Историја развоја рачунарства. Домаћа рачунарска технологија. Први компјутер

Чим је особа открила концепт "квантитета", одмах је почео да бира алате који оптимизују и олакшавају рачун. Данас, супер-рачунари, засновани на принципима математичких прорачуна, процесирају, складиште и преносе информације - најважнији ресурс и покретач људског напретка. Није тешко добити идеју о томе како се одвијао развој рачунарске технологије, укратко смо прегледали главне фазе овог процеса.

Главне фазе развоја рачунарства

Најпопуларнија класификација предлаже да се истакну главне фазе развоја рачунарске технологије на хронолошкој основи:

• Мануал стаге. Почело је у зору људског доба и трајало је све до средине КСВИИ века. Током овог периода, основе рачуна. Касније, са формирањем позиционих бројевних система, појавили су се уређаји (бодови, абакус, касније - правило слајда), што је омогућило прорачунавање пражњења.
• Мецханицал стаге. Почела је средином 17. века и трајала је готово до краја 19. века. Ниво развоја науке у овом периоду омогућио је стварање механичких уређаја који обављају основне аритметичке операције и аутоматски памте више знаменке.
• Електромеханичка фаза је најкраћа од свих, која комбинује историју развоја рачунарске технологије. Трајао је само око 60 година. Ово је јаз између проналаска из 1887. године првог табулатора до 1946. године, када се појавио први рачунар (ЕНИАЦ). Нове машине, чија је акција заснована на електричном погону и електричном релеју, омогућила је да се прорачуне обављају са много већом брзином и прецизношћу, али је процес бројања још морао да контролише особа.
• Електронска фаза је почела у другој половини прошлог стољећа и наставља се и данас. Ово је прича о шест генерација електронских компјутера - од првих гигантских јединица, базираних на електронским цевима, до супермоћних модерних суперкомпјутера са великим бројем паралелних процесора који истовремено могу извршавати многе команде.

Фазе развоја рачунарске технологије подељене су по хронолошком принципу прилично арбитрарно. У време када су коришћени одређени типови рачунара активно су се стварали предуслови за појаву следећих компјутера.

Први уређаји за рачун

Најранији алат за пребројавање који познаје историју развоја рачунарске технологије је десет прстију на рукама особе. Резултати рачуна су првобитно забиљежени уз помоћ прстију, зареза на дрвету и камену, специјалних штапова, чворова.

Појавом писања појавили су се и развили различити начини писања бројева, измишљени су позициони бројчани системи (децимални у Индији, хексадецимални у Бабилону).

Отприлике од 4. века пре нове ере, стари Грци су почели да нападају абакус. У почетку, то је била глинена равна плоча са тракама на њој са оштрим предметом. Обрачун је извршен постављањем ових трака у одређеном поретку малим камењем или другим малим предметима.

У Кини у 4. веку наше ере појавиле су се преваре са седам акцента - суанпан (суанпан). На правокутном дрвеном оквиру растегнуте жице или ужад - од девет или више. Друга жица (конопац), која је растегнута окомито на остатак, подијелила је супанпан на два неједнака дијела. У већем одјељку, названом "земља", на жицама је било нанесено пет кости, у мањем - "небо" - биле су двије. Свако од кашњења је одговарало децималном месту.

Традиционални извештаји суробан постали су популарни у Јапану од КСВИ века, пошто су тамо стигли из Кине. Истовремено, рачуни су се појавили у Русији.

У 17. веку, на основу логаритама које је открио шкотски математичар Јохн Напиер, Енглез Едмонд Гунтер је измислио правило клизања. Овај уређај се стално побољшава и живи до данас. Омогућава вам да множите и делите бројеве, подижете на снагу, дефинишете логаритме и тригонометријске функције.

Правило слајдова је постало уређај који завршава развој рачунарске опреме на ручном (кућном механичком) ступњу.

Први механички уређаји за бројање

Године 1623. први механички "калкулатор" је створио немачки научник Вилхелм Шикард, који је назвао сат бројања. Механизам овог уређаја личио је на обичан сат који се састојао од зупчаника и звјездица. Међутим, о овом проналаску постало је познато тек средином прошлог века.

Квалитативни скок у области рачунарске технологије био је изум Пасцалине машине за сабирање 1642. године. Његов творац, француски математичар Блаисе Пасцал, почео је радити на овом уређају када није имао ни 20 година. "Пасцалина" је био механички уређај у облику кутије са великим бројем међусобно повезаних зупчаника. Бројеви који су били потребни за додавање убачени су у машину окретањем специјалних точкова.

1673. године, саксонски математичар и филозоф Готтфриед вон Леибниз изумео је машину која је извела четири основне математичке операције и могла је извући скуаре роот. Начело његовог рада је било засновано бинарни систем бројева посебно изумљени од стране научника.

Године 1818, Француз Цхарлес (Карл) Ксавиер Тхомас де Цолмар, заснован на Леибнизовим идејама, изумео је машину за додавање која може да се множи и дели. Две године касније, Енглез Цхарлес Баббаге је кренуо у дизајнирање машине која би могла да изврши прорачуне са тачношћу до 20 децималних места. Овај пројекат је остао недовршен, али је 1830. године његов аутор развио још једну - аналитичку машину за извођење прецизних научних и техничких прорачуна. Машина је требала бити контролисана софтвером, а за улаз и излаз информација требало је користити перфориране картице са различитим локацијама рупа. Пројекат Баббаге предвидио је развој електронске рачунарске опреме и задатака који се могу ријешити уз његову помоћ.

Важно је напоменути да слава првог свјетског програмера припада жени - Лади Аде Ловелаце (рођена Бирон). Она је направила прве програме за компјутер Баббаге. Њено име је касније названо једним од компјутерских језика.

Развој првих компјутерских аналога

Године 1887, историја развоја рачунарске технологије ушла је у нову фазу. Амерички инжењер Херманн Холлеритх (Холлеритх) успео је да направи прву електромеханичку рачунарску машину - табулатор. У његовом механизму налазио се релеј, као и шалтери и посебна кутија за сортирање. Уређај чита и сортира статистичке записе направљене на пунцх картицама. У будућности, компанија, коју је основао Голдлерт, постала је окосница светски познатог компјутерског гиганта ИБМ.

Амерички Ванновар Бусх је 1930. године створио диференцијални анализатор. Напајао се струјом, а електронске цеви су коришћене за складиштење података. Ова машина је успела да брзо пронађе решења за сложене математичке проблеме.

Шест година касније, британски научник Алан Туринг развио је концепт машине, који је постао теоријска основа данашњих рачунара. Поседовала је сва главна својства модерне рачунарске технологије: могла је корак по корак обављати операције које су програмиране у интерној меморији.

Годину дана касније, Џорџ Стибитс, научник из Сједињених Држава, изумио је први електромеханички уређај у земљи који је способан за бинарно додавање. Његове акције су засноване на Боолеовој алгебри - математичкој логици, коју је средином КСИКС века створио Георге Бооле: коришћењем логичких оператора АНД, ОР и НОТ. Касније, бинарни збирач ће постати интегрални део дигиталног рачунара.

Године 1938. Цлауде Сханнон, запослен на Универзитету у Масачусетсу, описао је принципе логичког уређаја компјутера који користи електрична кола за рјешавање проблема Боолеове алгебре.

Почетак рачунарске ере

Владе земаља које су учествовале у Другом светском рату биле су свесне стратешке улоге рачунара у вођењу непријатељстава. То је био подстицај за развој и паралелну појаву у тим земљама прве генерације компјутера.

Пионир у области рачунарства био је Конрад Зусе - немачки инжењер. Године 1941. створио је прву аутоматску компјутерску машину која је контролисала програм. Машина, названа З3, изграђена је на телефонским релејима, програми за то су били кодирани на перфорираној врпци. Овај уређај је био у стању да ради у бинарном систему, као и да ради са бројевима с помичним зарезом.

Следећи модел Зусе машине, З4, званично је признат као први заиста радни програмабилни рачунар. Он је такође ушао у историју као творац првог програмског језика на високом нивоу, званог Планкалцуле.

Амерички истраживачи Јохн Атанасов (Атанасофф) и Цлиффорд Берри су 1942. године створили компјутерски уређај који је радио на вакуумским цијевима. Машина је такође користила бинарни код, могла је извести низ логичких операција.

1943, у лабораторији енглеске владе, у тајности, изграђен је први компјутер, назван Колос. Уместо електромеханичких релеја, користило се 2 хиљаде електронских цеви за складиштење и обрада информација. Намењен је за хаковање и дешифровање кода тајних порука које преноси машина за шифровање немачке Енигме, која је широко коришћена од стране Вехрмацхта. Постојање овог уређаја дуго је трајало у најстрожем повјерењу. Након завршетка рата, налог за уништење је потписао лично Винстон Черчил.

Развој архитектуре

1945. године, амерички математичар мађарско-њемачког поријекла, Јохн (Јанос Лајос), вон Неуманн, створио је прототип архитектуре модерних рачунала. Он је предложио да програм напише у облику кода директно у меморију машине, што подразумева заједничко складиштење програма и података у меморији рачунара.

Вон Неуманнова архитектура поставила је темеље за први универзални електронски рачунар, ЕНИАЦ, који је у то време створен у Сједињеним Државама. Овај гигант је тежио око 30 тона и налазио се на 170 квадратних метара простора. 18 хиљада лампи је било укључено у рад машине. Овај рачунар може да изврши 300 операција множења или 5 хиљада додатака у једној секунди.

Први универзални програмабилни компјутер у Европи створен је 1950. године у Совјетском Савезу (Украјина). Група научника из Кијева, на чијем је челу Сергеј Алексејевич Лебедев, дизајнирала је малу електронску машину за бројање (МЕСМ). Његова брзина је била 50 операција у секунди, садржавала је око 6 хиљада вакумских цеви.

Године 1952. БЕСМ, велика електронска рачунска машина, такође развијена под руководством Лебедева, допуњена је домаћом рачунарском опремом. Овај рачунар, који је обавио до 10 хиљада операција у секунди, био је у то време најбржи у Европи. Информације су унесене у меморију машине помоћу пробушене траке, подаци су излазни помоћу фото-штампања.

У истом периоду у СССР-у је произведен низ великих компјутера под општим именом Стрела (који је развио Иури Иаковлевицх Базилевски). Од 1954. године у Пензи је почела масовна производња универзалног компјутера "Урал" под водством Башира Рамејева. Најновији модели су били међусобно компатибилни са хардвером и софтвером, постојао је широк избор периферних уређаја који су омогућавали састављање машина различитих конфигурација.

Транзистори. Издавање првих серијских рачунара

Међутим, лампе су веома брзо пропале, веома тешко радити са машином. Транзистор, изумљен 1947. године, успео је да реши овај проблем. Користећи електрична својства полуводича, он је обављао исте задатке као и електронске електронске, али заузимао много мањи волумен и трошио не толико енергије. Уз појаву феритних језгара за организовање компјутерске меморије, употреба транзистора је омогућила значајно смањење величине машина, што их чини поузданим и бржим.

Америчка компанија "Текас Инструментс" је 1954. године почела серијски производити транзисторе, а двије године касније у Массацхусеттсу појавио се први компјутер друге генерације заснован на транзистору - ТКС-О.

Средином прошлог века значајан део државних организација и великих компанија користио је компјутере за научне, финансијске, инжењерске прорачуне, радећи са великим подацима. Постепено, рачунари су данас стекли карактеристике које су нам биле познате. Током овог периода појавили су се плотери, штампачи, медији за складиштење на магнетним дисковима и тракама.

Активна употреба рачунарске технологије довела је до ширења подручја примјене и захтијевала је стварање нових софтверских технологија. Аппеаред програмски језици високог нивоа омогућују вам да преносите програме са једне машине на другу и поједностављује процес писања кода ("Фортран", "Цобол" и други). Појавили су се специјални програми за преводиоце који конвертују код са ових језика у команде које директно перципира машина.

Појава интегрисаних кола

Године 1958-1960, захваљујући инжењерима из Сједињених Америчких Држава, Роберту Ноицеу и Јацку Килбију, свијет је сазнао за постојање интегрираних кругова. На бази силиконских или германијумских кристала монтираних минијатурних транзистора и других компоненти, понекад и до стотине и хиљаде. Чипови димензија нешто више од центиметра радили су много брже од транзистора и трошили много мање енергије. Својим изгледом, историја развоја рачунарске технологије повезује појаву рачунара треће генерације.

Године 1964, ИБМ је издао први рачунар у породици СИСТЕМ 360, који је базиран на интегрисаним колима. Од тог времена, можете пратити масовну производњу рачунара. Произведено је више од 20 хиљада примерака овог рачунара.

1972. године, у СССР-у, развијен је компјутер ЕУ (једна серија). То су били стандардизовани комплекси за рад рачунарских центара, који су имали заједнички систем команди. Основа је преузета од стране америчког система ИБМ 360.

Следеће године, ДЕЦ је објавио ПДП-8 мини компјутер, који је постао први комерцијални пројекат у овој области. Релативно ниске цене мини-компјутера омогућиле су малим организацијама да их користе.

У истом периоду софтвер је стално побољшаван. Развијени оперативни системи дизајнирани за одржавање максималног броја екстерних уређаја, појављују се нови програми. 1964. године развијен је БАСИЦ - језик дизајниран посебно за обуку почетника програмера. Пет година касније појавио се Пасцал, који се показао веома погодним за решавање разних примењених проблема.

Персонал цомпутерс

Након 1970. године почело је издавање четвртог генерација компјутера. Развој рачунарске технологије у овом тренутку карактерише увођење великих интегрисаних кола у производњу рачунара. Такве машине сада могу да извршавају у једној секунди хиљаде милиона рачунских операција, а капацитет њиховог РАМ-а је повећан на 500 милиона бинарних битова. Значајно смањење трошкова микро рачунара довело је до тога да се могућност куповине постепено појављује у обичној особи.

Један од првих произвођача персоналних рачунара био је Аппле. Стеве Јобс и Стеве Возниак, који су га креирали, дизајнирали су први ПЦ модел 1976. године, дајући му име Аппле И. То је коштало само 500 долара. Годину дана касније представљен је следећи модел ове компаније - Аппле ИИ.

Рачунар тог времена по први пут је постао сличан кућном апарату: поред своје компактне величине, имао је елегантан дизајн и усер-фриендли сучеље. Пролиферација персоналних рачунара крајем 1970-их довела је до приметног пада потражње за великим компјутерима. Ова чињеница је озбиљно забринула њиховог произвођача, ИБМ-а, а 1979. је лансирала свој први ПЦ.

Две године касније појавио се први микрорачунар ове фирме са отвореном архитектуром, заснован на 16-битном микропроцесору 8088 произвођача Интел. Рачунар је био опремљен монокромним дисплејем, два диска за пет-инчне дискете, 64-килобајтна РАМ. Мицрософт је у име компаније креатора посебно развио оперативни систем за ову машину. Бројни клонови ИБМ ПЦ-а појавили су се на тржишту, што је довело до пораста индустријске производње особних рачунала.

Године 1984, Аппле је развио и објавио нови рачунар, Мацинтосх. Његов оперативни систем је био изузетно усер-фриендли: представио је команде у облику графичких слика и дозволио им да их унесе уз помоћ манипулатора - миша. Ово је учинило компјутер још приступачнијим, јер од сада није било потребних посебних вјештина од корисника.

Рачунари пете генерације рачунарске технологије неких извора датирају од 1992. до 2013. године. Укратко, њихов основни концепт је формулисан на следећи начин: то су компјутери створени на бази суперкомплексних микропроцесора, који имају паралелно-векторску структуру, што омогућава истовремено извршавање десетина узастопних команди уграђених у програм. Машине са више стотина процесора који раде паралелно омогућавају прецизније и брже обраду података, као и ефикасно функционисање мрежа.

Развој савремене рачунарске технологије омогућава нам да говоримо о рачунарима шесте генерације. То су електронски и оптоелектронски рачунари који раде на десетине хиљада микропроцесора, карактерисани масивним паралелизмом и симулацијом архитектуре неуронских биолошких система, што им омогућава да успешно препознају сложене слике.

Након доследног разматрања свих фаза развоја рачунарске технологије, треба напоменути занимљиву чињеницу: проналасци који су се добро показали у свакој од њих преживели су до данас и даље се успешно користе.

Цомпутинг цлассес

Постоје различите опције за класификацију рачунара.

Дакле, намерно су рачунари подељени:

• за универзалне - оне које су способне да решавају најразличитије математичке, економске, инжењерске, научне и друге послове;
• проблемски оријентисано - решавање проблема ужег правца, повезано, по правилу, са управљањем одређеним процесима (регистрација података, акумулација и обрада малих количина информација, извршавање прорачуна у складу са једноставним алгоритмима). Они имају више ограничених софтверских и хардверских ресурса него прва група рачунара;
• Специјализовани рачунари, по правилу, решавају строго дефинисане задатке. Они имају високо специјализовану структуру и са релативно ниском сложеношћу уређаја и контроле су прилично поуздани и продуктивни у свом пољу. То су, на пример, контролери или адаптери који контролишу бројне уређаје, као и програмабилне микропроцесоре.

У погледу величине и перформанси, савремена технологија електронског рачунања је подељена на:

• на супер-великим (суперрачунарима);
• велики компјутери;
• мали компјутери;
• ултра мали (микрорачунари).

Тако смо видели да се уређаји, које је човек први пут измислио за рачуноводство ресурса и вредности, а затим - за брзо и тачно извођење сложених прорачуна и рачунских операција, константно развијали и унапређивали.