйми, по 100 доріжок з кожного боку. Пристрій зберігав до 5 МБ даних і коштував по 10 000 $ за МБ. (У 2006 році, подібні пристрої зберігання даних – жорсткі диски – коштують близько 0,001$ за Мб.)

1950-і – початок 1960-х: друге покоління

Наступним великим кроком в історії комп'ютерної техніки став винахід транзистора в 1947 році. Вони стали заміною крихким та енергоємним лампам. Про комп'ютери на транзисторах зазвичай говорять як про «друге покоління», яке домінувало у 1950-х та на початку 1960-х. Завдяки транзисторам і друкованим платам було досягнуто значного зменшення розмірів та обсягів споживаної енергії, а також підвищення надійності. Наприклад, IBM 1620 на транзисторах, що стала заміною IBM 650 на лампах, була розміром з офісний стіл. Однак комп'ютери другого покоління, як і раніше, були досить дорогими і тому використовувалися лише університетами, урядами, великими корпораціями.

Комп'ютери другого покоління зазвичай складалися з великої кількості друкованих плат, кожна з яких містила від одного до чотирьох логічних вентилів чи тригерів. Зокрема, IBM Standard Modular System визначала стандарт на такі плати та роз'єми підключення для них. У 1959 році на основі транзисторів IBM випустила мейнфрейм IBM 7090 і машину середнього класу IBM 1401. Остання використовувала перфокарткове введення і стала найпопулярнішим комп'ютером загального призначення на той час: у період 1960-1964 рр. було випущено понад 100 тис. екземплярів цієї машини. У ній використовувалася пам'ять 4000 символів (пізніше збільшена до 16 000 символів). Багато аспектів цього проекту були засновані на бажанні замінити перфокарткові машини, які широко використовувалися починаючи з 1920-х до самого початку 1970-х. У 1960 році IBM випустила транзисторну IBM 1620, спочатку лише перфострічкову, але незабаром оновлену до перфокарт. Модель стала популярна як науковий комп'ютер, було випущено близько 2000 екземплярів. У машині використовувалася пам'ять на магнітних осердях об'ємом до 60 000 десяткових цифр.

У тому ж 1960 році DEC випустила свою першу модель – PDP-1, призначену для використання технічним персоналомв лабораторіях та для досліджень.

У 1961 році Burroughs Corporation випустила B5000, перший двопроцесорний комп'ютер із віртуальною пам'яттю. Іншими унікальними особливостями були стекова архітектура, адресація на основі дескрипторів та відсутність програмування безпосередньо мовою асемблера.

Першими радянськими серійними напівпровідниковими ЕОМ стали «Весна» та «Сніг», що випускаються з 1964 по 1972 рік. Пікова продуктивність ЕОМ «Сніг» становила 300 000 операцій на секунду. Машини виготовлялися з урахуванням транзисторів з тактовою частотою 5 МГц. Усього було випущено 39 ЕОМ.

Найкращою вітчизняною ЕОМ 2-го покоління вважається БЭСМ-6, створена 1966. У архітектурі БЭСМ-6 вперше широко використали принцип суміщення виконання команд (до 14 одноадресних машинних команд могли перебувати різних стадіях виконання). Механізми переривання, захисту пам'яті та інші новаторські рішення дозволили використовувати БЭСМ-6 у мультипрограмному режимі та режимі розподілу часу. ЕОМ мала 128 Кб оперативної пам'яті на феритових сердечниках та зовнішню пам'яті на магнітних барабанах та стрічці. БЕСМ-6 працювала з тактовою частотою 10 МГц та рекордною для того часу продуктивністю – близько 1 мільйона операцій на секунду. Усього було випущено 355 ЕОМ.

1960-і й надалі: третє та наступні покоління

Бурхливе зростання використання комп'ютерів почалося з т.з. "Трим поколінням" обчислювальних машин. Початок цього поклав винахід інтегральних схем, які, незалежно один від одного, винайшли лауреат. Нобелівської преміїДжек Кілбі та Роберт Нойс. Пізніше це призвело до винаходу мікропроцесора Тедом Хофф (компанія Intel). Протягом 1960-х спостерігалося певне перекриття технологій 2-го та 3-го поколінь. Наприкінці 1975 року в Sperry Univac продовжувалося виробництво машин 2-го покоління, таких як UNIVAC 494.

Поява мікропроцесорів призвела до розробки мікрокомп'ютерів – невеликих недорогих комп'ютерів, якими могли володіти невеликі компанії чи окремі люди. Мікрокомп'ютери, представники четвертого покоління, перші з яких з'явився у 1970-х, стали повсюдним явищем у 1980-х та пізніше. Стів Возняк, один із засновників Apple Computer став відомий як розробник першого масового домашнього комп'ютера, а пізніше - першого персонального комп'ютера. Комп'ютери на основі мікрокомп'ютерної архітектури з можливостями, доданими від їхніх великих побратимів, зараз домінують у більшості сегментів ринку.

1970-1990 - четверте покоління ЕОМ

Зазвичай вважається, що з 1970 по 1990 гг. належить комп'ютерам четвертого покоління. Однак є й інша думка - багато хто вважає, що досягнення цього періоду не настільки великі, щоб вважати його рівноправним поколінням. Прихильники такої точки зору називають це десятиліття поколінням комп'ютерів, що належить «третьому з половиною», і тільки з 1985 р., на їхню думку, слід відраховувати роки життя власне четвертого покоління, яке живе і донині.

Так чи інакше, очевидно, що з середини 70-х дедалі менше стає важливих новацій у комп'ютерної науці. Прогрес йде в основному шляхом розвитку того, що вже винайдено і придумано, - насамперед за рахунок підвищення потужності та мініатюризації елементної бази та самих комп'ютерів.

І, звичайно, найголовніше - що з початку 80-х, завдяки появі персональних комп'ютерів, обчислювальна техніка стає по-справжньому масовою і загальнодоступною. Складається парадоксальна ситуація: незважаючи на те, що персональні та мінікомп'ютери, як і раніше, у всіх відносинах відстають від великих машин, левова частканововведень останнього десятиліття - графічний інтерфейс користувача, нові периферійні пристрої, глобальні мережі - зобов'язані своєю появою і розвитком саме цій «несерйозній» техніці. Великі комп'ютери та суперкомп'ютери, звичайно, аж ніяк не вимерли і продовжують розвиватися. Але тепер вони вже не домінують на комп'ютерній арені, як це було раніше.

Елементна база ЕОМ - великі інтегральні схеми (ВІС). Машини призначалися для різкого підвищення продуктивність праці в науці, виробництві, управлінні, охороні здоров'я, обслуговуванні та побуті. Високий ступіньінтеграції сприяє збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, що веде до збільшення швидкодії ЕОМ та зниження її вартості. Усе це істотно впливає на логічну структуру (архітектуру) ЕОМ та її програмне забезпечення. Тіснішим стає зв'язок структури машини та її програмного забезпечення, особливо операційної системи (або монітора)-набору програм, які організують безперервну роботу машини без втручання людини. До цього покоління можна віднести ЕОМ ЄС: ЄС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 ("Ряд 2"), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, - 1700, всі персональні ЕОМ ("Електроніка МС 0501", "Електроніка-85", "Іскра-226", ЄС-1840, -1841, -1842 та ін), а також інші типи та модифікації. До ЕОМ четвертого покоління належить також багатопроцесорний обчислювальний комплекс " Ельбрус " . "Ельбрус-1КБ" мав швидкодію до 5,5 млн. операцій з плаваючою точкою за секунду, а обсяг оперативної пам'яті до 64 Мб. У "Ельбрус-2" продуктивність до 120 млн операцій в секунду, ємність оперативної пам'яті до 144 Мб або 16 Мслов (слово 72 розряду), максимальна пропускна здатність каналів введення-виведення - 120 Мб/с.

Приклад: IBM 370-168

Виготовлена ​​в 1972 р. Ця модель машини була однією з найпоширеніших. Місткість ОЗУ - 8.2 Мбайт. Продуктивність – 7.7 млн. операцій на секунду.

1990-…донині-5 покоління ЕОМ

Перехід до комп'ютерів п'ятого покоління передбачав перехід до нових архітектур, орієнтованих створення штучного інтелекту.

Вважалося, що архітектура комп'ютерів п'ятого покоління міститиме два основні блоки. Один із них - власне комп'ютер, у якому зв'язок з користувачем здійснює блок, який називається «інтелектуальним інтерфейсом». Завдання інтерфейсу - зрозуміти текст, написаний природною мовою або мовлення, і викладена таким чином умова завдання перевести в програму, що працює.

Основні вимоги до комп'ютерів 5-го покоління: створення розвиненого людино-машинного інтерфейсу (розпізнавання мови, образів); Розвиток логічного програмування для створення баз знань та систем штучного інтелекту; створення нових технологій у виробництві обчислювальної техніки; Створення нових архітектур комп'ютерів та обчислювальних комплексів.

Нові технічні можливості обчислювальної техніки мали розширити коло розв'язуваних завдань, і дозволити перейти до завдань створення штучного інтелекту. Як одна з необхідних для створення штучного інтелекту складових є бази знань (бази даних) з різним напрямкамнауки та техніки. Для створення та використання баз даних потрібна висока швидкодія обчислювальної системи та великий обсяг пам'яті. Універсальні комп'ютери здатні проводити високошвидкісні обчислення, але не придатні для виконання високою швидкістюоперацій порівняння та сортування великих обсягів записів, що зберігаються зазвичай на магнітних дисках. Для створення програм, що забезпечують заповнення, оновлення баз даних та роботу з ними, були створені спеціальні об'єктно орієнтовані та логічні мови програмування, що забезпечують найбільші можливості, порівняно із звичайними процедурними мовами. Структура цих мов вимагає переходу від традиційної фон-нейманівської архітектури комп'ютера до архітектур, які враховують вимоги створення штучного інтелекту.

Приклад: IBM eServer z990

Виготовлено 2003 р. Фізичні параметри: вага 2000 кг., споживана потужність 21 КВт., площа 2,5 кв. м., висота 1,94 м., ємність ОЗП 256 ГБайт, продуктивність - 9 млрд. інструкцій/сек.

Історію розвитку обчислювальної техніки умовно поділяють на 5 поколінь.

1-е покоління (1945-1954 рр.) - час становлення машин з фон-нейманівською архітектурою (Джон фон Нейман), заснованої на записуванні програми та її даних на згадку про обчислювальну машину. У цей час формується типовий набір структурних елементів, що входять до складу ЕОМ. Типова ЕОМ повинна складатися з наступних вузлів: центральний процесор (ЦП), оперативна пам'ять (або оперативний запам'ятовуючий пристрій - ОЗП) та пристрої введення-виведення (УВВ). ЦП, своєю чергою, повинен складатися з арифметико-логічного устрою (АЛУ) і керуючого устрою (УУ). Машини цього покоління працювали на ламповій елементній базі, через що поглинали величезну кількість енергії та були дуже ненадійні. З їхньою допомогою, переважно, вирішувалися наукові завдання. Програми для цих машин вже можна було складати не машинною мовою, а мовою асемблера.

2-ге покоління (1955-1964 рр.). Зміну поколінь визначила поява нової елементної бази: замість громіздкої лампи в ЕОМ почали застосовувати мініатюрні транзистори, лінії затримки як елементи оперативної пам'яті змінила пам'ять на магнітних сердечниках. Це зрештою призвело до зменшення габаритів, підвищення надійності та продуктивності ЕОМ. В архітектурі ЕОМ з'явилися індексні регістри та апаратні засоби для виконання операцій з плаваючою точкою. Було розроблено команди для виклику підпрограм. З'явилися мови високого рівня - Algol, FORTRAN, COBOL, - створили передумови появи переносного програмного забезпечення, який залежить від типу ЕОМ. З появою мов високого рівня з'явилися компілятори їм; бібліотеки стандартних підпрограм та інші добре знайомі нам зараз речі: Важлива новація - це поява процесорів введення-виводу. Ці спеціалізовані процесори дозволили звільнити ЦП від управління введенням-виводом та здійснювати введення-виведення за допомогою спеціалізованого пристрою одночасно з процесом обчислень. Для управління ресурсами машини стали використовуватися операційні системи (ОС).

3-тє покоління (1965-1970 рр.). Зміна поколінь знову була обумовлена ​​оновленням елементної бази: замість транзисторів у різних вузлах ЕОМ почали використовувати інтегральні мікросхеми різного ступеня інтеграції. Мікросхеми дозволили розмістити десятки елементів на пластині розміром кілька сантиметрів. Це, своєю чергою, як підвищило продуктивність ЕОМ, а й знизило їх габарити і вартість. Збільшення потужності ЕОМ уможливило одночасне виконання декількох програм на одній ЕОМ. Для цього потрібно було навчитися координувати між собою дії, що одночасно виконуються, для чого були розширені функції операційної системи. Одночасно з активними розробками в галузі апаратних та архітектурних рішень зростає питома вагарозробок у галузі технологій програмування. В цей час активно розробляються теоретичні основиметодів програмування, компіляції, баз даних, операційних системі т. д. Створюються пакети прикладних програмдля різних областей життєдіяльності людини. Спостерігається тенденція до створення сімейств ЕОМ, тобто машини стають сумісні знизу на програмно-апаратному рівні. Прикладами таких сімейств була серія IBM System 360 та наш вітчизняний аналог – ЄС ЕОМ.

4-те покоління (1970-1984 рр.). Ще одна зміна елементної бази призвела до зміни поколінь. У 70-ті роки активно ведуться роботи зі створення великих та надвеликих інтегральних схем (ВІС та НВІС), які дозволили розмістити на одному кристалі десятки тисяч елементів. Це спричинило подальше істотне зниження розмірів та вартості ЕОМ. На початку 70-х фірмою Intel був випущений мікропроцесор (МП) i4004. І якщо до цього у світі обчислювальної техніки були лише три напрями (суперЕОМ, великі Е.ВМ (мейнфрейми) та міні-ЕОМ), то тепер до них додалося ще одне - мікропроцесорне.

Процесоромназивається функціональний блок ЕОМ, призначений для логічної та арифметичної обробки інформації на основі принципу мікропрограмного управління. По апаратної реалізації процесори можна поділити на мікропроцесори (цілком інтегрують всі функції процесора) і процесори з малою та середньою інтеграцією. Конструктивно це виявляється у тому, що мікропроцесори реалізують всі функції процесора одному кристалі, а процесори інших типів реалізують їх шляхом з'єднання великої кількості мікросхем.

П'яте покоління можна назвати мікропроцесорним. У 1976 році компанія Intel закінчила розробку 16-розрядного мікропроцесора i8086. Він мав досить велику розрядність регістрів (16 біт) та системної шини адреси (20 біт), за рахунок чого міг адресувати до 1 Мбайт оперативної пам'яті. У 1982 році було створено i80286. Цей мікропроцесор був поліпшеним варіантом i8086. Він підтримував вже кілька режимів роботи: реальний, коли формування адреси проводилося за правилами i8086, і захищений, який апаратно реалізовував багатозадачність та управління віртуальною пам'яттю, i80286 мав також велику розрядність шини адреси - 24 розряди проти, 20 у i8086, і тому до 16 Мб оперативної пам'яті. Перші комп'ютери з урахуванням цього процесора з'явилися торік у 1984 року. У 1985 році фірма Intel представила перший 32-розрядний мікропроцесор i80386, апаратно сумісний знизу нагору з усіма попередніми мікропроцесорами цієї фірми. Він був набагато потужніший за своїх попередників, мав 32-розрядну архітектуру і міг прямо адресувати до 4 Гбайт оперативної пам'яті. Мікропроцесор i386 став підтримувати новий режим роботи – режим віртуального i8086, який забезпечив не тільки більшу ефективність роботи програм, розроблених для i8086, але й дозволив здійснювати паралельну роботу кількох таких програм.