|
3.1 История развития вычислительной техники
В период развития цифровых технологий были разработаны компьютеры
самых разных типов. Многие из них давно забыты, но другие оказали сильное
влияние на развитие современных вычислительных систем. Далее приведен об-
зор вычислительных устройств по этапам их развития.
1642 г. –
«суммирующее устройство»
, первая счетная машина с хранимой
программой построена французским ученым
Блезом Паскалем
(рис. 3.1 и 3.2).
Она была механической с ручным приводом с шестернями, колёсами, зубчаты-
ми рейками и т. п. Машина умела «запоминать» числа и могла выполнять опе-
рации сложения и вычитания.
1672 г. – немецким математиком
Готфридом Вильгельмом Лейбницем
по-
строена механическая машина (
калькулятор
), которая могла выполнять также и
операции умножения и деления.
Все эти устройства имели жесткую логику работы.
57
Рис. 3.1 – Блез Паскаль – французский математик,
механик, физик, литератор и философ
Рис. 3.2 – Счётная машина Паскаля
1804 г. – французский инженер
Жаккар
изобрёл
перфокарты
для управ-
ления автоматическим ткацким станком, способным воспроизводить сложней-
шие узоры. Работа станка программировалась колодой перфокарт, каждая из
которых управляла одним ходом челнока.
1834 г. – английским ученым
Чарльзом Беббиджем
разработан проект
«аналитической» машины
, работающий по программе (рис. 3.3 и 3.4). В состав
машины входили: устройства ввода и вывода информации, запоминающее
устройство для хранения чисел, устройство, способное выполнять арифметиче-
ские операции, и устройство, управляющее последовательностью действий ма-
шины. Команды вводились с помощью перфокарт.
Рис. 3.3 – Чарльз Бэббидж – английский математик,
изобретатель первой аналитической вычислительной машины
58
Рис. 3.4 – Копия разностной машины Чарльза Бэббиджа
в лондонском Музее науки
1870 г. –
Вильгодт Однер
приступает к работе над своим изобретением –
арифмометром
(рис. 3.5). С 1886 года начинается выпуск арифмометров и
продолжается работа над их усовершенствованием. Эта деятельность увенча-
лась патентом, который Однер получил по прошению в 1890 году. В России до
1917 года было выпущено около 23 тысяч этих машин. Знаменитые арифмо-
метры марки «Феликс» – это переименованные счетные машины Однера, кото-
рые с 1925 года стали выпускаться уже в Москве, на Сущевском заводе им.
Ф. Э. Дзержинского. Имя «Феликс» они получили в 1931 году. В 1940-е годы
этот арифмометр был самой популярной в мире вычислительной машиной. Ее
называли «гениально простой, удобной, портативной и дешевой». К концу 60-х
годов подавляющее большинство выпускаемых арифмометров (300 тыс. в год)
приходилось именно на модель «Феликс». Только появившиеся в 70-е годы
карманные электронные калькуляторы сумели превзойти по всем параметрам
знаменитого «Феликса» и вытеснить его из употребления.
Рис. 3.5 – Арифмометр Однера – успешная разновидность арифмометров,
разработанная русским механиком шведского происхождения В. Т. Однером
59
Все перечисленные устройства были механическими. Век электричества и
появление более совершенных технологий (использование электронных реле,
электронных ламп, полупроводниковых элементов, микросхем) позволили
изобрести устройства, которые используют электрическую энергию. Вот лишь
некоторые, наиболее характерные примеры таких устройств.
1888 г. – американский инженер
Герман Холлерит
сконструировал
первую счетную машину, использующую электрическое реле –
табулятор
. В
табуляторе информация, нанесённая на перфокарты, расшифровывалась элек-
трическим током. Табулятор использовался для обработки результатов перепи-
си населения в США.
1938 г. – появилась первая действующая разработка
Конрада Цузе
,
названная им
Z1
. Это был двоичный механический вычислитель с электриче-
ским приводом и ограниченной возможностью программирования при помощи
клавиатуры. Результат вычислений в десятичной системе отображался на лам-
повой панели. Z1 работал ненадёжно из-за недостаточной точности выполнения
составных частей. Впрочем, будучи экспериментальной моделью, ни для каких
практических целей он не использовался. В 1940 году Цузе построил дорабо-
танную версию вычислителя –
Z2
на основе телефонных реле. В отличие от Z1
новая машина считывала инструкции перфорированной 35-миллиметровой ки-
ноплёнки. Она тоже была демонстрационной моделью и не использовалась для
практических целей. Удовлетворённый функциональностью Z2, в 1941 году
Цузе создал уже более совершенную модель –
Z3
, которую сегодня многие счи-
тают первым реально действовавшим программируемым компьютером. Впро-
чем, программируемость этого двоичного вычислителя, собранного, как и
предыдущая модель, на основе телефонных реле, также была ограниченной.
Несмотря на то, что порядок вычислений теперь можно было определять зара-
нее, условные переходы и циклы отсутствовали. Тем не менее Z3 первым среди
вычислительных машин Цузе получил практическое применение и использо-
вался для проектирования крыла самолёта.
1945 г. –
Дж. Моучли
и
П. Эккерт
создали первую действующую ЭВМ –
ENIAC
(Electronic Numerical Integratorand and Computer)
(рис. 3.6)
.
Машина
имела почти 18 тысяч электронных ламп и 1,5 тысячи реле, выполняя за одну
секунду 300 умножений или 5000 сложений.
60
Рис. 3.6 – Первая в мире ЭВМ – ENIAC
Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычисли-
тельной техники на начальном этапе ее развития внес один из крупнейших аме-
риканских математиков
Джон фон Нейман
. В историю науки навсегда вошли
«принципы фон Неймана». Совокупность этих принципов породила классиче-
скую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов –
принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в
память машины так же, как в нее закладывается исходная информация.
В истории электронной вычислительной техники существует своеобраз-
ная периодизация ЭВМ по поколениям. В ее основу первоначально был поло-
жен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному по-
колению в зависимости от используемых в ней физических элементов или тех-
нологии их изготовления.
Границы поколений во времени размыты, так как в одно и то же время
выпускались машины совершенно разного уровня. Когда приводят даты, отно-
сящиеся к поколениям, то, скорее всего, имеют в виду период промышленного
производства; проектирование велось существенно раньше.
Do'stlaringiz bilan baham: |
