Файл: История развития средств вычислительной техники (Понятие и сущность вычислительных машин).pdf

Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет - от первого табулятора Г. Холлерита (1887) до первой ЭВМ ENIAC (1945). Предпосылками создания проектов этого типа явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление и планирование и т.д.), так и развитие прикладной электротехники (электропривод и электромеханические реле). Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях..

Значение работ Холлерита для развития ВТ определяется двумя факторами. Во-первых он стал основоположником нового направления в ВТ - счетно-перфорационного с соответствующим им оборудованием для широкого круга экономических и научно-технических расчетов. Это направление привело к созданию машино-счетных станций, послуживших прообразом современных вычислительных центров. Во-вторых, даже в наше время использование большого числа разнообразных устройств ввода/вывода информации не отменило полностью использование перфокарточной технологии.

Заключительный период (40-е годы 20в.) электромеханического этапа развития характеризуется созданием целого ряда сложных релейных и релейномеханических систем с программным управлением, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способных выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров с электроприводом.

 Наиболее крупные проекты данного периода были выполнены в Германии (К.Цузе) и США (Д.Анатасов, Г.Айкен и Д.Стиблиц). Их проекты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.

Последним же крупным проектом релейной ВТ следует считать построенную в 1957 году в СССР релейную вычислительную машину РВМ-1 (на ней производился перерасчет цен на товары в связи с денежной реформой 1961 года). Машина была конкурентноспособна с ЭВМ того времени, надежна и ее быстродействие было на уровне первых малых ЭВМ. Однако электронные лампы обладали большим превосходством в быстродействии, что, в конечном итоге, и определило переход от релейной к электронной технологии. К началу 40-х гг. 20 века электроника уже располагала безынерционными элементами высокого быстродействия (триггерами), что позволило создавать быстродействующую электронную ВТ, электронные вычислительные машины..

Первой ЭВМ (специализированной в области дешифровки) можно считать английскую машину Colossus, созданную в 1943 году при участии А. Тьюринга.

---

Машина была узкоспециализированной, поэтому первой ЭВМ принято считать машину ENIAC, созданную в США в конце 1945г Эккертом и Моучли по идее Дж. Атанасова. Первоначально предназначенная для решения задач баллистики (оценка принципиальной возможности создания водородной бомбы), машина оказалась универсальной. Ее параметры: высота 6 м, ширина 4м, длина 30м, вес 30т, 18000 электронных ламп 16 основных типов, потребляемая мощность 140кВт. Большое внимание приходилось уделять системе охлаждения, т.к. лампы выделяли много тепла. Первая ЭВМ проработала до сентября 1955 года, выполнив за 10 лет своего существования операций больше, чем все человечество за весь период существования до 1945 года.

 Еще до начала эксплуатации первой машины эти же разработчики (Моучли и Эккерт) получили заказ на вторую машину (EDVAC- Electronic Discrete Automatic Variable Computer). В этой машине была предусмотрена большая память как для хранения программы так, и для данных. Такой подход устранял главный недостаток первой машины - необходимость перекоммутации многих узлов машины. В конце 1944 года к проекту был подключен в качестве научного консультанта Джон фон Нейман.

В результате совместной работы была построена ЭВМ с хранимыми в памяти программами. Но EDVAG (США) не стала первой машиной с архитектурой фон Неймана. На два года раньше (1949) машина этого класса была сделана в Англии EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator)..

Английская машина работала в двоичной системе счисления, ряд операций обеспечивался выполнением специальных подпрограмм, организовано выполнение команд ветвления. EDSAC явился не только первой универсальной ЭВМ с хранимой в памяти программами, но и позволял создавать программы из перемещаемых подпрограмм, объединяя их в одну программу в момент загрузки в память. Такая модель является до сих пор одной из основных в технологии программирования..

Компьютер EDSAC положил начало новому этапу в развитии ВТ - первому поколению универсальных ЭВМ.

С самого начала люди считали, используя свои пальцы. В тот момент, когда нельзя уже было обойтись только этим, появились простейшие приспособления для счета. Среди них можно главным образом выделить абак, который в древности был широко распространен.

Изготовление абака не представляет сложности, вполне можно обойтись дощечкой, которая разлинована столбцами или разлиновать небольшой песочный участок. Каждый столбец имел свой численный разряд: единица, десяток, сотня, тысяча. Числа реализовывались набором камешков, ракушек, веточек и т.п., которые раскладывались по разным столбцам – разрядам. Увеличивая или уменьшая количество камешков в этих столбцах, было возможно было слагать и вычитать, а также умножать и делить, многократно слагая и вычитая [4, c. 173].

---

По способу работы, с абаком схожи русские счеты. Столбцы в них заменялись на расположенные горизонтально оси с косточками. На Руси счеты эксплуатировались очень профессионально. Они стали неизменными спутниками различных купцов, управляющих, казначеев. Из России этот весьма ценный прибор перекочевал и в Старый Свет.

Самым первым вычислительным прибором, собранным по механическому принципу являлась счетная машина, созданная в 1642 году прославленным ученым из Франции Блезом Паскалем. Данное изобретение Паскаля позволило оперировать сложением и вычитанием. «Паскалина» – такое наименование получило сие устройство – состояла из комплекта пронумерованных от 0 до 9 колес, установленные в вертикальном положении. Колесо, после совершения полного кругового оборота сцеплялось с колесом расположенным по соседству и раскручивало на единицу деления. От количества колес зависело количество разрядов разрядов – так, при помощи двух колес можно было считать до 99, при трех – до 999, а пять колес позволяли вести счет до таких величин как 99999. «Паскалина» была крайне простой в освоении [6, c. 204].

В 1673 году математик и философ из Германии Готфрид Вильгельм Лейбниц создал устройство для счета, которое тоже работало по принципу механизма, которое не ограничивалось простейшими операциями сложения и вычитания, но также могло умножать и делить. Компоновка данного устройства по сравнению с «Паскалиной» была значительно сложнее. Колеса с числами, которые здесь уже были зубчатыми, размещали на себе зубцы 9 разных длин, и арифметические операции реализовывались посредством сцепления этих самых колес. Эти слега измененные колеса вышеописанного устройства стали фундаментом широко использовавшихся счетных устройств – арифмометров, которые использовались не только в ХIХ веке, но в не столь далеком прошлом наши родичи [3, c. 342].

Имена некоторых ученых в истории ВТ, которые связаны с самыми значимыми открытиями в данной области, в наши дни широко известны даже непосвященным. Чарльз Бэббидж, английский математик первой половины XIX века, входит в их число. В 1823 году Бэббидж разработку своей ВМ, которая подразделялась на две части: вычисляющую и печатающую. Её цель состояла в том, чтобы помочь морскому ведомству Соединенного Королевства для создания разнообразных мореходных таблиц. Часть машины для вычисления, была близка к завершению к 1833 году, а печатающая была готова практически вполовину, когда средства на дальнейшую разработку истощились. И на этом работы прекратились [2, c. 280].

---

Хоть изобретение Бэббиджа и не удалось завершить построено до конца, эти заготовки нашли свое применение в построении всех современных компьютеров. Бэббидж сделал вывод – ВМ должна где-то хранить числа, необходимые для вычислений, а также отдаче команд машине, об определении дальнейшей судьбы чисел. Именно «программой» работы компьютера и стала называться данная последовательность команд, а то, на чем хранилась информация, стала «памятью» машины. Но недостаточно только хранения чисел, пусть и вместе с программой. Главная цель – машина должна использовать эти числа в заданных программой операциях. Бэббидж осознал, необходим особый блок для вычисления – процессор.

Новые изобретения XX века уже работали на электроэнергии. Спустя непродолжительное время после изобретения электронных ламп, в 1918 году советский ученый М.А.Бонч-Бруевич создал ламповый триггер – электронное приспособление, запоминающее электрические сигналы.

Принцип работы триггера походил на качели с защелками, которые располагались на высших точках качания. Когда качели доходили до одной верхней точки – защелка срабатывала, качание останавливалось, и в таком состоянии они могут задержаться очень долго. Когда защелка открывалась – качели достигали другой точки, и далее происходило все по кругу. По положению, в котором, спустя определенное время, окажутся качели через определенное время после их установки, можно сделать вывод, была открыта защелка либо нет. Качели будто бы запоминают срабатывание защелки – таким же образом и триггер запоминает, проходил ли через него сигнал или же нет.

Первые компьютеры вычисляли в тысячи раз быстрее счетных машин на механической основе, но имели очень большие габариты, что добавляло хлопот при их установке. ЭВМ располагалась в помещении размером 9х15 м, весила, ни много ни мало, 30 тонн и пожирала около 150 кВт/ч. В этой ЭВМ располагалось около 18 тысяч электронных ламп [1, c. 127].

2-е поколение ЭВМ появилось благодаря огромному по значимости изобретению в числе электроники этого века – транзистору. Миниатюрное полупроводниковое устройство позволяло сильно уменьшить размеры компьютеров и понизить используемую ими мощность. Скорость вычисления компьютеров увеличилась до миллиона операций в секунду.

Изобретенные в 1950 году интегральные микросхемы позволили многократно уменьшить количество электронных составляющих в компьютере, что облегчило сборку машин. ЭВМ 3-его поколения на данных схемах возникли в 1964 году.

---

В июне 1971 года вышла в свет, непростая в реализации, универсальная интегральная микросхема, которая стало называться микропроцессором – главным компонентом компьютеров следующего поколения.

Конечно до творческого мышления человека, возможностей ЭВМ на сегодняшний день недостаточно. Поэтому всякая информация, которую необходимо представить пользователю в привычном для него виде, определенным образом кодируется, а именно в виде некоторой последовательности цифр, которую компьютер обучен распознавать [7, c. 23].

ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

2.1  Развитие электронно-вычислительной техники в СССР и ее перспективы при капитализме

Тема электронно-вычислительной техники в социалистической России довольно интересна и за почти 30 лет правления буржуев порядком оболганная холуями от клавиатуры и пера с веб-камерой – блогерами и прочими интеллигентами. Отстаивающая за определенную плату или по глупости капиталистические производственные отношения пробуржуйская интеллигенция, многочисленная журналистская орда, любит пнуть наши компьютеры и большие электронно-вычислительных комплексы времен СССР на предмет качества, ввиду ненадежности некоторых моделей, их технической устарелости, и оставляющей желать лучшего производимости, плюс трудности в эксплуатации по сравнению с зарубежными аналогами того времени. Компьютеры сравниваются под лицемерные разговоры про то, что западные ЭВМ были лучше и надежнее, что Советы компьютеры, в принципе, делать не умели и т. д. Увы, такое в эпоху застоя и позже, в перестройку, имело место быть. Однако такое положение дел было не всегда.

1. ассортимент производимой электронно-вычислительной техники в СССР был гораздо шире, чем представляется обывателю.

2. нельзя механистически переносить экономические и политические пороки позднего СССР и качество изделий, выпускавшихся в тот период времени на весь период существования советского государства и качество с производительностью более ранних моделей ЭВМ, не западных копий, а полностью оригинальных проектов. Падение качества и деградация в этой области производственной началось тогда, когда после смерти Сталина дорвавшиеся до руля контрреволюционеры-троцкисты начали тихо, из-под полы, проводить в СССР свою контрреволюционную политику, рыночные реформы, сильно подкосившие работу всего советского народно-хозяйственный комплекса, нарушившие его работу по выполнению плана для удовлетворения растущих потребностей трудящихся. Но об этом ниже.

---