Історія комп'ютера Перший цифровий електронний комп'ютер спеціального призначення

Джон Вінсент Атанасов – ще один геній. Він мав ступінь з електротехніки, ступінь магістра в галузі математики та доктора в теоретичній фізиці, яку він отримав, коли йому було всього 27 років. Також він був видатним винахідником, який створив перший цифровий електронний комп'ютер. спеціального призначення. Більшість сучасних комп'ютерівє універсальними, тобто можуть використовуватись для широкого діапазону завдань з відповідним програмним забезпеченням. Комп'ютер спеціального призначення розробляється для виконання лише одного завдання.

Атанасов вирішив створити комп'ютер, який дозволив би заощадити час на обчислення складних рівнянь, що виконувались за допомогою механічних калькуляторів. На початку 1939 року за сприяння аспіранта Кліффорда Беррі він розпочав збірку комп'ютера, який пізніше назвали ABC (Atanassoff-Berry Computer – комп'ютер Атанасова-Беррі). До осені того ж року їм вдалося зібрати прототип, який було завершено 1942 року.

Для свого часу комп'ютер ABC мав інноваційні функції, включаючи пам'ять для зберігання даних (ОЗП), що в основному складається з конденсаторів, що зберігають електричний заряд, який, залежно від обставин, представляв значення 0 або 1. Пам'яті ABC було достатньо для зберігання 30 двійкових чисел , а дані вносилися до комп'ютера за допомогою перфорованих карт. Проміжні результативельми оригінально зберігалися на схожих картах (оскільки ОЗУ була недостатньо великої їх зберігання): з допомогою розряду на картах створювалися осередки, і комп'ютер міг зчитувати ці осередки через різницю у опорі, що вони мали проти чистими областями карт. Це був по-справжньому інноваційний спосіб зберігання даних у такі роки для комп'ютерної науки.

Найсуттєвішим новаторством комп'ютера ABC було впровадження двійкової системи числення, яка є стандартною для сучасних комп'ютерів. Використовуючи двійкові обчислення та бінарну логіку ABC міг вирішувати одночасно до 29 лінійних рівнянь- і це було досягнуто без центрального процесора(ЦП), оскільки комп'ютер використовував для обчислень електронні лампи.

За своє життя Атанасов отримав багато премій та медалей, включаючи "Національну медаль США" у галузі технологій та інновацій від Джорджа Буша у 1990 році. Ця медаль є найвищою нагородою в Штатах за досягнення, пов'язані з технологічним прогресом.

Історія комп'ютера Harvard Mark

У 1937 році випускник Гарварда фізик Говард Ейкен, у співпраці з кількома інженерами IBM, почав розробку автоматичного цифрового комп'ютера величезних розмірів, використовуючи частини інших машин IBM (щоб знизити вартість виготовлення). П'ятитонна машина мала офіційну назву Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC), але стала більш відома під ім'ям Harvard Mark I. Цей комп'ютер міг обробляти 23-розрядні числа та виконувати чотири арифметичні операції. Також він включав програми, що дозволили обробляти алгоритми та тригонометричні функції.

Програмування комп'ютера Mark I виконувалось за допомогою перфорованої паперової стрічки. Дані для обробки імпортувалися за допомогою перфокарт – стандартне на той час рішення. Результати виводилися за допомогою електричних друкарських машин. Mark I вимагалося від трьох до п'яти секунд для множення двох 23-розрядних чисел і десять секунд для їхнього поділу. Процес обчислень був повністю автоматичним і не вимагав людського втручання, звідси виникала ідея "автоматичного комп'ютера".

В 1947 Ейкен створив Mark II, а пізніше ще дві моделі: Mark III і Mark IV. Mark II та Mark III були електромеханічними комп'ютерами, а остання модель використовувала лише електронні компоненти, і її складання було закінчено у 1952 році. Mark IV залишився у Гарварді та використовувався Військово-повітряними силами США.

Варто зазначити, що одна з перших програм, яка виконувалася на Mark I, мала відношення до Манхеттенського проекту, отримані результати використовувалися для визначення доцільності застосування імплозії для вибуху атомної бомби, яку США скинули через рік. Mark I також використовувався для обчислення та друкування математичних таблиць – це була початкова мета аналітичної машини Беббіджа.

Історія комп'ютера Калькулятор складних чисел Штиблиця та диференціальний аналізатор Нордсика

Джордж Штібіц був дослідником у знаменитій лабораторії Bell Labs і працював над цифровими схемамиз бінарною логікою, що йому вдалося створити з використанням електромеханічних реле. У 1939 році він закінчив складання цифрового пристрою, яке назвало Complex Number Calculator або CNC (калькулятор складних чисел). Як металеві деталі CNC Штибіц використовував металеві банки. Ось це винахідливість! До речі, він назвав свій комп'ютер модель K, тому що зібрав більшу його частину на власній кухні!

Штибіц створював дивовижні комп'ютери з простих деталейі елементів, і в 1940 він знову довів свою винахідливість, зробивши вражаючу демонстрацію. Під час конференції у Нью-Гемпширі у Залі Макнатта у Дартмутському коледжі йому вдалося з'єднатися зі своїм комп'ютером через телеграфну лінію, використовуючи телетайп. Так він представив перший робочий зразок віддаленого керуваннякомп'ютер. Він не тільки міг дистанційно керувати CNC, але й передавати йому математичні задачічерез телетайп і пізніше отримувати рішення. Не важко уявити реакцію публіки на цю демонстрацію. Усі були вражені з огляду на технологічні стандарти тих років.

Диференціальний аналізатор Нордсіка

Арнольд Нордсік - ще один вчений, якому вдалося зібрати комп'ютер практично зі сміття. Фактично він створив диференціальний аналізатор. Цей механічний комп'ютербув завершений в 1950 році і міг вирішувати диференціальні рівняння. За словами автора, виготовлення комп'ютера обійшлося всього в $700! Диференціальні аналізатори існували до винаходу Нордсіка, проте його машина використовувала електричні схемизамість механічних деталей, тому була меншою та простішою. Також мала низьку вартість.

Ріхард Норберг був студентом в Університеті Іллінойсу, в якому Арнольд Нордсік зібрав свій диференціальний аналізатор і взяв участь у його створенні. Йому вдалося зібрати другу машину у Вашингтонському університеті у 1956 році. Завдяки цим людям побудова аналогового комп'ютера стала виглядати не такою надскладною. Дефіцит матеріалів змусив винахідників мислити нестандартно та використати все, що потрапляло до рук, включаючи чи не металобрухт. Сьогодні таке трапляється не часто.

Комп'ютер загального призначення, програмований на вирішення широкого спектра завдань, хоча спочатку призначався на вирішення завдань балістики, тобто. завдань воєнного характеру.

У 1939 році почалася Друга Світова війна, а будь-яка війна - це не тільки протистояння армій, а й гонка вчених умів та технологій. Так, співробітники Лабораторії балістичних досліджень міністерства оборони США, що в районі Абердинського полігону (штат Меріленд), працювали над створенням таблиць балістики, яких потребували артилеристи на полях битв. Значення таблиць було дуже велике: вони допомагали солдатам коригувати наведення зброї з урахуванням відстані до мети, її висоти над рівнем моря, метеорологічних умов, як-от температура повітря, швидкість і напрям вітру та інших.

У ті часи вищезгадані розрахунки балістичних таблиць (тобто таблиць стрільби) проводилися вручну на настільних арифмометрах силами спеціальних клерків – комп'ютерів, переважно жінок. Щоб розрахувати всього одну траєкторію доводилося виконувати від 750 до 1000 арифметичних операцій, тоді як будь-яка таблиця включала майже 2000 траєкторій. За допомогою диференціального аналізатора можна було прискорити розрахунки, але вони були наближеними, після чого уточнювати їх доводилося вже десяткам людей вручну.

У війну втягувалися нові держави, площа бойових дій розросталася. Лабораторія, що проводила балістичні розрахунки, не справлялася і в результаті запросила допомогу. Так, у розташованому неподалік Вищого технічного училища Пенсільванського університету з'явився допоміжний обчислювальний центр. В училищі був свій диференціальний аналізатор, проте, вчені вищезгаданого університету, Джон Вільям Моклі (викладач, іноді пишуть Мочлі) та Джон Преспер Екерт (студент з відмінними інженерними здібностями) запропонували більш досконале рішення… Інженери – воістину ліниві, але геніальні люди!

Джон Моклі, фізик, який за сумісництвом займається метеорологією, давно замислювався про створення пристрою, здатного застосувати методи статистики для прогнозування погоди. Ще перед Другою Світовою він сконструював кілька нескладних цифрових обчислювальних пристроїв на електронних лампах. Цілком ймовірно, що його інтерес до обчислювальним машинамз'явився після візиту до американського вченого Джона Атанасова: протягом 5 днів Моклі міг спостерігати за роботою Атанасова та його помічника Кліффорд Беррі, які працювали над прототипом комп'ютера з майже 300 електронних ламп.

Пізніше комп'ютер Атанасова-Беррі сперечався з ЕНІАК за право називатися першим комп'ютером, Атанасов стверджував, що Моклі, перебуваючи в нього в гостях, запозичив деякі ідеї, які той втілив у своєму комп'ютері. Так це чи інакше на 100% невідомо, а ось те, що саме Джон Екерт переконав Мослі у реалістичності втілити у комп'ютері його ідеї – правда.

У серпні 1942 року Моклі написав семисторінкову працю "The Use of High-Speed ​​Vacuum Tube Devices for Calculation", в якій він пропонував Інституту побудувати електронну обчислювальну машину, основу якої складали б вакуумні лампи. На жаль, керівництво Інституту не приділило увагою роботу та відправило її до архіву, після чого сліди праці губляться.

Співпраця Інституту Мура з Лабораторією Балістики щодо обчислення таблиць стрілянини велася через Германа Голдстайна, капітана армії США, який до вступу на службу працював професором математики в Університеті штату Мічиган. На початку 1943 з випадкової бесіди з працівником Інституту Голдстайн дізнався про ідею електронного обчислювача Моклі і відразу ж оцінивши значення запропонованого проекту комп'ютера, почав клопотати від імені військового командування, щоб проект прийняли до розробки. Вони зустрілися і Герман запропонував Джону скласти і подати заявку до Лабораторії, адже для будівництва обчислювальної машини були потрібні чималі кошти. Моклі зміг відновити свій документ із 7 сторінок, після чого робота закипіла.

9 квітня 1943 року, у день, коли Д.Экерту виповнилося 24 роки, армія уклала з вченими контракт майже 400 тисяч доларів створення комп'ютера ЭНИАК. За контрактом машина називалася Electronic Numerical Integrator (Електронний числовий інтегратор), трохи пізніше до назви було додано and Computer (і комп'ютер), в результаті вийшла знаменита абревіатура ENIAC. Куратором проекту "Project PX" з боку Армії США виступив вже знайомий Герман Голдстайн.

До лютого 1944 були готові всі діаграми і креслення майбутнього комп'ютера, і група інженерів під керівництвом Екерта і Моклі приступила до втілення задуму в "залізо". Сама група, що працювала над проектом, поступово поповнювалася і в результаті зросла до 50 осіб. Головним консультантом проекту був, зрозуміло, Моклі, а Екерт - головним конструктором. Комунікабельний Моклі бив фонтаном ідеї, а головні практичні руки», стриманий і обережний Джон Екерт, аналізував усі думки, ті, що вважав дієвими, доводив до пуття.

У січні 1944 року Екерт робить перший малюнок вже другого комп'ютера з більш досконалим дизайном, в якому зберігання програми здійснювалося в пам'яті комп'ютера, а не формувалася за допомогою комутаторів та перестановки блоків, як у ЕНІАК.

Влітку 1944 року військовий куратор проекту Герман Голдстайн знайомиться зі знаменитим математиком Джоном фон Нейманом та залучив його до роботи над машиною. Фон Нейман зробив свій теоретичний внесок у проект. У результаті було створено теоретичний та інженерний фундамент для наступника ЭНИАКа - наступної моделі обчислювальної машини під назвою EDVAC (ЕДВАК) із програмою, що зберігається в пам'яті.

У середині липня 1944 року Екерт та Моклі зібрали першу пару модулів для складання чисел. Поєднавши їх, вони виконали просте множення двох чисел: 5 і 1000. Отримавши правильний результат, вчені продемонстрували керівництву Інституту та Лабораторії, а також усім скептикам, що електронна обчислювальна машина може бути побудована.

Конструкція машини була досить складною. Планувалося, що вона міститиме майже 17,5 тисячі ламп. Таке велика кількістьламп було з тим, що ЭНИАК мав працювати з десятковою системою числення . Саме її віддавав перевагу Моклі, вважаючи, що комп'ютер повинен був зрозумілий людині. Проте, з цим були і свої проблеми: ламп було дуже багато, вони перегрівалися та гасли. Вихід з ладу однієї лампи, одного конденсатора або резистора спричинив зупинку роботи всієї машини, а всього існувало ~1,75 мільярда різних варіантіввідмови у кожну секунду. Досі людство не створювало жодного такого приладу такої складності і з такими жорсткими вимогами до надійності. Щоб хоч якось знизити частоту виходу з ладу вакуумних лампЕкерт запропонував подавати на них мінімальну напругу - 5.7 вольт замість номінальних 6.3 вольта, а після виконання розрахунків ЕНІАК продовжував працювати, підтримуючи лампи в нагрітому стані, щоб перепад температури при охолодженні та розжарюванні не приводив до їх перегорання. Результатом стало те, що за тиждень згоряло приблизно 2-3 лампи, а середній час роботи лампи складав 2500 годин. Досить високі вимогипред'являлися до відбору радіодеталей та якості складання. Проте інженери досягли як мінімум 20-годинної безперервної роботи ЕНІАК без поломок. Це, звичайно, не так багато за нинішніми мірками, але за кожні 20 годин роботи обчислювальна машина виконувала місячний обсяг роботи механічних обчислювачів!

Для того, щоб контролювати справність апаратури, Джон Екерт розробив спеціальну програму: кожен з великої множини електронних компонентів 27-тонна обчислювальна машина піддавалася ретельній перевірці, після чого вони всі акуратно розставлялися по певних місцях, потім запаювалися (а іноді далеко не один раз перепаювалися). Звичайно, така робота напружувала кожного члена команди, включаючи навіть Джона Моклі.

До осені 1945 року завершилося складання ЕНІАК, машина була готова до проведення першого випробування. Війна на той час закінчилася, на щастя для людей, проте машина не стала стояти без діла. Для ЕНІАК було підібрано нове завдання: розрахунки можливості створення водневої бомби. Характер завдання показував, що роль подібних обчислювальних машин тільки зростатиме.

Дж. Преспер Еккерт і Джон У. Моклі з комп'ютером ENIAC. Університет Пенсільванії, 1946

Комп'ютерна система- будь-який пристрій або група взаємопов'язаних або суміжних пристроїв, одне або більше з яких, діючи відповідно до програми, здійснює автоматизовану обробкуданих.

Етимологія та особливості термінології[| код]

Слово комп'ютерє похідним від англійських слів to compute , computer , які перекладаються як «обчислювати», «обчислювач» (англійське слово, своєю чергою, походить від латинського computāre - «обчислювати»). Спочатку в англійській мові це слово означало людину, яка здійснює арифметичні обчислення із залученням або без залучення механічних пристроїв. Надалі його значення було перенесено самі машини, проте сучасні комп'ютери виконують безліч завдань, не пов'язаних безпосередньо з математикою .

Вперше трактування слова комп'ютерз'явилася в 1897 році в Оксфордському словнику англійської мови. Його упорядники тоді розуміли комп'ютер як механічнеобчислювальний пристрій. В 1946 словник поповнився доповненнями, що дозволяють розділити поняття цифрового, аналогового та електронного комп'ютера.

Поняття комп'ютер слід відрізняти від поняття Електронно-обчислювальна машина(ЕОМ); остання одна із способів реалізації комп'ютера. ЕОМ має на увазі використання електронних компонентів як її функціональних вузлів, проте комп'ютер може бути влаштований і на інших принципах - він може бути механічним, біологічним, оптичним, квантовим і т. п., працюючи за рахунок переміщення механічних частин, руху електронів, фотонів або ефектів інших фізичних явищ. Крім того, за типом функціонування обчислювальна машина може бути цифровою (ЦВМ) та аналоговою (АВМ). З іншого боку, термін «комп'ютер» передбачає можливість зміни програми, що виконується (перепрограмування), що можливо не для всіх видів ЕОМ.

В даний час термін ЕОМ, як більше відноситься до питань конкретної фізичної реалізації комп'ютера, майже витіснений з побутового вживання і в основному використовується інженерами цифрової електронікияк правовий термін у юридичних документах, а також в історичному сенсі - для позначення комп'ютерної техніки 1940-1980-х років та великих обчислювальних пристроїв, на відміну персональних .

Історія [| код]

• 3000 років до зв. е. - У Стародавньому Вавилоні були винайдені перші рахунки-абак.
• 500 років до зв. е. - у Китаї з'явився більш «сучасний» варіант абака з кісточками на соломинках – суаньпань.
• 87 рік до зв. е. - у Греції був виготовлений «антикитерський механізм» - механічний пристрійна базі зубчастих передач, що є спеціалізованим астрономічним обчислювачем.
• У XIII столітті Луллій Раймунд створив логічну машину у вигляді паперових кіл, побудованих за трійковою логікою.
• 1492 - Леонардо да Вінчі в одному зі своїх щоденників наводить ескіз 13-розрядного підсумовуючого пристрою з десятизубцевими кільцями. Хоча діючий пристрій з урахуванням цих креслень було побудовано лише у XX столітті , проте реальність проекту Леонардо да Вінчі підтвердилася.

Підсумуюча машина Паскаля

• XVI століття - у Росії з'явилися рахунки, у яких було 10 дерев'яних кульок на дроті.
• 1623 - Вільгельм Шиккард, професор університету Тюбінгена, розробляє пристрій на основі зубчастих коліс («лічильник годинник») для складання та віднімання шестирозрядних десяткових чисел. Чи був пристрій реалізований за життя винахідника, достовірно не відомо, але в 1960 він був відтворений і проявив себе цілком працездатним.
• 1630 - Вільям Відред і Річард Деламейн створюють кругову і прямокутну логарифмічні лінійки.
• 1642 - Блез Паскаль представляє «Паскаліну» - перше реально здійснене і популярне механічний цифровий обчислювальний пристрій. Прототип пристрою підсумовував та вичитав п'ятирозрядні десяткові числа. Паскаль виготовив понад десять таких обчислювачів, причому останні моделі оперували числами із вісьмома десятковими розрядами.
• 1673 - відомий німецький філософ і математик Готфрід Вільгельм Лейбніц побудував арифмометр, який виконував множення, розподіл, додавання і віднімання. Пізніше Лейбніц описав двійкову систему числення і виявив, що коли записувати певні групидвійкових чисел одне під одним, то нулі та одиниці у вертикальних стовпцях регулярно повторюватимуться, і це відкриття навело його на думку, що існують абсолютно нові закони математики. Лейбніц вирішив, що двійковий кодОптимальний для системи механіки, яка може працювати на основі активних і пасивних простих циклів, що перемежуються. Він намагався застосувати двійковий код у механіці і навіть зробив креслення обчислювальної машини, що працювала на основі його нової математики, але незабаром зрозумів, що технологічні можливості його часу не дозволяють створити таку машину.
• Приблизно в цей час Ісаак Ньютон закладає основи математичного аналізу.
• 1723 - німецький математик і астроном Християн Людвіг Герстен на основі робіт Лейбніца створив арифметичну машину. Машина вираховувала приватне число послідовних операцій складання при множенні чисел. Крім того, в ній було передбачено можливість контролю за правильністю введення даних.
• 1786 рік - німецький військовий інженер Йоганн Мюллер в ході робіт з удосконалення механічного калькулятора на ступінчастих валиках Лейбніца, придуманого його співвітчизником Філіпом Хахном, висуває ідею «різницевої машини» - спеціалізованого арифмометра для табулювання.
• 1801 - Жозеф Марі Жаккар будує ткацький верстат з програмним управлінням, програма роботи якого задається за допомогою комплекту перфокарт .
• 1820 рік - перший промисловий випуск арифмометрів. Першість належить французу Тома де Кальмару.
• 1822 - англійський математик Чарльз Беббідж винайшов, але не зміг побудувати, першу різницеву машину (спеціалізований арифмометр для автоматичного побудови математичних таблиць) (див.: Різнисна машина Чарльза Беббіджа).
• 1840 - Томас Фаулер (англ. Great Torrington) побудував дерев'яну трійкову лічильну машину з троїчною симетричною системою числення.
• 1855 - брати Георг і Едвард Шутц (англ. George & Edvard Scheutz) зі Стокгольма побудували першу різницеву машину на основі робіт Чарльза Беббіджа.
• 1876 ​​- російським математиком П. Л. Чебишевим створений підсумовуючий апарат з безперервною передачею десятків. У 1881 році він сконструював до нього приставку для множення і поділу (арифмометр Чебишева).
• -1887 роки - Холлеріт розробив електричну табулюючу систему, яка використовувалася в переписах населення США та 1900 років та Російської імперії у 1897 році.
• 1912 - створена машина для інтегрування звичайних диференціальних рівнянь за проектом російського вченого А. Н. Крилова.

• 1941 - Конрад Цузе створює першу обчислювальну машину, що володіє всіма властивостями сучасного комп'ютера.
• 1942 - в Університеті штату Айова Джон Атанасов і його аспірант Кліффорд Беррі (англ. Clifford Berry) створили (а точніше - розробили і почали монтувати) перший в США електронний цифровий комп'ютер ABC. Хоча ця машина так і не була завершена (Атанасов пішов у діючу армію), вона, як пишуть історики, дуже вплинула на Джона Моклі, який створив двома роками пізніше ЕОМ ЕНІАК.
• Кінець 1943 року - запрацювала британська обчислювальна машина спеціального призначення Colossus. Машина працювала над розшифруванням таємних кодів фашистської Німеччини.
• Лютий 1944 року – групою американських інженерів під керівництвом Говарда Ейкена закінчено розробку першої американської обчислювальної машини Марк I. Після монтажу, налагодження та випробувань вона стала використовуватись для виконання складних балістичних розрахунків американського ВМФ.
• 1944 - Конрад Цузе розробив ще більше швидкий комп'ютер, і навіть перша мова програмування високого рівня Планкалкюль .
• 1946 - публіці представлена ​​перша універсальна електронна цифрова обчислювальна машина ЕНІАК, що розроблялася секретно з 1943 року.
• 4 грудня 1948 - Державний комітет Ради міністрів СРСР з впровадження передової техніки в народне господарство зареєстрував за номером 10475 винахід І. С. Бруком та Б. І. Рамєєвим цифрової електронної обчислювальної машини.
• 1950 рік - групою Лебедєва у Києві створено першу радянську електронну обчислювальну машину.
• 1957 рік - американською фірмою NCR створено перший комп'ютер на транзисторах.
• 1958 - Н. П. Брусенцов з групою однодумців побудував першу трійкову ЕОМ з позиційною симетричною троїчною системою числення «Сетунь».

Експонентний розвиток комп'ютерної техніки[| код]

Квантові ЕОМ [| код]

Класифікація [| код]

За призначенням [| код]

• Настільний
  • Сервер
• Інтернет-пристрій

Суперкомп'ютери[| код]

• Міні
• Мейнфрейм (суперпотужний відмовостійкий сервер)

Малі та мобільні[| код]

• Ноутбук
  • Субноутбук
• Планшетний ПК
• Термінал

Інші [| код]

Елементна основа цифрового комп'ютера[| код]

• феритдіодні
• транзисторні дискретні
• транзисторні інтегральні

Поверхневий характер представленого підходу до класифікації комп'ютерів є очевидним. Він зазвичай використовується лише для позначення загальних рис найбільш часто зустрічаються комп'ютерних пристроїв. Швидкі темпи розвитку обчислювальної технікиозначають постійне розширення областей її застосування та швидке старіння використовуваних понять. Для більш строгого опису особливостей того чи іншого комп'ютера зазвичай потрібно використовувати інші класифікаційні схеми.

Фізична реалізація[| код]

Суворіший підхід до класифікації грунтується на відстеженні використовуваних під час створення комп'ютерів технологій. Найкращі ранні комп'ютерибули повністю механічними системами. Проте, вже у 1930-х роках телекомунікаційна промисловість запропонувала розробникам нові, електромеханічні компоненти (реле), а 1940-х були створені перші повністю електронні комп'ютери, що мали у своїй основі електронні лампи . У -1960-х роках на зміну лампам прийшли транзистори, а наприкінці 1960-х - на початку 1970-х - використовувані і сьогодні напівпровідникові інтегральні схеми (кремнієві чіпи).

Наведений перелік технологій не є вичерпним; він визначає лише основну тенденцію розвитку обчислювальної техніки. У різні періоди історії досліджувалась можливість створення обчислювальних машин на основі безлічі інших, нині забутих і часом досить екзотичних технологій. Наприклад, існували плани створення гідравлічних і пневматичних комп'ютерів, між і 1909 роками Персі І. Луджет навіть розробляв проект програмованої аналітичної машини, що працює на базі пошивальних механізмів (змінні цього обчислювача планувалося визначати за допомогою ниткових котушок).

В даний час ведуться серйозні роботи зі створення оптичних комп'ютерів, що використовують замість традиційної електрики світлові сигнали. Інший перспективний напрямок передбачає використання досягнень молекулярної біології та досліджень ДНК. І, нарешті, один із найновіших підходів, здатний призвести до грандіозних змін у галузі обчислювальної техніки, заснований на розробці квантових комп'ютерів.

Втім, у більшості випадків технологія виконання комп'ютера є набагато менш важливою, ніж закладені в його основу конструкторські рішення.

• Механічний комп'ютер
• Електронний комп'ютер
• Біокомп'ютер

За здібностями [| код]

Одним з найбільш простих способівкласифікувати різні типиобчислювальних пристроїв є визначення їх здібностей. Всі обчислювачі можуть, таким чином, бути віднесені до одного з трьох типів:

• спеціалізовані пристрої, які вміють виконувати лише одну функцію (наприклад, Антикитерський механізм 87 року до н.е. або нитковий провісник Вільяма Томсона 1876);
• пристрої спеціального призначення, які можуть виконувати обмежений діапазон функцій (перша різницева машина Чарльза Беббіджа та різноманітні диференціальні аналізатори);
• пристрої загального призначення, які використовуються сьогодні. Назва комп'ютерзастосовується, як правило, саме до машин загального призначення.

Сучасний комп'ютер загального призначення[| код]

При розгляді сучасних комп'ютерів найбільше важливою особливістю, що відрізняє їхню відмінність від ранніх обчислювальних пристроїв, і те, що з відповідному програмуванні будь-який комп'ютер може наслідувати поведінці будь-якого іншого (хоча цю можливість і обмежена, наприклад, місткістю засобів зберігання даних чи різницею швидкості). Таким чином, передбачається, що сучасні машини можуть емулювати будь-який обчислювальний пристрій майбутнього, який будь-коли може бути створений. У певному сенсі ця порогова здатність корисна для розрізнення комп'ютерів загального призначення та пристроїв спеціального призначення. Визначення «комп'ютер загального призначення» може бути формалізовано у вимогі, щоб конкретний комп'ютер був здатний наслідувати поведінку універсальної машини Тьюринга. Першим комп'ютером, що задовольняє таку умову, вважається машина, створена німецьким інженером Конрадом Цузе в 1941 (доказ цього факту було проведено в 1998).

Конструктивні особливості[| код]

Сучасні комп'ютери використовують весь спектр конструкторських рішень, Розроблені за весь час розвитку обчислювальної техніки. Ці рішення, зазвичай, залежить від фізичної реалізації комп'ютерів, а є основою, яку спираються розробники. Нижче наведено найбільш важливі питання, що вирішуються творцями комп'ютерів:

Цифровий чи аналоговий[| код]

Фундаментальним рішенням при проектуванні комп'ютера є вибір, чи буде він цифровим або аналоговою системою. Якщо цифрові комп'ютери працюють з дискретними чисельними або символьними змінними, то аналогові призначені для обробки безперервних потоків даних, що надходять. Сьогодні цифрові комп'ютери мають значно більше широкий діапазонзастосування, хоча їх аналогові побратими все ще використовуються для деяких спеціальних цілей. Слід також згадати, що тут можливі й інші підходи, які застосовуються, наприклад, у імпульсних і квантових обчисленнях, проте поки що вони є або вузькоспеціалізованими, або експериментальними рішеннями.

Серед найпростіших дискретних обчислювачів відомий абак, або прості рахунки; Найбільш складною з такого роду систем є суперкомп'ютер.

Система зчислення[| код]

Прикладом комп'ютера з урахуванням десяткової системи числення є перша американська обчислювальна машина Марк I .

Найважливішим крокому розвитку обчислювальної техніки став перехід до внутрішнього уявлення чисел у двійковій формі. Це значно спростило конструкції обчислювальних пристроїв та периферійного обладнання. p align="justify"> Прийняття за основу двійкової системи числення дозволило більш просто реалізовувати арифметичні функції та логічні операції.

Під керівництвом академіка Хетагурова Я. А. розроблено «високонадійний та захищений мікропроцесор недвійкової системи кодування для пристроїв реального часу», який використовує систему кодування 1 із 4 з активним нулем.

Загалом, однак, вибір внутрішньої системиподання даних не змінює базових принципівроботи комп'ютера - будь-який комп'ютер може емулювати будь-який інший.

Коли з'явилися перші комп'ютери? Дати відповідь на це питання не так просто, оскільки немає єдиної правильної класифікації електронно-обчислювальних машин, а також формулювань, що можна до них відносити, а що - ні.

Перша згадка

Саме слово "комп'ютер" було вперше документовано в 1613 і означало людину, яка виконує розрахунки. Але в XIX столітті люди зрозуміли, що машина ніколи не втомлюється працювати, і вона може виконувати роботу набагато швидше та точніше.

Щоб розпочати відлік ери обчислювальних машин, найчастіше беруть 1822 рік. Перший комп'ютер винайшов англійський математик Чарльз Беббідж. Він створив концепцію та приступив до виготовлення різницевої машини, яка вважається першою. автоматичним пристроємдля обчислень. Вона була здатна підраховувати кілька наборів чисел і роздруковувати результати. Але, на жаль, через проблеми з фінансуванням Беббідж так і не зміг завершити її повноцінну версію.

Але математик не здавався, і в 1837 він представив перший механічний комп'ютер, названий аналітичною машиною. Це був перший комп'ютер загального призначення. У цей час почалося його співробітництво з Адою Лавлейс. Вона перекладала та доповнювала його праці, а також зробила перші програми для його винаходу.

Аналітична машина складалася з таких частин: арифметико-логічний пристрій, блок інтегрованої пам'яті та пристрій для контролю руху даних. Через грошові труднощі вона також не була завершена за життя вченого. Але схеми та розробки Беббіджа допомогли іншим вченим, які створювали перші комп'ютери.

Майже через 100 років

Як не дивно, за ціле століття обчислювальні машинимайже не просунулися у своєму розвитку. У 1936-1938 роках німецький вчений Конрад Цузе створив Z1 – це перший електромеханічний програмований двійковий комп'ютер. Тоді ж, 1936 року, Алан Т'юрінг побудував машину Тьюринга.

Вона стала основою подальших теорій про комп'ютерах. Машина емулювала дії людини, наступного спискулогічних вказівок і друкувала результат роботи на паперовій стрічці. Апарати Цузе і Тьюринга - це перші комп'ютери в сучасному розумінні, без яких не з'явилися б комп'ютери, до яких ми звикли сьогодні.

Все для фронту

Друга світова війнавплинула і розвиток ЕОМ. У грудні 1943 року компанія Tommy Flowers представила засекречену машину під назвою "Коллос", яка допомагала британським агентам зламувати шифри німецьких повідомлень. Це був перший повністю електричний програмований комп'ютер. Про його існування широка громадськість дізналася лише у 70-х роках. З того часу ЕОМ привернули увагу не лише вчених, а й міністерств оборони, які активно підтримували та фінансували їхню розробку.

Щодо того, який цифровий комп'ютер вважати першим, точаться суперечки. У 1937-1942 роках професор Айовського університету Джон Вінсент Атанасов та Кліфф Беррі (аспірант) розробляли свій комп'ютер ABC. А в 1943-1946 Дж. Преспер Еккерт і Д. Моклі, вчені Пенсільванського університету, побудували найпотужніший ENIAC вагою 50 тонн. Таким чином, Атанасов і Беррі створили свою машину раніше, але оскільки вона так ніколи і не була повністю функціонуючою, часто звання «найперший комп'ютер» дістається ENIAC.

Перші комерційні зразки

З величезними габаритами та складністю конструкції комп'ютери були доступні лише військовим відомствам та великим університетам, які збирали їх самостійно. Але вже в 1942 р. К. Цузе почав роботу над четвертою версією свого дітища - Z4, і в липні 1950 продав його шведському математику Едуарду Стієфелю.

А перші комп'ютери, які почали випускатися масово, це моделі з лаконічною назвою 701, виготовлені IBM 7 квітня 1953 року. Усього їх було продано 19701 штук. Звичайно, це все ще були машини, призначені лише для великих установ. Для того, щоб стати справді масовими, їм потрібно було ще кілька важливих удосконалень.

Так, у 1955 році 8 березня запрацював «Вихор» — комп'ютер, який був спочатку задуманий за часів Другої світової війни як тренажер для пілотів, але до моменту свого створення прийшов до початку Холодної війни. Тоді він став основою розробки SAGE - підсистеми протиповітряної оборони, розробленої для автоматичного наведення на ціль літаків-перехоплювачів. Ключовими особливостями"Вихор" стали наявність оперативної пам'ятіобсягом 512 байт та виведення графічної інформації на екран у режимі реального часу.

Техніку в маси

Комп'ютер TX-O, представлений 1956 року в Массачусетському технологічному інституті, був першим, у якому використовувалися транзистори. Це дозволило сильно зменшити вартість та габарити техніки.

Потім команда вчених, які займалися розробкою TX-O, покинула інститут, заснувала компанію Digital Equipment Corporation і в 1960 представила комп'ютер PDP-1, що почав еру мінікомп'ютерів. Їх розмір був не більше однієї кімнати або навіть шафи, і вони були призначені для широкого загалу клієнтів.

Ну а перші комп'ютери-десктопи почала випускати компанія Hewlett Packard 1968 року.

У 1936 році молодий німецький інженер-ентузіаст 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. Введення команд і даних здійснювалося за допомогою клавіатури, а висновок - за допомогою маленької панелі на лампочках. Пам'ять обчислювача організовувалась за допомогою конденсатора.

У 1939 році Цузе створив другий обчислювач - Z2. Z2 працювала на реле. Наступна машина Цузе - Z3, була завершена в 1941 році

Багато в чому Z3 була подібна сучасним машинамУ ній вперше було представлено ряд нововведень, таких як арифметика з плаваючою комою. Заміна складної у реалізації десяткової системина двійкову зробила машини Цузе простішими, а 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 в 1990-х було теоретично доведено, що Z3 є універсальним комп'ютером. відомо як архітектура фон Неймана і було вперше реалізовано лише у 1949 році у британському EDSAC.

У вересні 1950 року Z4 був, нарешті, закінчений і поставлений в ETH Zьrich. На той час він був єдиним працюючим комп'ютером у континентальній Європі та першим комп'ютером у світі, який був проданий. У цьому Z4 п'ять місяців випередив Марк I і десять - UNIVAC. Комп'ютер експлуатувався в ETH Zьrich до 1955 року, після чого було передано до Французького аеродинамічного науково-дослідного інституту неподалік Базеля, де працював до 1960 року. Найбільш відомі машини Z11, що продавався підприємствам оптичної промисловості та університетам, та Z22 - перший комп'ютер із пам'яттю на магнітних носіях.

В 1939 Джон Атанасов і Кліффорд Беррі з Університету штату Айова розробили Atanasoff-Berry Computer (ABC). Це був перший у світі електронний цифровий комп'ютер. Конструкція налічувала більше 300 електровакуумних ламп, як пам'ять використовувався барабан, що обертається. Незважаючи на те, що машина ABC не була програмованою, вона була першою, яка використовувала електронні лампи в суматорі. Винахідник ENIAC Джон Моклі вивчав ABC у червні 1941 року, і між істориками існують суперечки щодо ступеня його впливу на розробку машин, що пішли за ENIAC.

У 1939 році в Endicott laboratories в IBM почалася робота над Harvard Mark I. Офіційно відомий як Automatic Sequence Controlled Calculator, Mark I був електромеханічним комп'ютером загального призначення, створеного з фінансуванням IBM і за допомогою персоналу IBM, під керівництвом гарвардського математика Говарда Айкена. Проект комп'ютера був створений під впливом Аналітичної машини Ч. Беббіджа, з використанням десяткової арифметики, колес для зберігання даних та поворотних перемикачів на додаток до електромагнітних реле. Машина програмувалася за допомогою перфострічки і мала кілька обчислювальних блоків, що працюють паралельно.