Povijest razvoja računalstva. Domaća računalna tehnologija. Prvo računalo

Čim je osoba otkrila koncept "količine", odmah je počeo birati alate koji optimiziraju i olakšavaju račun. Danas, super-powered računala, na temelju načela matematičkih izračuna, proces, pohraniti i prenijeti informacije - najvažniji resurs i motor ljudskog napretka. Nije teško dobiti ideju o tome kako se odvijao razvoj računalne tehnologije, nakon što smo ukratko pregledali glavne faze tog procesa.

Glavne faze razvoja računalstva

Najpopularnija klasifikacija predlaže istaknuti glavne faze razvoja računalne tehnologije na kronološkoj osnovi:

• Ručna faza. Počelo je u zoru ljudskog doba i trajalo je sve do sredine XVII stoljeća. Tijekom tog razdoblja osnove računa. Kasnije, s formiranjem pozicijskih brojevnih sustava, pojavili su se uređaji (rezultati, abakus, kasnije - pravilo slajda), što je omogućilo izračunavanje pražnjenja.
• Mehanički stupanj. Započeo je sredinom 17. stoljeća i trajao je gotovo do kraja 19. stoljeća. Razina razvoja znanosti u tom razdoblju omogućila je stvaranje mehaničkih uređaja koji obavljaju osnovne aritmetičke operacije i automatski pamte više znamenke.
• Elektromehanički stupanj je najkraći od svih koji kombinira povijest razvoja računalne tehnologije. Trajalo je samo oko 60 godina. To je jaz između izuma iz 1887. prvog tabulatora do 1946., kada se pojavilo prvo računalo (ENIAC). Novi strojevi, čije djelovanje se temeljilo na električnom pogonu i električnom releju, omogućili su da se izračuni obavljaju s mnogo većom brzinom i preciznošću, ali je proces brojanja još morao kontrolirati osoba.
• Elektronska faza započela je u drugoj polovici prošlog stoljeća i nastavlja se i danas. Ovo je priča o šest generacija elektroničkih računala - od prvih divovskih jedinica koje su se temeljile na elektroničkim cijevima, do supermoćnih suvremenih superračunala s velikim brojem paralelnih procesora koji istovremeno mogu izvršavati mnoge naredbe.

Faze razvoja računalne tehnologije podijeljene su po kronološkom principu prilično arbitrarno. U vrijeme korištenja određenih vrsta računala aktivno su se stvarale pretpostavke za nastanak sljedećih računala.

Prvi uređaji za račun

Najraniji alat za prebrojavanje koji poznaje povijest razvoja računalne tehnologije je deset prstiju na rukama osobe. Rezultati računa su u početku zabilježeni uz pomoć prstiju, zareza na drvu i kamenu, posebnih štapića, čvorova.

S pojavom pisanja pojavili su se i razvili različiti načini pisanja brojeva, izumljeni su pozicijski sustavi brojeva (decimalni u Indiji, heksadecimalni u Babilonu).

Otprilike od 4. stoljeća prije Krista, stari Grci počeli su prolaziti kroz abakus. U početku, to je bila glinena ravna ploča s trakama na njoj s oštrim predmetom. Račun je izvršen stavljanjem na te trake u određenom redoslijedu malih kamenčića ili drugih malih predmeta.

U Kini se u 4. stoljeću pojavljuju prevare s sedam naglasaka - suanpan (suanpan). Na pravokutni drveni okvir rastegnut žice ili užad - od devet ili više. Druga žica (uže), rastegnuta okomito na ostatak, podijelila je na dva nejednaka dijela. U većem odjeljku, nazvanom "zemlja", na žicama je bilo nategnuto pet kosti, u manjem - "nebo" - bile su dvije. Svako od kašnjenja odgovaralo je decimalnom mjestu.

Tradicionalni računi soroban postali popularni u Japanu od XVI stoljeća, nakon što je tamo iz Kine. U isto vrijeme, računi su se pojavili u Rusiji.

U 17. stoljeću, na temelju logaritama koje je otkrio škotski matematičar John Napier, Englez Edmond Gunter izumio je klizno pravilo. Ovaj uređaj stalno se poboljšava i živi do danas. Omogućuje vam da množite i dijelite brojeve, podižete na snagu, definirate logaritme i trigonometrijske funkcije.

Pravilo klizanja postalo je uređaj koji dovršava razvoj računalne opreme u ručnom (kućnom mehaničkom) stupnju.

Prvi mehanički uređaji za brojanje

Godine 1623. prvi mehanički "kalkulator" izradio je njemački znanstvenik Wilhelm Schickard, koji je nazvao sat brojanja. Mehanizam ovog uređaja sličio je običnom satu, koji se sastojao od zupčanika i zvjezdica. Međutim, postalo je poznato o ovom izumu tek sredinom prošlog stoljeća.

Kvalitativni skok u području računalne tehnologije bio je izum Pascaline sabirnog stroja 1642. Njegov tvorac, francuski matematičar Blaise Pascal, počeo je raditi na ovom uređaju kada nije imao ni 20 godina. "Pascalina" je mehanički uređaj u obliku kutije s velikim brojem međusobno povezanih zupčanika. Brojevi koji su se morali dodati dodani su u stroj okretanjem posebnih kotača.

1673. godine saksonski matematičar i filozof Gottfried von Leibniz izumio je stroj koji je izveo četiri osnovne matematičke operacije i uspio izvući kvadratni korijen. Načelo njegova rada temeljilo se na binarni brojčani sustav posebno izumili znanstvenici.

Godine 1818. Francuz Charles (Karl) Xavier Thomas de Colmar, utemeljen na Leibnizovim idejama, izumio je stroj za dodavanje koji se može množiti i dijeliti. I dvije godine kasnije, Englez Charles Babbage krenuo je u osmišljavanje stroja koji će moći izvršiti izračune s točnošću do 20 decimalnih mjesta. Ovaj je projekt ostao nedovršen, ali je 1830. godine njegov autor razvio još jedan - analitički stroj za izvođenje točnih znanstvenih i tehničkih proračuna. Stroj je trebao biti kontroliran softverom, a za ulaz i izlaz informacija trebalo je koristiti perforirane kartice s različitim rasporedom rupa. Projekt Babbage predviđao je razvoj elektroničke računalne opreme i zadataka koji se mogu riješiti uz njegovu pomoć.

Važno je napomenuti da slava prvog svjetskog programera pripada ženi - Lady Ade Lovelace (rođena Byron). Ona je stvorila prve programe za računalo Babbage. Njeno ime kasnije je nazvano jednim od računalnih jezika.

Razvoj prvih analognih računala

Godine 1887. povijest razvoja računalne tehnologije ušla je u novu fazu. Američki inženjer Hermann Hollerith (Hollerith) uspio je izgraditi prvi elektromehanički računarski stroj - tabulator. U mehanizmu se nalazio relej, kao i šalteri i posebna kutija za sortiranje. Uređaj je čitao i sortirao statističke zapise na karticama. U budućnosti, tvrtka, koju je osnovao Goldlert, postala je okosnica svjetski poznatog računalnog diva IBM-a.

Godine 1930. američki Vannovar Bush stvorio je diferencijalni analizator. Napajao se strujom, a elektronske cijevi su se koristile za pohranu podataka. Ovaj stroj je bio u mogućnosti brzo pronaći rješenja za složene matematičke probleme.

Šest godina kasnije, britanski znanstvenik Alan Turing razvio je koncept stroja koji je postao teorijska osnova današnjih računala. Posjedovala je sva glavna svojstva moderne računalne tehnologije: mogla je korak po korak obavljati operacije koje su programirane u internoj memoriji.

Godinu dana kasnije, George Stibits, znanstvenik iz Sjedinjenih Američkih Država, izumio je prvi elektromehanički uređaj u zemlji koji je sposoban za binarno dodavanje. Njegovo djelovanje temeljilo se na Booleovoj algebri - matematičkoj logici, koju je sredinom XIX. Stoljeća stvorio George Boole: pomoću logičkih operatora AND, OR i NOT. Kasnije će binarni zbroj postati sastavni dio digitalnog računala.

Godine 1938. Claude Shannon, zaposlenik na Sveučilištu Massachusetts, opisao je principe logičkog uređaja računala koji koristi električne krugove za rješavanje problema Booleove algebre.

Početak računalne ere

Vlade zemalja koje su sudjelovale u Drugom svjetskom ratu bile su svjesne strateške uloge računala u vođenju neprijateljstava. To je bio poticaj za razvoj i paralelnu pojavu u tim zemljama prve generacije računala.

Pionir u području računalnog inženjerstva bio je Konrad Zuse - njemački inženjer. Godine 1941. stvorio je prvi stroj za automatsko računanje, kojim upravlja program. Stroj, nazvan Z3, bio je izgrađen na telefonskim relejima, programi za njega bili su kodirani na perforiranoj vrpci. Ovaj uređaj je mogao raditi u binarnom sustavu, kao i raditi s brojevima s pomičnim zarezom.

Sljedeći Zuse strojni model, Z4, službeno je priznat kao prvo doista radno programabilno računalo. Također je ušao u povijest kao tvorac prvog programskog jezika na visokoj razini, zvanog Plankalcule.

Američki istraživači John Atanasov (Atanasoff) i Clifford Berry 1942. stvorili su računalni uređaj koji je radio na vakuumskim cijevima. Stroj je također koristio binarni kod, mogao je izvesti niz logičkih operacija.

Godine 1943. u laboratoriju engleske vlade, u tajnosti, izgrađeno je prvo računalo nazvano Colossus. Umjesto elektromehaničkih releja, koristilo se 2 tisuće elektronskih cijevi za pohranjivanje i obrada informacija. Namijenjen je hakiranju i dešifriranju koda tajnih poruka koje je prenio njemački Enigma enkripcijski stroj, koji je naširoko koristio Wehrmacht. Postojanje ovog uređaja dugo se zadržalo u strogom povjerenju. Nakon završetka rata, zapovijed o uništenju potpisao je osobno Winston Churchill.

Razvoj arhitekture

Godine 1945. američki matematičar mađarsko-njemačkog podrijetla John (Janos Lajos), von Neumann, stvorio je prototip arhitekture modernih računala. Predložio je da program napiše u obliku koda izravno u memoriju stroja, što podrazumijeva zajedničko pohranjivanje programa i podataka u memoriju računala.

Von Neumannova arhitektura postavila je temelje za prvo univerzalno elektroničko računalo, ENIAC, koje je tada nastalo u Sjedinjenim Državama. Taj je div težio oko 30 tona i nalazio se na 170 četvornih metara prostora. 18 tisuća svjetiljki bilo je uključeno u rad stroja. To računalo može izvoditi 300 operacija množenja ili 5 tisuća dodataka u jednoj sekundi.

Prvo univerzalno programirljivo računalo u Europi nastalo je 1950. godine u Sovjetskom Savezu (Ukrajina). Skupina kijevskih znanstvenika, na čelu s Sergeyem Alekseevichom Lebedevom, osmislila je mali elektronički stroj za prebrojavanje (MESM). Njegova brzina bila je 50 operacija u sekundi, sadržavala je oko 6 tisuća vakuumskih cijevi.

Godine 1952. BESM, veliki elektronički stroj za računanje, također razvijen pod vodstvom Lebedeva, dopunjen je domaćom računalnom opremom. To računalo, koje je izvršilo do 10 tisuća operacija u sekundi, bilo je u to vrijeme najbrže u Europi. Informacije su unesene u memoriju stroja pomoću probušene trake, podaci su ispisani pomoću ispisa fotografija.

U istom je razdoblju u SSSR-u proizveden niz velikih računala pod općim imenom Strela (koji je razvio Yury Yakovlevich Bazilevsky). Od 1954, masovna proizvodnja univerzalnog računala "Ural" pod vodstvom Bašira Ramejeva započela je u Penzi. Najnoviji modeli su međusobno kompatibilni sa hardverom i softverom, širok je izbor perifernih uređaja koji omogućuju sastavljanje strojeva različitih konfiguracija.

Tranzistori. Izdavanje prvih serijskih računala

Međutim, svjetiljke vrlo brzo nisu uspjele, vrlo teško raditi s strojem. Tranzistor, izumljen 1947., uspio je riješiti taj problem. Koristeći električna svojstva poluvodiča, obavljao je iste zadatke kao i elektronske elektronske cijevi, ali je zauzimao mnogo manji volumen i trošio ne toliko energije. Uz pojavu feritnih jezgara za organiziranje računalne memorije, upotreba tranzistora omogućila je značajno smanjenje veličine strojeva, kako bi ih učinili pouzdanijim i bržim.

Godine 1954. američka tvrtka "Texas Instruments" počela je serijski proizvoditi tranzistore, a dvije godine kasnije u Massachusettsu pojavilo se prvo računalo na bazi tranzistora druge generacije - TX-O.

Sredinom prošlog stoljeća značajan dio državnih organizacija i velikih tvrtki koristio je računala za znanstvene, financijske, inženjerske izračune, radeći s velikim nizom podataka. Postupno su računala dobivala značajke koje su nam danas poznate. Tijekom tog razdoblja pojavili su se ploteri, pisači, mediji za pohranu na magnetskim diskovima i vrpci.

Aktivna uporaba računalne tehnologije dovela je do širenja područja primjene i zahtijevala je stvaranje novih softverskih tehnologija. pojavio programski jezici visoke razine omogućuju vam prijenos programa s jednog stroja na drugi i pojednostavljenje procesa pisanja koda ("Fortran", "Cobol" i drugi). Pojavili su se posebni programi za prevođenje koji pretvaraju kod s tih jezika u naredbe koje stroj percipira izravno.

Pojava integriranih krugova

Godine 1958-1960, zahvaljujući inženjerima iz Sjedinjenih Američkih Država, Robertu Noyceu i Jacku Kilbyju, svijet je naučio o postojanju integriranih krugova. Na temelju silicija ili germanij kristala montiran minijaturnih tranzistora i drugih komponenti, ponekad i do stotine i tisuće. Čipovi dimenzija nešto više od centimetra radili su mnogo brže od tranzistora i trošili mnogo manje energije. Svojim izgledom povijest razvoja računalne tehnologije povezuje pojavu treće generacije računala.

Godine 1964. IBM je izdao prvo računalo u obitelji SYSTEM 360, koje se temeljilo na integriranim krugovima. Od tog trenutka možete pratiti masovnu proizvodnju računala. Proizvedeno je više od 20 tisuća primjeraka ovog računala.

Godine 1972. u SSSR-u je razvijeno računalo EU-a (jedna serija). To su bili standardizirani kompleksi za rad računalnih centara, koji su imali zajednički sustav naredbi. Osnova je preuzet američki sustav IBM 360.

Sljedeće godine, DEC je objavio PDP-8 mini-računalo, koje je postalo prvi komercijalni projekt u ovom području. Relativno niska cijena mini-računala omogućila je malim organizacijama da ih koriste.

U istom razdoblju softver se stalno poboljšavao. Razvijeni operativni sustavi dizajnirani za održavanje maksimalnog broja vanjskih uređaja, pojavili su se novi programi. Godine 1964, BASIC je razvijen - jezik dizajniran posebno za obuku početnika programera. Pet godina kasnije pojavio se Pascal, koji se pokazao vrlo pogodnim za rješavanje raznih primijenjenih problema.

Osobna računala

Nakon 1970. godine počelo je izdavanje četvrtog generiranje računala. Razvoj računalne tehnologije u ovom trenutku karakterizira uvođenje velikih integriranih krugova u proizvodnju računala. Takvi strojevi sada su mogli obaviti u jednoj sekundi tisuće milijuna računalnih operacija, a kapacitet njihovog RAM-a povećao se na 500 milijuna binarnih bitova. Značajno smanjenje troškova mikroračunala dovelo je do činjenice da se mogućnost kupnje postupno pojavljivala u običnoj osobi.

Jedan od prvih proizvođača osobnih računala bio je Apple. Steve Jobs i Steve Wozniak, koji su ga stvorili, osmislili su prvi model računala 1976. godine, dajući mu ime Apple I. To je koštalo samo 500 dolara. Godinu dana kasnije predstavljen je sljedeći model ove tvrtke - Apple II.

Računalo tog vremena prvi put je postalo slično kućanskom uređaju: osim svoje kompaktne veličine, imao je elegantan dizajn i sučelje prilagođeno korisniku. Proliferacija osobnih računala u kasnim 1970-ima dovela je do zamjetnog pada potražnje za velikim računalima. Ta je činjenica ozbiljno zabrinula njihovog proizvođača, IBM-a, a 1979. pokrenula je svoje prvo računalo.

Dvije godine kasnije pojavio se prvi mikroračunalo ove tvrtke s otvorenom arhitekturom, bazirano na 16-bitnom mikroprocesoru 8088 tvrtke Intel. Računalo je opremljeno monokromnim zaslonom, dva diskovna pogona za pet-inčne diskete, 64-kilobajtni RAM. Microsoft je u ime tvrtke kreatora posebno razvio operativni sustav za ovaj stroj. Brojni klonovi IBM PC-a pojavili su se na tržištu, što je potaknulo rast industrijske proizvodnje osobnih računala.

Godine 1984. Apple je razvio i objavio novo računalo Macintosh. Njegov operativni sustav bio je iznimno user-friendly: predstavio je naredbe u obliku grafičkih slika i dopušteno im je ulazak uz pomoć manipulatora - miša. To je računalo učinilo još pristupačnijim, jer od korisnika nije bilo potrebe za posebnim vještinama.

Računala pete generacije računalne tehnologije nekih izvora datiraju od 1992. do 2013. godine. Ukratko, njihov osnovni koncept je formuliran na sljedeći način: to su računala stvorena na temelju superkompleksnih mikroprocesora, s paralelno-vektorskom strukturom, što omogućuje istodobno izvršavanje desetaka uzastopnih naredbi ugrađenih u program. Strojevi s nekoliko stotina procesora koji rade paralelno omogućuju vam preciznije i brže procesiranje podataka, kao i učinkovito funkcioniranje mreža.

Razvoj suvremene računalne tehnologije omogućuje nam da govorimo o računalima šeste generacije. Riječ je o elektroničkim i optoelektronskim računalima koji rade na desetinama tisuća mikroprocesora, karakteriziranih masivnim paralelizmom i simulacijom arhitekture neuronskih bioloških sustava, što im omogućuje uspješno prepoznavanje složenih slika.

Nakon dosljednog pregleda svih faza razvoja računalne tehnologije, valja istaknuti zanimljivu činjenicu: izumi koji su se dobro pokazali u svakom od njih preživjeli su do danas i uspješno se i dalje koriste.

Računalne klase

Postoje različite opcije za klasifikaciju računala.

Tako su namjerno računala podijeljena:

• za univerzalne - one koje su sposobne riješiti najrazličitije matematičke, ekonomske, inženjerske, znanstvene i druge zadaće;
• problemski orijentirani - rješavanje problema užeg smjera, povezano, u pravilu, s upravljanjem određenim procesima (registracija podataka, akumulacija i obrada malih količina informacija, izvođenje proračuna u skladu s jednostavnim algoritmima). Oni imaju ograničeniji softver i hardverske resurse od prve skupine računala;
• Specijalizirana računala, u pravilu, rješavaju strogo definirane zadatke. Oni imaju visoko specijaliziranu strukturu i sa relativno niskom složenošću uređaja i kontrole su prilično pouzdani i produktivni u svom području. To su, na primjer, kontroleri ili adapteri koji kontroliraju brojne uređaje, kao i mikroprocesore koji se mogu programirati.

U pogledu veličine i performansi, moderna tehnologija elektroničkog računalstva dijeli se na:

• na super-velikim (superračunala);
• velika računala;
• mala računala;
• ultra mali (mikroračunala).

Tako smo vidjeli da su se uređaji, koje je čovjek prvi izumio za obračun resursa i vrijednosti, a zatim - za brzo i točno provođenje složenih proračuna i računskih operacija, stalno razvijali i unapređivali.