История развития вычислительной техники

Ручной этап

Зарубки
"вестоницкая кость", 30 тыс. лет до н.э.
Абак, V век до н.э. по XVIII век н.э.
счёт осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов
Счеты, около 500 г. н.э.
Пальцы рук и ног
Узелки

Механический этап

Леонардо да Винчи
В дневниках Леонардо да Винчи уже в наше время были обнаружены эскизы суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13-разрядные десятичные числа.
Это был первый цифровой сумматор.
Но потребности в нем тогда еще не было!
Специалисты известной американской фирмы IBM воспроизвели машину в металле в 1969 году и убедились в полной состоятельности идеи ученого.
Ученый был единственным на Земле
человеком, который понял необходимость создания устройств для облегчения труда при выполнении вычислений.
16 век

Вильгельм Шиккард
Разработал счетную машину для суммирования и умножения 6-разрядных десятичных чисел.
В письме 1623 г. на имя немецкого астронома И. Кеплера Шиккард приводит рисунок машины и рассказывает, как она устроена.
К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила.
По-видимому, ранняя смерть от чумы помешала ученому выполнить его замысел.
17 век
Современникам Леонарда да Винчи и Вильгельма Шиккарда их изобретения были неизвестны ☹

Блез Паскаль
В 1642 году создает действующую суммирующую машину ("Паскалину"), чтобы помочь отцу, работающему сборщиком налогов.
Было создано примерно 50 образцов машин. Они были 6- и 8-разрядными, строились на основе зубчатых колес, могли производить суммирование и вычитание десятичных чисел. Б. Паскаль получил королевскую привилегию на их производство.
Но использование десятичной машины для финансовых расчётов в недесятичных финансовых расчётах было затруднительным.
Расчёты велись в ливрах, су и денье. В ливре насчитывалось 20 су, в су — 12 денье.
17 век
Несмотря на вызываемый всеобщий восторг, машина не принесла богатства своему создателю.
Только в 19 веке Франция перешла на метрическую систему.

Вильгельм Лейбниц
В 1673 г. создает механический калькулятор для сложения и умножения 12-разрядных десятичных чисел.
17 век
К зубчатым колесам он добавил ступенчатый валик, позволяющий осуществлять умножение и деление.
Один экземпляр калькулятора попал к Петру Первому, который подарил её китайскому императору, желая удивить последнего европейскими техническими достижениями.
Были построены 2 прототипа. До сегодняшнего дня сохранился только один - в Национальной библиотеке Нижней Саксонии.

Жозеф-Мари Жаккард
В 1799 изобрел ткацкий станок, в котором для задания узора на ткани использовались перфокарты.
~19 век
Так появилось первое примитивное устройство для запоминания и ввода программ (в данном случае для управления ткацким процессом)
Необходимые для этого исходные данные записывались в виде пробивок в соответствующих местах перфокарты
Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка.

Чарльз Беббидж
Разработал проекты разностной (1812-1822 гг.) и аналитической машины (1836-1848 гг.)
Аналитическая машина Беббиджа явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ.
В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ, 5 основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода.
Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах (пробивками), на них же записывались исходные данные и результаты вычислений.
Программы для машины составляла Ада Лавлейс - первый программист мира, дочь поэта Джорджа Гордона Байрона.
Несмотря на все старания Беббиджа и Лавлейс, машину построить не удалось.
19 век
Через 100 лет в 1938 г. немецкий студент Конрад Цузе, реализовал идеи Беббиджа, хотя ничего не знал о его машине. В ходе бомбардировок Берлина в годы Второй мировой войны оригинальная машина Z1 вместе со всей документацией была уничтожена.

Арифмометры
Арифмометр Однера
Создан в 1874 г.
Арифмометр «Феликс»
Использовался в СССР до 1950-х годов
Арифмометр Чебышёва
Создан в 1878 г.
Перенос десятков из низшего разряда в высший происходил не скачкообразно, как в предыдущих конструкциях, а плавно.

Электро-механический этап

Герман Холлерит
В 1884 г. инженер Герман Холлерит взял патент "на машину для переписи населения"(статистический табулятор).
19 век
Изобретение включало перфокарту и сортировальную машину.
Перфокарта Холлерита оказалась настолько удачной, что без малейших изменений просуществовала до наших дней.
Табулятор принимал карточки размером с долларовую бумажку. На карточках имелось 240 позиций (12 рядов по 20 позиций). При считывании информации с перфокарт 240 игл пронизывали эти карты. Там, где игла попадала в отверстие, она замыкала электрический контакт, в результате чего увеличивалось на единицу значение в соответствующем счетчике.

Алан Тьюринг
Считается одним из основателей информатики и теории искусственного интеллекта, его считают первым теоретиком современного программирования и первым в мире хакером.
Машина Тьюринга - абстрактная вычислительная машина, была предложена Аланом Тьюрингом в 1936 году для формализации понятия алгоритма.
Способна имитировать любого другого исполнителя, который выполняет элементарные пошаговые вычисления.
20 век
Первый компьютер «Колосс» был разработан Аланом Тьюрингом в 1943 г.
Эта машина предназначалась для дешифровки немецких секретных сообщений времен второй мировой войны. Это была одна из первых попыток создания универсальной программируемой машины.
Однако сегодняшнему определению компьютер «Колосс» не соответствовал, т.к. он мог выполнять только одну единственную программу по расшифровке.

Эмиль Пост
Предложил абстрактную вычислительную машину - машину Поста. Она отличается от машины Тьюринга большей простотой.
Обе машины "эквивалентны" и были созданы для уточнения понятия "алгоритм".

Электронный этап

ЭВМ первого поколения
40-50 гг. XX века
Основные элементы:
электронно-вакуумные лампы
Хранение информации:
перфокарты, перфоленты

ENIAC - ЭНИАК
Ее размеры: 26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн.
Производительность: 300 умножений или 5 000 сложений в секунду!
В начале 1946 г. первая ламповая ЭВМ ЭНИАК начала считать реальные задачи (связанные с разработкой водородной бомбы и др. военными проектами )
20 век

МЭСМ
20 век
6 000 электронных ламп
20­разрядные двоичные числа
Быстродействие:
50 операций/с
Оперативная память: 100 ячеек
Площадь: 60 м2
Потребляемая мощность: 25 кВт
В 1948 г. академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ - МЭСМ .
В 1951 г. Малая Электронно-Счетная Машина официально вводится в эксплуатацию.

ЭВМ второго поколения
60-е гг. XX века
Основные элементы: полупроводники (диоды, транзисторы)
Хранение информации: магнитные ленты, накопители на магнитных дисках

БЭСМ-6
20 век
В 1968 г. в СССР начат выпуск БЭСМ-6
48-разрядные двоичные числа
Быстродействие: ~1 млн.операций /с
Объем ОЗУ:
128 000 ячеек

ЭВМ третьего поколения
70-е гг. XX века
Основные элементы: интегральные схемы (микросхемы)
Один кристалл ИС выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный "Эниак".

В 1964 году фирма IBM создала шесть моделей семейства IBM 360 (System 360) на микросхемах, ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Впоследствии были выпущены и другие машины на интегральных схемах - семейство IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

Зал ЕС ЭВМ
Магнитные ленты
Магнитные диски
Консоль оператора
АЦПУ
Питание,
процессор,
ОЗУ
Устройство работы с перфолентой
АЦПУ

АЦПУ – дедушка принтера
Консоль оператора = клавиатура+монитор
Собственно ЭВМ
Устройство для ввода c перфокарт – аналог CD-ROM (читать можно, записывать нельзя)

ЭВМ четвертого поколения
С 80-х гг. XX века
Основные элементы: большие интегральные микросхемы (БИС), которые по мощности соответствовали ~1 000 ИС.
Центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см2).
Быстродействие: тысячи миллионов операций в секунду.
Емкость ОЗУ: 500 млн. двоичных разрядов.
Первые компьютеры 4 поколения - Эльбрус

Персональные компьютеры
1975 г. – первый ПК фирмы MITS Altair 8800
1976 г. – первый ПК Apple I фирмы Apple
1981 г. – первый ПК фирмы IBM РС
1984 г. – Apple Macintosh, АГАТ, ЕС ПЭВМ
Макинтош 128К
Altair 8800 продавался в виде набора деталей для самостоятельной сборки. В компьютере не было ни клавиатуры, ни дисплея, ни долговременной памяти. Весь объём ОЗУ составлял 256 байт. Программы вводились переключением тумблеров на передней панели, а результаты считывались со светодиодных индикаторов.
Apple I

Apple I был продан в июне 2012 на аукционе «Sotheby’s» за $374 000
АГАТ
IBM PC

Первая «шариковая» мышь
Первая оптическая мышь
Первая мышь (1963)
Трекбол