2_5. История развития эвм

Рождение ЭВМ

История развития компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Человек во все времена своего существования нуждался в инструментах для счета. В первобытные времена таким инструментом у человека была его собственная рука. “Пальцевый” счет использовался человеком и на более высоких ступенях развития цивилизации: в Древней Греции и в Древнем Риме.

Затем человек стал использовать для счета самые примитивные устройства:

- сначала это были деревянные палочки с зарубками, веревки с узлами. Первые упоминания об этом относятся к 1350г. до н.э., существующий уже в то время пергамент был очень дорог, а бумаги еще не было.

- острая необходимость в более совершенном инструменте для записи и счета привела к появлению абака (этот инструмент похож на русские счеты). По дошедшим до нас свидетельствам: египтяне использовали его уже в Vв. до н.э.

- в ХVII в. были изобретены логарифмы и впоследствии создана логарифмическая линейка. Логарифмические линейки использовались несколькими поколениями инженеров и других профессионалов, вплоть до появления карманных калькуляторов. Инженеры программы «Аполлон» отправили человека на Луну, выполнив на логарифмических линейках все вычисления, многие из которых требовали точности в 3-4 знака.

- далее стали появляться арифметические машины Шиккарда, Паскаля,Лейбница, это были механические устройства, использующие многочисленные шестерни, колеса, зубчатые рейки.

- В 1623 г. Вильгельм Шиккард придумал первый механический калькулятор, умевший выполнять четыре арифметических действия.

- В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм.

- два столетия спустя в 1820 году француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Они могли запоминать числа, выполнять элементарные арифметические операции и в действие приводились человеческой рукой.

- примерно в 1820 году Charles Xavier Thomas создал первый удачный, серийно выпускаемый механический калькулятор — Арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. В основном, он был основан на работе Лейбница. Механические калькуляторы, считающие десятичные числа, использовались до 1970-х.

- Готфрид Вильгельм Лейбниц также описал двоичную систему счисления, центральный ингредиент всех современных компьютеров. Однако вплоть до 1940-х, многие последующие разработки (включая машины Чарльза Бэббиджа и даже ЭНИАК 1945 года) были основаны на более сложной в реализации десятичной системе.

- особую роль в развитии вычислительной техники сыграли работы выдаю щегося английского ученого-математика Чарльза Бэббиджа. В начале XIX в. в 1833 году он предложил идею создания разностной машины, которая предназначалась для вычисления значений многочленов без вмешательства человека в процесс счета, т.е. машина должна была считать автоматически. И такая машина им была создана. Но Бэббидж мечтал об универсальной машине, на которой можно было бы решать произвольные вычислительные задачи. Всю жизнь посвятил Бэббидж разработке такой машины, которую сам он назвал “аналитической”. Он составил подробную схему машины, выполнил огромное количество чертежей отдельных узлов, воплотил в металле некоторые ее части, разработал проект для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты - листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. Идеи Бэббиджа намного опередили свое время, они стали реально воплощаться в жизнь в конце 19 века.Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона, перевела и дополнила комментариями труд ученого «Sketch of the Analytical Engine». Её имя часто ассоциируют с именем Бэббиджа. Утверждается также, что она является первым программистом, хотя это утверждение и значение её вклада многими оспаривается.

- в 1896 году Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) - компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

- дальнейшее развитие науки и техники позволило в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. В феврале 1944 года на одном из предприятий (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина "Mark 1". Это был монстр весом около 35 тонн. В "Mark 1" использовались механические элементы для представления чисел и электромеханические - для управления работой машины.

- Наконец, в 1946 в США была создана первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) – ENIAC (при университете в Пенсильвании). Разработчики: Джон Маучли и Дж. Преспер Эккерт.

Занимаемое пространство - около 300 кв. м.

В Советском Союзе первая электронная цифровая вычислительная машина была разработана в 1950 году под руководством академика С. А. Лебедева в Академии наук Украинской ССР. Она называлась «МЭСМ» (малая электронная счётная машина).

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются: Клод Шеннон - создатель теории информации. В 1937 году Клод Шеннон показал, что существует соответствие один-к-одному между концепциями булевой логики и некоторыми электронными схемами, которые получили название «логические вентили», которые в настоящее время повсеместно используются в цифровых компьютерах. Работая в МТИ, в своёй основной работе он продемонстрировал, что электронные связи и переключатели могут представлять выражение булевой алгебры. Так своей работой A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits он создал основу для практического проектирования цифровых схем,

Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика: наука об управлении. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер. Одно время слово "кибернетика" использовалось для обозначения вообще всей компьютерной науки, а в особенности тех ее направлений, которые в 60-е годы считались самыми перспективными: искусственного интеллекта и робототехники. Вот почему в научно-фантастических произведениях роботов нередко называют "киберами". А в 90-е годы это слово опять всплыло для обозначения новых понятий, связанных с глобальными компьютерными сетями - появились такие неологизмы, как "киберпространство", "кибермагазины" и даже "киберсекс".

Американский ENIAC, который часто называют первым электронным компьютером общего назначения, публично доказал применимость электроники для масштабных вычислений. Это стало ключевым моментом в разработке вычислительных машин, прежде всего из-за огромного прироста в скорости вычислений, но также и по причине появившихся возможностей для миниатюризации. Созданная машина была в 1000 раз быстрее, чем все другие машины того времени. Разработка «ЭНИАК» продлилась с 1943 до 1945 года.

Переработав идеи Эккерта и Маучли, а также, оценив ограничения «ЭНИАК», Джон фон Нейман написал широко цитируемый отчёт, описывающий проект компьютера (EDVAC), в котором и программа, и данные хранятся в единой универсальной памяти. Принципы построения этой машины стали известны под названием «архитектура фон Неймана» и послужили основой для разработки первых по-настоящему гибких, универсальныхцифровых компьютеров.