Робочий зошит з основ інформатики та комп’ютерних технологій Тема 2 Історія розвитку обчислювальної техніки, НУДПСУ, КФЕК НУДПСУ

Історія розвитку обчислювальної техніки

Слово “комп’ютер” означає пристрій для обчислювання. Потреба в автоматизації обробки даних, в тому числі обчислювань, виникла дуже давно. У давнину для рахування використовували лічильні палички, камінці тощо. Більш ніж 1500 років тому (а можливо  і раніше) для полегшення обчислювань стали використовувати рахівниці.

У 1642 р. Б. Паскаль винайшов пристрій для механічного додавання чисел, а в 1673 р. Г. Лейбніц сконструював арифмометр, який дозволяв механічно виконувати чотири арифметичні дії. Починаючи з ХІХ ст., арифмометри набули дуже широкого використання. За їх допомогою виконували навіть складні розрахунки, наприклад розрахунки балістичних таблиць для артилерійської стрільби. Існувала і спеціальна професія — рахівник. Це була людина, яка працювала з арифмометром, швидко і чітко додержувалася певної послідовності інструкцій. Але розрахунки проводились дуже повільно, тому що вибір дій та запис результатів виконувався людиною, а швидкість її роботи досить обмежена.

У першій половині ХІХ ст. англійський математик Ч. Беббідж зробив спробу створити універсальний пристрій — аналітичну машину для виконання обчислення без участі людини. Машина повинна була вміти виконувати програми, які вводяться з перфокарт. Але ця машина так і не була реалізована на практиці. Лише через 19 років (у 1890 р.) після смерті Ч. Беббіджа одну із  його ідей було втілено в діючому пристрої. Це був статистичний табулятор американця Г. Холеріта, який створив його з метою прискорення обробки результатів перепису населення США.

Ч. Беббідж не зміг довести до кінця свою роботу зі створення аналітичної машини — вона була надто складною для техніки того часу. Але він розробив всі основні ідеї, і у 1943 р. американець Г. Ейкен за допомогою праць Ч. Беббіджа на основі техніки ХХ ст. — електромеханічних реле — створив таку машину під назвою “МАРК-1”. І тільки у 1945 р. вже на основі електронних ламп було побудовано подібну машину. Ця машина мала назву “ЕНІАК” і працювала у 1000 разів швидше.

Перші електронні машини були дуже великими за своїми розмірами. Перший крок до їх зменшення став можливим після винаходу в 1948 р. транзистора. У другій половині 50-х років з’явились комп’ютери, засновані на транзисторах. Наступний крок у справі мініатюризації комп’ютерів був підготовлений  винаходом інтегральних мікросхем наприкінці 60-х років. Елементна база комп’ютерів постійно удосконалювалась.

Покоління ЕОМ

У своєму розвитку ЕОМ пройшли ряд етапів, які називають поколіннями. Щоб визначити, до якого покоління належить ЕОМ, досить просто вивчити, з яких деталей вона складається.

Перший етап (1944 — 1955 рр.). ЕОМ першого покоління мали великі габаритні розміри, низьку надійність і велику вартість. Так, перша ЕОМ (ЕНІАК), яка була створена у США під керівництвом Дж. фон Неймана, містила у собі 20 000 ламп і займала площу 300 м2. Щомісяця  2000 ламп виходило з ладу. Машину обслуговував великий штат технічного персоналу.

Другий етап (1955 — 1964 рр.). Машини другого покоління будувалися на основі дискретних напівпровідникових приладів — транзисторів і діодів, які значно менші за розмірами й вартістю та мають значно більшу швидкодію (приблизно в 500 раз більшу, ніж лампові аналоги) і більш високу надійність.

Наступні етапи розвитку ЕОМ пов’язані з появою інтегральних мікросхем (ІМС). Інтегральна мікросхема — це функціонально закінчена електронна схема, яка складається, у свою чергу, з кількох елементарних схем і розміщена повністю на одному кристалі з кремнію.

Компонентами інтегральних мікросхем є: основні елементи — транзистори, а іноді — резистори; діоди й конденсатори. Технологія виготовлення перших ІМС припускала розміщення на одному кристалі всього кілька елементарних схем, таких як логічні елементи, тригери та деякі інші. Такі ІМС належать до мікросхем з малим ступенем інтеграції. Пізніше домоглися розміщення сотень елементарних схем в одному кристалі — ІМС середнього ступеня інтеграції. Останні досягнення в напівпровідниковій технології дають змогу на одному кристалі розміром 1 см³ розміщати електронні схеми величезної складності у кілька тисяч електронних схем, які споживають малу енергію і характеризуються низькими витратами при виготовленні. Ці мікросхеми називають схемами з великим ступенем інтеграції, або великими інтегральними мікросхемами (НВІС), які містять у собі сотні тисяч і мільйони елементарних схем.

Третій етап (1964 —  1971 рр.). ЕОМ третього покоління будувалися на основі ІМС малого та  середнього ступеня інтеграції. Різні типи програмно-сумісних машин цього покоління й утворюють початок сім’ї ЄС ЕОМ (Єдина система ЕОМ), призначе­ної для розв’язування багатьох науково-технічних, економічних, управлінських і різних спеціальних задач.

Четвертий етап (1971 — 1975 рр.). ЕОМ четвертого покоління мали своєю основою мікросхеми середнього ступеня інтеграції ВІС.

З 1975 р. почалася і продовжувалася розробка наступних поколінь ЕОМ на основі ВІС підвищеного ступеня інтеграції та новітніх фізичних принципів, а також створення інтелектуальних ЕОМ.

У серпні 1981 р. новий комп’ютер під назвою IBM PC  був офіційно показаний публіці і дуже швидко набув широкої популярності у користувачів. Принцип відкритої архітектури, який дозволив постійно вдосконалювати окремі частини комп’ютера, забезпечив великий успіх комп’ютера IBM PC.

Б. Паскалю було тільки 19 років, коли він розпочав роботу над своєю “Паскаліною”. За десятиріччя він переробив її понад 50 разів. Помер у віці 39 років. На його честь названа одна з мов програмування — Паскаль.

Графиня Ада Лавлейс (дочка поета лорда Байрона) всі свої незвичайні математичні  та літературні здібності спрямувала на здійснення проектів Ч. Беббіджа. Яку вважають першою жінкою-програмістом. На її честь названа одна з мов програмування — Ада.

У 1924 р. Г. Холеріт заснував фірму IBM (International Business Mashines Corporation).

Винахідників транзистора Дж. Бардіна, У. Браттейна і У. Шоклі було відзначено Нобелівською премією. Завдяки своїм перевагам порівнянно з електронною лампою, транзистор зробив революцію в усіх сферах людської діяльності.

Перший мікропроцесор  містив у собі 2 300 транзисторів, розмір транзистора був 10 Мк, швидкість роботи 60 000 операцій за секунду, тактова частота 0,75 МHz. Для порівняння: мікропроцесор Pentium Pro містить в собі 5 500 000 транзисторів розміром 0,35 Мк, виконує 440 000 000 операцій за секунду та має тактову частоту 200 MHz.

З повагою ІЦ “KURSOVIKS”!