Файл: История развития средств вычислительной техники (Технология перфокарты).pdf

В 1939 году разработка началась в лабораториях Эндикотта IBM на Гарвардской Mark I. Известный официально как автоматический калькулятор последовательности, Mark I был электромеханическим компьютером общего назначения, построенным при финансировании IBM и при содействии персонала IBM под руководством Гарвардского математика Говарда Айкена. На его конструкцию повлияла Аналитическая машина Бэббиджа, использующая десятичные арифметические и запоминающие колеса и поворотные переключатели в дополнение к электромагнитным реле. Он программировался с помощью перфоленты и содержал несколько вычислительных блоков, работающих параллельно. Более поздние версии содержали несколько читателей бумажной ленты, и машина могла переключаться между читателями на основе условия. Тем не менее машина Тьюринга была не совсем полной. Mark I был переведен в Гарвардский университет и начал работать в мае 1944 года^[9].

2.4 Колосс

Во время Второй Мировой войны англичане в Блетчли-Парке добились ряда успехов в взломе зашифрованных немецких военных коммуникаций. Немецкая шифровальная машина Enigma была атакована с помощью электромеханических машин под названием «бомбы». Бомба, разработанная Аланом Тьюрингом и Гордоном Уэлчманом после польской криптографической бомбы (1938), исключила возможные настройки Enigma, выполнив цепочки логических выводов, реализованных электрически. Большинство возможностей приводило к противоречию, а немногие оставшиеся можно было проверить вручную.

Немцы также разработали ряд систем шифрования телетайпов, сильно отличающихся от Enigma. Машина Lorenz SZ 40/42 использовалась для армейской связи высокого уровня, которую англичане называли «Тунни». Первые перехваты сообщений Лоренца начались в 1941 году. В рамках нападения на Танни профессор Макс Ньюман и его коллеги помогли определить Колосса. Mk I Colossus был построен за 11 месяцев Томми Флауэрсом и его коллегами на исследовательской станции почтового отделения в Доллис-Хилле в Лондоне, а затем отправлен в Блетчли-Парк.

Колосс был первым полностью электронным вычислительным устройством, который использовал большое количество клапанов (вакуумных трубок). Он имел бумажно-ленточный ввод и мог быть сконфигурирован для выполнения различных логических операций над своими данными, но он не был полным Тьюринга. Было построено девять Mk II Colossi (Mk I был преобразован в Mk II, сделав десять машин в общей сложности). Детали их существования, дизайна и использования держались в секрете с 1970-х годов. Уинстон Черчилль лично отдал приказ об их уничтожении на куски размером не больше человеческой ладони. Из-за этой секретности Колоссы не были включены во многие истории вычислений. Восстановленная копия одной из машин Колосса теперь выставлена в Блетчли-Парке^[10].

2.5 ЭНИАК

Построенный в США ЭНИАК (Электронный числовой интегратор и вычислитель), часто называемый первым электронным компьютером общего назначения, публично подтвердил использование электроники для крупномасштабных вычислений. Это имело решающее значение для развития современных вычислений, первоначально из-за огромного преимущества скорости, но, в конечном счете, из-за потенциала миниатюризации. Построенный под руководством Джона Мокли и Дж. Преспера Эккерта, он был в 1000 раз быстрее своих современников. Разработка и строительство ЭНИАК продолжались с 1943 года до полной эксплуатации в конце 1945 года. Когда была предложена его конструкция, многие исследователи полагали, что тысячи тонких клапанов (т.е. вакуумных трубок) будут гореть достаточно часто, что ЭНИАК будет так часто вниз для ремонта, чтобы быть бесполезным. Однако между отказами клапанов он мог выполнять до тысячи операций в секунду в течение нескольких часов.

Адаптируя идеи, разработанные Эккертом и Мокли после признания ограничений ЭНИАК, Джон фон Нейман написал широко распространенный отчет, описывающий компьютерный дизайн, в котором программы и рабочие данные хранились в одном едином хранилище. Этот базовый дизайн, который стал известен как архитектура фон Неймана, послужит основой для разработки первых по-настоящему гибких, универсальных цифровых компьютеров^[11].

2.6Машина фон Неймана первого поколения и другие работы

Первой рабочей машиной фон Неймана был Манчестерский «ребенок» или мелкомасштабная экспериментальная машина, построенная в Манчестерском университете в 1948 году. За ней последовал в 1949 году компьютер Manchester Mark I, который функционировал как полная система, используя трубку Вильямса и магнитный барабан для памяти, а также ввел индексные регистры. Другим претендентом на титул «первый цифровой компьютер с сохраненной программой» был EDSAC, спроектированный и построенный в Кембриджском университете. Работая менее чем через год после манчестерского «ребенка», он также был способен решать реальные проблемы.

В отличие от ЭНИАК, который использовал параллельную обработку, EDVAC использовал один процессор. Эта конструкция была проще и была первой, которая была реализована в каждой последующей волне миниатюризации, и повышала надежность.

Первый универсальный программируемый компьютер в континентальной Европе был создан командой ученых под руководством Сергея Алексеевича Лебедева из Киевского Института электротехники.

Компьютер МЭСМ (Малая электронная счётная машина) начал функционировать в 1950 году. Он имел около 6000 вакуумных ламп и потреблял 25 кВт мощности. Она могла выполнять около 3000 операций в секунду. Другой ранней машиной был CSIRAC (Council for Scientific and Industrial Research Automatic Computer) , австралийский дизайн, который провел свою первую программу испытаний в 1949 году.

В октябре 1947 года директора J. Lyons & Company, британской кейтеринговой компании, известной своими чайными, но с большим интересом к новым методам управления офисом, решили принять активное участие в содействии коммерческому развитию компьютеров. К 1951 году компьютер LEO I заработал и стал первым в мире обычным офисным компьютером.

Машина Манчестерского университета стала прототипом для Ferranti Mark I. Первая машина Ferranti Mark I была поставлена в университет в феврале 1951 года, и, по крайней мере, девять других были проданы между 1951 и 1957 годами.

В июне 1951 года UNIVAC I (универсальный автоматический компьютер) был доставлен в Бюро переписи населения США. Хотя машина была изготовлена Remington Rand, ее часто ошибочно называли “IBM UNIVAC”. Remington Rand в итоге продала 46 машин по более чем $ 1 млн. каждая. В UNIVAC был первым массово производимым компьютером. Все предшественники были разовым единиц. Он использовал 5 200 вакуумных ламп и потреблял 125 кВт мощности. Он использовал ртутную линию задержки, способную хранить 1000 слов из 11 десятичных цифр плюс знак (72-битные слова) для памяти. В отличие от машин IBM, он не был оснащен считывателем перфокарт, а вводом металлической магнитной ленты в стиле 1930-х годов, что делает его несовместимым с некоторыми существующими коммерческими хранилищами данных. Высокоскоростная перфорированная бумажная лента и магнитные ленты современного стиля использовались для ввода/вывода другими компьютерами эпохи.

В 1952 году IBM публично анонсировала IBM 701 Electronic Data Processing Machine, первый в своей успешной серии 700/7000 и первый компьютер IBM mainframe. IBM 704, введенный в 1954, использовал память магнитного сердечника, которая стала стандартом для больших машин. Первый реализованный язык программирования общего назначения высокого уровня Fortran также разрабатывался в IBM для 704 в 1955 и 1956 годах и был выпущен в начале 1957 года.

IBM представила меньший, более доступный компьютер в 1954 году, который оказался очень популярным. IBM 650 весил более 900 кг, прилагаемый блок питания весил около 1350 кг, и оба они находились в отдельных шкафах примерно 1,5 метра на 0,9 метра на 1,8 метра. Это стоило 500 000$или могло быть арендовано за 3500$в месяц. Его барабанная память первоначально состояла всего из 2000 десятизначных слов и требовала тайного программирования для эффективных вычислений. Ограничения памяти, подобные этому, доминировали в программировании в течение десятилетий после этого, пока эволюция модели программирования, которая была более симпатична разработке программного обеспечения.

В 1955 году Морис Уилкс изобрел микропрограммирование, которое впоследствии широко использовалось в процессорах и блоках с плавающей запятой мэйнфреймов и других компьютеров, таких как IBM 360 series. Микропрограммирование позволяет определять или расширять базовый набор команд с помощью встроенных программ (иногда называемых микропрограммами, микрокодами или милликодами).

В 1956 году IBM продаласвоюпервуюсистемумагнитныхдисков RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Он использовал 50 24-дюймовых металлических дисков, с 100 дорожками на стороне. Он может хранить 5 Мб данных и стоило $10,000 за мегабайт. (По состоянию на 2006 год магнитные накопители в виде жестких дисков стоят менее одной десятой процента за мегабайт)^[12].

2.7После 1960 года: третье поколение и далее

Взрыв в использовании компьютеров начался с компьютеров «третьего поколения». Они опирались на независимое изобретение Джеком Сен-Клером Килби и Робертом Нойсом интегральной схемы (или микрочипа), которое позже привело к изобретению микропроцессора Тедом Хоффом и Федерико Фэггином в Intel.

В 1960-е годы технологии второго и третьего поколений в значительной степени дублировали друг друга. Уже в 1975 году Sperry Univac продолжил производство машин второго поколения, таких как UNIVAC 494.

Разработка интегральной схемы стала визитной карточкой компьютеров третьего поколения. Транзисторы были миниатюризированы и размещены на кремниевых чипах, называемых полупроводниками, что резко увеличило скорость и эффективность компьютеров.

Вместо перфокарт и распечаток пользователи взаимодействовали с компьютерами третьего поколения через клавиатуры и мониторы и взаимодействовали с операционной системой (операционными системами), что позволяло устройству запускать множество различных приложений одновременно с центральной программой, которая контролировала память.

Компьютеры впервые стали доступны массовой аудитории, поскольку были меньше и дешевле своих предшественников.

Микропроцессор принес четвертое поколение компьютеров, как тысячи интегральных схем были построены на одном кремниевом чипе. То, что в первом поколении занимало целую комнату, теперь могло поместиться в ладони. Чипы Intel 4004, разработанные в 1971 году, размещали все компоненты компьютера – от центрального процессора и памяти до элементов управления вводом/выводом—на одном чипе. В 1981 году IBM представила свой первый компьютер для домашних пользователей, а в 1984 году Apple представила Macintosh.

Микропроцессоры также вышли из сферы настольных компьютеров и во многих областях жизни, поскольку все больше и больше повседневных продуктов начали использовать микропроцессоры. По мере того как эти небольшие компьютеры становились все более мощными, их можно было объединять в сети, что в конечном итоге привело к развитию интернета. Компьютеры четвертого поколения также видели развитие графических интерфейсов, мыши и других ручных устройств.

Вычислительные устройства пятого поколения, основанные на искусственном интеллекте, все еще находятся в разработке, хотя есть некоторые приложения, такие как распознавание голоса, которые используются сегодня.

Использование параллельной обработки и сверхпроводников помогает сделать искусственный интеллект реальностью. Квантовые вычисления и молекулярные и нанотехнологии будут кардинально изменить облик компьютеров в ближайшие годы. Целью вычислений пятого поколения является разработка устройств, которые реагируют на ввод естественного языка и способны к обучению и самоорганизации^[13].

Заключение

Вычислительное оборудование эволюционировало от машин, которые требовали отдельного ручного действия для выполнения каждой арифметической операции, к машинам перфокарт, а затем к компьютерам с сохраненной программой.

История компьютеров с сохраненной программой относится в первую очередь к архитектуре компьютеров, то есть к организации блоков для выполнения ввода и вывода, для хранения данных и для работы в качестве интегрированного механизма.

Во-вторых, это история электронных компонентов и механических устройств, составляющих эти отряды.

В курсовой работе описывается интеграция суперкомпьютеров XXI века, сетей, персональных устройств и интегрированных компьютеров/коммуникаторов во многие аспекты современного общества.

Увеличение скорости и объема памяти, а также снижение стоимости и размера по отношению к вычислительной мощности, являются основными особенностями истории.

Поскольку все компьютеры полагаются на цифровое хранилище и, как правило, ограничены размером и скоростью памяти, история компьютерного хранения данных связана с развитием компьютеров.

Список литературы

1. Гаков В. Ископаемые вычислительные / В. Гаков // Коммерсантъ. Деньги. – 2001. – № 1/2. – С. 41-45
2. Гладких Б.А. Информатика. Введение в специальность: учебное пособие / Б.А. Гладких. – Томск: Научно-техническая литература, 2002. –350 с.
3. Дубровский А. Чтим прошлое, работаем на будущее. К 60-летию отечественной вычислительной техники / А. Дубровский // Наука и жизнь. – 2008. – № 6. – С. 60-61
4. Каймин В.А. Информатика: учебник / В.А. Каймин. – М.: Высшее образование, 2001. – 272 с.
5. Ким А.К. От истоков к перспективам вычислительной техники / А.К. Ким // История науки и техники. – 2008. – № 5. – С. 2-4
6. Попова О.В. Информатика: учебное пособие / О.В. Попова. – Красноярск: Красноярский институт экономики Санкт-Петербургской академии управления и экономики (НОУ ВПО), 2007. – 186 с.
7. Соболь Б.В. Информатика: учебник / Б.В. Соболь. – Ростов н/Д, 2007. – 446 с.
8. Степанов А.Н. Информатика: учебное пособие / А.Н. Соболь. – СПб: Питер, 2006. – 684 с.
9. Украинцев Ю.Д. История связи и перспективы развития телекоммуникаций: учебное пособие / Ю.Д. Украинцев, М.А. Цветов. – Ульяновск: УлГТУ, 2009. – 128 с.
10. Фефелов Н.П. Информатика: учебное пособие / Н.П. Фефелов. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2005. – 252 с.
11. Захаров Н.Г. Вычислительная техника /Н.Г. Захаров, Р.А. Сайфутдинов. – Ульяновск: УлГТУ, 2007. – 224 с.
12. The five generations of computer (1st-5th generation) [Электронныйресурс]. – Режимдоступа: https://yonnysite.wordpress.com/2015/07/25/the-fivegeneration-of-computer-1st-5th/
13. History of computing hardware [Электронныйресурс]. – Режимдоступа:https://www.cs.mcgill.ca/~rwest/wikispeedia/wpcd/wp/h/History_of_computing_hardware.htm