Файл: Первые вычислительные инструменты.pdf

К мэйнфреймам относят, как правило, большие компьютеры с высоким быстродействием и большими вычислительными ресурсами, которые могут обрабатывать большое количество данных и выполнять обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей. Мэйнфреймы выполнены с избыточными техническими характеристиками, что делает их очень надежными. Физически мэйнфреймы имеют один корпус – системный блок размером со шкаф, к которому могут подключаться терминалы (терминал состоит из монитора и клавиатуры).
Мэйнфреймы используются для хранения и обработки больших баз данных, а также крупных веб-узлов с большим количеством одновременных обращений. Мейнфреймы считаются самыми мощными вычислительными системами общего назначения, после суперкомпьютеров. Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами.

6.3 Серверы

Серверы – это компьютеры, являющиеся центральными в компьютерной сети. Как правило, внутри своей сети, они являются самыми мощными по производительности. Серверы обеспечивают обслуживание подключенных к нему компьютеров и выход в другие сети. На них устанавливается программное обеспечение, позволяющее управлять работой сети. На серверах хранится информация, которой могут пользоваться все компьютеры, подключенные к сети. От сервера зависят работоспособность всей сети и сохранность баз данных и другой информации, поэтому серверы имеют несколько резервных дублирующих систем хранения данных, электропитания, возможность замены неисправных блоков без прерывания работы.
В зависимости от назначения определяют следующие типы серверов:

Сервер приложений – обрабатывает запросы от всех станций вычислительной сети и предоставляет им доступ к общим системным ресурсам;
Файл-сервер – для работы с базами данных и использования файлов информации, хранящихся в ней;
Архивационный сервер – для резервного копирования информации в крупных многосервисных сетях. Он использует накопители на магнитной ленте (стриммеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт. Обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование информации от подключенных серверов и рабочих станций;
Факс-сервер – для организации эффективной многоадресной факсимильной связи с несколькими факс-модемными плата- 160 ми и со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов;
Почтовый сервер – то же, что и факс-сервер, но для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками;
Сервер печати – для эффективного использования системных принтеров;
Сервер телеконференций – компьютер, имеющий программу обслуживания пользователей телеконференциями и новостями, он также может иметь систему автоматической обработки видеоизображений;

6.4 МикроЭВМ

МикроЭВМ обязаны своим появлением микропроцессорам. Среди них выделяют:

многопользовательские, оборудованные многими выносными терминалами и работающие в режиме разделения времени;
встроенные, которые могут управлять станком, какой-либо подсистемой автомобиля или другого устройства, будучи его малой частью.

К этой же категории ЭВМ относятся и персональные компьютеры. Персональный компьютер – компьютер, предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют потребностям большого количества людей.

Первым персональным компьютером (ПК) можно считать Altair-8800, созданный на базе новейшего для того времени микропроцессора INTEL-8080 в 1974 г. Э. Робертсом. Компьютер рассылался по почте, стоил всего 397 долл. и имел возможности для расширения периферийными устройствами, имел 256 байт оперативной памяти. Через год после появления первого персонального компьютера Altair-8800 в производство персональных компьютеров включилось более 20 различных компаний и фирм. Таким образом начала формироваться ПК-индустрия. Отличительной особенностью персональных компьютеров стали небольшие размеры и низкая стоимость. Благодаря своим характеристикам они предоставили возможность практически любому человеку познакомиться с вычислительной техникой. Компьютеры перестали быть прерогативой крупных компаний и государственных учреждений, а превратились в товар массового потребления. Одним из пионеров в производстве персональных компьютеров была компания «Apple», которая создала в 1976 г. «Apple I» и в 1977 г. «Apple II». В 1981 г. крупнейшая компьютерная компания IBM представила свой первый персональный компьютер – IBM PC 5150. В то время, как большинство компьютеров были 8-разрядными, этот компьютер был построен на базе 16-разрядного микропроцессора i8088 с тактовой частотой 4,77 МГц, имел 64 Кбайта оперативной памяти и был оснащен дисководом для дискет размером 5,25 дюймов емкостью 160 Кбайт. Информация отображалась в текстовом режиме на 12-дюймовом монохромном мониторе. Компьютер работал под управлением 16-разрядной операционной системы MS-DOS 1.0, разработанной фирмой Microsoft. Цена IBM PC составляла около 2900 долл. Продажа IBM PC началась в октябре 1981 г., и уже к концу года было продано более 35 тыс. компьютеров. При этому архитектура компьютера от IBM была открытой, что увеличило интерес к персональным компьютерам, как со стороны покупателей, так и со стороны других изготовителей и разработчиков. Через два года на рынке предлагались сотни разных устройств и комплектующих для IBM PC. В то же время компания «Microsoft» начинает выпуск программного обеспечения для IBM PC.
Очень скоро другие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC. Они стали перенимать все разработки фирмы IBM, а за счет того, что им не приходилось нести огромных издержек фирмы IBM, они смогли продавать свои компьютеры значительно дешевле аналогичных компьютеров фирмы IBM. Первый «IBM-совместимый» компьютер на базе следующего процессора – Intel 80386 – был выпущен уже не IBM. В марте 1983 г. Compaq начала продажи Compaq Portable – первого портативного компьютера, а также первого клона компьютеров серии IBM PC.
В 1984 г. компания Apple выпустила компьютер «Макинтош». Компьютер «Макинтош» имел девятидюймовый экран, работал на частоте 8 MГц и был построен на 32-битном микропроцессоре Motorola 68000. С его появлением вводятся в обиход «мышь» и «иконки», облегчающие работу с компьютером. Операционная система «Макинтоша» включала в себя графический интерфейс пользователя, позволявший вводить команды, выбирая их с помощью курсора. Сами команды были представлены в виде небольших графических изображений – значков. Простота использования в сочетании с большим набором текстовых и графических программ сделала этот компьютер идеальным для небольших офисов, издательств и школ. С появлением «Макинтоша» персональный компьютер стал еще более доступным. Для работы с ним больше не требовалось никаких специальных навыков, а тем более знания программирования.
Достоинства персональных компьютеров:

Невысокая стоимость;
Простота использования, обеспеченная с помощью диалогового способа взаимодействия c компьютером, удобных и понятных интерфейсов программ;
Высокая надежность и простота ремонта;
Большой охват областей применения;
Возможность объединения в сети, что позволяет миллионам пользователей обмениваться информацией и одновременно получать доступ к общим базам данных.

7. Квантовые компьютеры

Квантовые компьютеры — устройства, использующие явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Такие устройства оперируют квантовыми битами (кубитами), которые могут одновременно принимать значение и логического ноля, и логической единицы. Теоретически, такие устройства могут перебирать все возможные значения сразу, и давать результаты значительно быстрее, чем обычные ЭВМ. Это ставит под угрозу всю современную информационную безопасность, поскольку криптография базируется на невозможности проводить достаточно быстрые вычисления на больших числах.
Однако, из-за отсутствия эффективных методов борьбы с квантовой декогеренцией, полноценные квантовые компьютеры до сих пор не были реализованы. Кубиты сильно уязвимы ко внешним шумам, и требуют большого количества изолирующей аппаратуры. На сегодняшний день было реализовано около десятка экспериментальных квантовых компьютеров, которые далеки от идеала. Тем не менее, они показали работоспособность идеи квантовых вычислений. Это породило интерес к этим машинам, и энтузиазм в сфере компьютеростроения. Поэтому стоит ожидать дальнейших исследований и новые прототипы квантовых компьютеров.

Заключение

Изначально, вычислительные средства носили вспомогательный характер. Они лишь упрощали счет. Камешки абака представляли собой информацию, которую приходилось интерпретировать и запоминать человеку, чтобы производить над ней дальнейшие опреации. Начиная с XVI-XVII веков, ученые начали выдвигать идеи о счетных механизмах, - устройствах, которые получали бы на вход два числа и производили бы какое-либо арифметическое действие с ними. Первые реализованные такие машины не получили большого распространения. Лишь к концу XIX века арифмометрам удалось войти в обиход, но им не удалось полностью вывести абак из использования.

Электронные машины, построенные в рамках создания электронных вычислительных средств, показали, что ЭВМ способны не просто самостоятельно производить вычисления, но и делать это в тысячи раз быстрее, чем любой механический аналог. Это был переломный момент в истории развития вычислительной техники, поскольку он проложил путь ко следующим революциям в компьютеростроении, которые, в свою очередь, показали, что ЭВМ могут быть компактными, а также использоваться в самых различных сферах деятельности.

Сейчас компьютеры это обыденность. Они встраиваются в производственные станки, телефоны и бытовые приборы. Их применение охватывает даже те сферы, о которых люди середины прошлого века даже и не вспоминали при слове «компьютер». Например, компьютеры активно используются в киноиндустрии для отрисовки компьютерной графики.

На данный момент, у вычислительной техники можно отметить два вектора направления:

Уменьшение размеров и увеличение производительности вычислительных устройств;
Развитие сферы квантовых вычислений и постройка новых прототипов квантовых компьютеров.

Стоит отметить, что уменьшение размеров микропроцессоров, рано или поздно, достигнет своего предела. Тогда компьютерная техника будет только наращивать их количество на одну машину. Если, конечно, не будет изобретен более эффективный вычислительный элемент.

Квантовые компьютеры очень дороги в своем производстве, а также имеют большие габариты. Будут ли решены проблемы, препятствующие наращиванию их числа кубит, возможны ли квантовые компьютеры, превосходящие обычные и практичность их повсеместного применения покажет только время.

Список литературы

1. Депман И.Я. История арифметики: пособие для учитилей / И.Я. Депман — издание второе, исправленное — Москва: «Просвещение», 1965. - 416 с.
2. Манкевич Р. История математики. От счетных палочек до бессчетных вселенных / Р. Манкевич; пер. с анг. Степановой А. Н., ред. Никитин В. – Москва: Ломоносовъ, 2011. – 256 с.
3. Макаров О. Килобайты шестеренок: жизнь без компьютеров [Электронный ресурс] // Популярная механика: научно-популярный журнал 2008. № 12.
URL: https://www.popmech.ru/technologies/8422-kilobayty-shesterenok-zhizn-bez-kompyuterov (дата обращения: 23.03.2020)

4. Морозов Ю. М. История и методология вычислительной техники: учебное пособие / Ю. М. Морозов. - Спб: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2012. — 312 с.