Антиките́рский механизм — древнегреческое вычислительное устройство (100 год до н.э.)

История изобретения первого механизма для вычислений берет начало в древней Греции. Механизм состоящий из 37 бронзовых шестерней и четырех дисков и предназначавшийся, по мнению ученых, для расчета движения небесных тел был найден в 1901 на затонувшем древнем судне недалеко от греческого острова Антикитера. Находка датируется приблизительно 100-150 годами до н. э. Древний астрономический компьютер вычислял положение пяти известных на то время планет и выполнял математические расчеты.

Найденные фрагменты Антикитерского механизма хранятся в Национальном археологическом музее в Афинах. Кто изобрел этот механизм опередивший свое время мы, к сожалению, никогда не узнаем.

Идея вычислительного устройства

Компью́тер (англ. computer - «вычислитель») - устройство выполняющее заданную последовательность операций (чаще всего связанных с числовыми расчетами и манипулированием данными).

ЭВМ — устройство вычислительный функционал которого основан на электронных компонентах: вакуумных лампах, полупроводниках, резисторах, конденсаторах.

История изобретения первого компьютера , пожалуй, начинается с идей знаменитого итальянского изобретателя. Еще в XV веке, в своих дневниках, Леонардо да Винчи приводит эскиз суммирующего устройства на базе зубчатых колец. (правда дальше чертежей у Леонардо дело не дошло т.к. технологии того времени были весьма примитивны для реализации его идей).

Лишь спустя два века, гениальному математику Паскалю, удалось с большим трудом воплотить в жизнь свой проект механического арифмометра «Паскалина».

История изобретения компьютеров делится на своеобразные эры: подсчет предметов на камешках или косточках трансформировался в предка современных счет, эра шестерней и рычажков подарила человечеству механический калькулятор Паскалина, позже мир увидел разностную машину Беббиджа и, наконец, освоив электричество, человек смог построить электронную вычислительную машину (ЭВМ).

Что является компьютером, а что нет? Машина фон-Неймана

Джон фон Нейман заложил основополагающие принципы по которым и сейчас создаются современные вычислительные машины. Архитектура фон Неймана - широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера. Другими словами это означает, что и данные и код программы которая этими данными оперирует находятся в одной и той же памяти (ОЗУ).

Типичная схема вычислительной машины (компьютера) фон Неймана представлена ниже. Она состоит из основных узлов:

Арифметико-логическое устройство
Управление АЛУ
Оперативная память
Устройство ввода-вывода

Задаваясь вопросом кто изобрел первый компьютер , необходимо понимать различие между механическими вычислительными устройствами и электронно вычислительной машиной ЭВМ. Первым электронно-цифровым компьютером считается ABC (Atanasoff-Berry Computer) — вычислительная машина Атанасова — Берри разрабатываемая физиком Джоном Атанасовым и Клифордом Берри в университете штата Айова в период с 1937 по 1942г. Так что официально история изобретения первого компьютера отсчитывается с 1942 года .

Эра механических калькуляторов

Древний калькулятор Абак — прародитель счёт

Абак — древний прародитель счет

Самым первым вычислительным устройством являлся Абак. Этому изобретению больше двух тысяч лет. Абак представлял из себя деревянную доску с полосами по которым передвигались камешки. Похожий принцип действия можно увидеть у современных счет, которые являются дальними родственниками Абака.

Первый механический калькулятор Паскаля

Механический компьютер Паскаля. Лавры изобретателя первого работающего механического счетного механизма принадлежат французскому математику, физику, изобретателю Блезу Паскалю (19 июня 1623 - 19 августа 1662). Этот механический арифмометр умел выполнять четыре основных математических действия. За свою непродолжительную жизнь, Паскаль изготовил 50 таких механических калькуляторов.

Чарльз Беббидж — английский математик, создатель первой аналитической машины являющейся прообразом современной ЭВМ. В идею аналитической машины легли принципы современного цифрового компьютера: устройство ввода-вывода, ячейки памяти, арифметическое устройство. Механический компьютер Беббиджа выполнял алгебраические вычисления т.е. оперировал переменными.

Электронно-механический компьютер Z-1 Конрада Цуззе

В 1938 году немецким инженером Конрадом Цузе, на собственные средства, была сконструирована первая механическая программируемая цифровая машина. Она приводилась в действие электрическим приводом и располагалась на двух сдвинутых вместе столах, занимая площадь в 4м/куб. Если бы не бомбардировки в ходе военных действий уничтожившие Z-1, история изобретения первого компьютера отсчитывалась бы с 1938 года.

В том же году Цузе приступил к созданию более усовершенствованной модели — Z2, в основу которой, легли телефонные реле. 1941 год: Цузе создает Z3, которая являлась прообразом современного компьютера. Z3 могла программироваться в двоичном коде, умела производить вычисления над числами с плавающей точкой, имела устройство хранения данных и умела считывать программы с перфоленты (!). В планах Цузе было создание следующего поколения Z на электронных лампах, но в связи с военной кампанией германии ему было отказано в финансировании.

После войны Цузе продолжал разработку вычислительной техники, уже в стенах собственной компании Zuse KG. Позже его фирму выкупила Siemens. Конрад Цузе был не только гениальным изобретателем, но еще и талантливым художником.

Компьютер Colossus

Компьютер «Колосс» — сверхсекретный британский проект

Во время второй мировой войны немецкие радисты для передачи секретных данных использовали специальный алгоритм шифрования.

Для ускорения расшифровки немецких сообщений британским инженером Томми Флауэрсом совместно с отделением Макса Ньюмана в 1943 году была создана дешифровальная машина Колосс (Colossus).

В компьютере Colossus использовалось большое количество электровакуумных ламп, ввод информации выполнялся с перфоленты. Работа Флауэрса и Ньюмана не была оценена по достоинству т.к. долгое время была засекречена. Уинстон Черчилль лично подписал приказ о разрушении дешифровальной машины на части. Из-за строжайшего режима секретности, история изобретения компьютера Colossus не была упомянута в трудах по истории.

Первый электронный компьютер Джона Атанасова ABC

1942год Джон Атанасов совместно с Клиффордом Берри разработали первый в США электронный цифровой компьютер ABC. Эта электронная машина не была программируемой. ABC была первой в мире вычислительной машиной БЕЗ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТЕЙ (реле, кулачковые механизмы, пр…). На данный момент и согласно закону, на базе электронных компонентов принадлежит Джону Атанасову.

Долгое время считалось, что изобретение первого компьютера принадлежит Эккерту и Мошли, но после долгих судебных разбирательств в 1973 году федеральный судья Эрл Ларсон аннулировал патент ранее принадлежавший Эккерту и Мошли, признав Джона Атанасова изобретателем первого электронного компьютера.

Компьютер Эккерта — Мошли ENIAC

В 1946 году Джон Мошли и Джон Эккерт вместе с сотрудниками школы электротехники Мура штата Пенсильвания разработали большую электронно-вычислительную машину предназначенную для военных целей Electrical Numerical Integrator and Calculator. ENIAC был реализован на электронно-вакуумных лампах, что значительно ускоряло процесс обработки и операций на данными. Вес компьютера составлял 27 тонн. Все вычисления производились в десятичной системе. Для изменения задания (выполняемой программы) ENIAC необходимо было перекоммутировать. Огромная вычислительная мощь (на то время) ENIAC использовалась в военных целях, затем для прогнозирования погоды.

Из чего состоят компьютеры?

В основе любого компьютера лежит арифметико-логическое устройство (АЛУ, процессор), память для хранения промежуточных результатов вычисления и устройство ввода-вывода. Узлы первых компьютеров были реализованы на реле, радиолампах. Позже, с появлением транзисторов и микросхем размеры компьютеров значительно уменьшились, а вычислительные мощности, наоборот возросли.

Вакуумный триод — основа первых электронных компьютеров

В первых компьютера использовались вакуумные триоды (радиолампы) изобретенные Ли Де Форестом в 1906 году. Триод состоит из трех элементов помещенных под вакуум стеклянного баллона: анода катода и сетки расположенной между ними. Напряжение прикладывается между анодом и катодом. Ток между анодом-катодом можно изменять прикладывая различный потенциал к сетке. Т.о. можно менять состояние триода: вкл/выкл. Триод (в наше время транзистор) является вентилем, дискретной единицей компьютера, на основе которой строятся более сложные логические схемы.

Кроме радиоламп широко использовались и пассивные электронные компоненты: резисторы, конденсаторы. Однако только радиолампы выходили из строя чаще всех остальных. Это связано с самой архитектурой этих вакуумных приборов: у любой радиолампы есть срок службы и он довольно короткий (относительно полупроводникового транзистора например). Со временем, катод радиолампы стремительно теряет эмиссию и радиолампа становится непригодной.

Оперативная память первых компьютеров

Первая оперативная память была реализована на ферритовых кольцах набранных в матрицу. Такое ОЗУ хранило информацию в виде направления намагниченности небольших ферритовых сердечников. Направление намагниченности одного ферритового кольца позволяет хранить один бит информации. Такой способ хранения данных был распространен вплоть до середины 1970-х годов.

История изобретения компьютеров. Наши дни

После изобретения полупроводникового транзистора (1947 г.) и микросхемы (1952 г.) создание компьютеров вышло на качественно иной уровень. Благодаря малым размерам, высокой скорости переключения и низкому потреблению энергии, полупроводниковые приборы и микросхемы позволили разрабатывать быстродействующие компьютеры для всех сфер применения.

Компанию IBM можно назвать изобретателем первого персонального компьютера, а если точнее, открытой архитектуры IBM PC представляющей из себя сборную конструкцию со слотами расширения и поддержкой программного и аппаратного обеспечения различных фирм. Стандарт IBM PC является доминирующей архитектурой на основе которой сейчас производятся все современные компьютеры.

Первый персональный компьютер IBM-PC 5150 заложил новый стандарт в индустрии микрокомпьютеров.

Закон Мура и будущее ЭВМ

Закон Гордона Мура – эмпирическое наблюдение (прекрасно «работавшее» до недавнего времени) предсказывающее увеличение вдвое количества транзисторов в кристалле процессора примерно каждые 24 месяца. Благодаря стараниям монстров индустрии строения центральных и видео-процессоров таким как Intel и Nvidia мы живём в удивительную эпоху виртуализации, компьютерных игр неотличимых графикой от голливудского экшена.
Кол-во транзисторов процессоров Intel приближается к двум миллиардам, а кристалл самой микросхемы можно уместить на ногте. Объединяя вычислительные ядра на одной подложке, а сами процессоры на общей материнской плате разработчики добились фантастических вычислительных мощностей. Проектирование спецэффектов и виртуальной реальности, моделирование сложнейших биологических процессов, астрономия и астрофизика – это лишь немногие области, где применение мощных современных ЭВМ помогает человечеству бурно развиваться и познавать окружающий мир.

Первая советская электронно-вычислительная машина была сконструирована и введена в эксплуатацию недалеко от города Киева. С появлением первого компьютера в Союзе и на территории континентальной Европы связывают имя Сергея Лебедева (1902-1974 гг.). В 1997 году ученая мировая общественность признала его пионером вычислительной техники, и в том же году Международное компьютерное общество выпустило медаль с надписью: «С.А. Лебедев - разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения». Всего при непосредственном участии академика было создано 18 электронно-вычислительных машин, 15 из которых переросли в серийное производство.

Сергей Алексеевич Лебедев - основоположник вычислительной техники в СССР

В 1944-м, после назначения на должность директора Института энергетики АН УССР, академик с семьей переезжает в Киев. До создания революционной разработки остается еще долгих четыре года. Данный институт специализировался по двум направлениям: электротехническое и теплотехническое. Волевым решением директор разделяет два не совсем совместимых научных направления и возглавляет Институт электроники. Лаборатория института переезжает в предместье Киева (Феофания, бывший монастырь). Именно там и воплощается в жизнь давнишняя мечта профессора Лебедева - создать электронно-цифровую счетную машину.

Первый компьютер СССР

В 1948 году модель первого отечественного компьютера была собрана. Устройство занимало почти все пространство комнаты площадью в 60 м 2 . В конструкции было так много элементов (особенно нагревательных), что при первом запуске машины выделилось столько тепла, что пришлось даже разобрать часть кровли. Первую модель советского компьютера назвали просто - Малая Электронная Счетная Машина (МЭСМ). Она могла производить до трех тысяч счетно-вычислительных операций в минуту, что по меркам того времени было заоблачно много. В МЭСМ был применен принцип электронной ламповой системы, который уже апробирован западными коллегами («Колосс Марк 1» 1943 г., «ЭНИАК» 1946 г.).

Всего в МЭСМ было использовано порядка 6 тысяч различных электронных ламп, устройству требовалась мощность в 25 кВт. Программирование происходило за счет ввода данных с перфолент или в результате набора кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился посредством электромеханического печатающего устройства или путем фотографирования.

Параметры МЭСМ:

двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом система счета;
17 разрядов (16 плюс один на знак);
емкость ОЗУ: 31 для чисел и 63 для команд;
емкость функционального устройства: аналогичная ОЗУ;
трехадресная система команд;
производимые вычисления: четыре простейших операции (сложение, вычитание, деление, умножение), сравнение с учетом знака, сдвиг, сравнение по абсолютной величине, сложение команд, передача управления, передача чисел с магнитного барабана и пр.;
вид ПЗУ: триггерные ячейки с вариантом использования магнитного барабана;
система ввода данных: последовательная с контролем через систему программирования;
моноблочное универсальное арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках.

Несмотря на максимально возможную автономную работу МЭСМ, определение и устранение неполадок все же происходило вручную или посредством полуавтоматического регулирования. Во время испытаний компьютеру было предложено решить несколько задач, после чего разработчики заключили, что машина способна производить вычисления, неподвластные человеческому разуму. Публичная демонстрация возможностей малой электронной счетной машины произошла в 1951 году. С этого момента устройство считается введенным в эксплуатацию первым советским электронно-вычислительным аппаратом. Над созданием МЭСМ под руководством Лебедева работало всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц.

Несмотря на ряд существенных ограничений, первый компьютер, сделанный в СССР, работал в соответствии с требованиями своего времени. По этой причине машине академика Лебедева было доверено проводить расчеты по решению научно-технических и народно-хозяйственных задач. Опыт, накопленный в процессе разработки машины, был использован при создании БЭСМ, а сама МЭСМ рассматривалась в качестве действующего макета, на котором отрабатывались принципы построения большой ЭВМ. Первый «блин» академика Лебедева на пути развития программирования и разработок широкого круга вопросов вычислительной математики не оказался комом. Машину применяли как для текущих задач, так и рассматривали прототипом более усовершенствованных аппаратов.

Успех Лебедева был высоко оценен в высших эшелонах власти, и в 1952 году академик получил назначение на руководящую должность института в Москве. Малая электронная счетная машина, произведенная в единичном экземпляре, использовалась до 1957 года, после чего устройство демонтировали, разобрали на составляющие и поместили в лабораториях Политехнического института в Киеве, где части МЭСМ служили студентам в лабораторных исследованиях.

ЭВМ серии «М»

Пока академик Лебедев работал над электронно-вычислительным устройством в Киеве, в Москве образовывалась отдельная группа электротехников. Сотрудники Энергетического института имени Кржижановского Исаака Брука (электротехник) и Башира Рамеева (изобретатель) в 1948 году подают в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. В начале 50-х Рамеев становится руководителем отдельной лаборатории, где и предназначалось появиться этому устройству. Буквально за один год разработчики собирают первый прототип машины М-1. По всем техническим параметрам это было устройство, намного уступающее МЭСМ: всего 20 операций в секунду, тогда как машина Лебедева показывала результат в 50 операций. Неотъемлемым преимуществом М-1 были ее габариты и энергопотребление. В конструкции использовано всего 730 электрических ламп, они требовали 8 кВт, а весь аппарат занимал лишь 5 м 2 .

В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп увеличилось лишь вдвое. Этого удалось достичь за счет использования управляющих полупроводниковых диодов. Но инновации требовали больше энергии (М-2 потребляла 29 кВт), да и площадь конструкция заняла в четыре раза больше, чем предшественница (22 м 2). Счетных возможностей данного устройства вполне хватало для реализации ряда вычислительных операций, но серийное производство так и не началось.

«Малютка» ЭВМ М-2

Модель М-3 снова стала «малюткой»: 774 электронные лампы, потребляющие энергию в размере 10 кВт, площадь - 3 м 2 . Соответственно, уменьшились и вычислительные возможности: 30 операций в секунду. Но для решения многих прикладных задач этого вполне было достаточно, поэтому М-3 выпускалась небольшой партией, 16 штук.

В 1960 году разработчики довели производительность машины до 1000 операций в секунду. Данную технологию заимствовали далее для электронно-вычислительных машин «Арагац», «Раздан», «Минск» (произведены в Ереване и в Минске). Эти проекты, реализованные параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, показали серьёзные результаты уже позже, в период перехода ЭВМ на транзисторы.

«Стрела»

Под руководством Юрия Базилевского в Москве создается ЭВМ «Стрела». Первый образец устройства был завершен в 1953 году. «Стрела» (как и М-1) содержала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). Проект данной модели компьютера был настолько удачным, что на Московском заводе счетно-аналитических машин началось серийное производство этого типа продукции. Всего за три года было собрано семь экземпляров устройства: для пользования в лабораториях МГУ, а также в вычислительных центрах Академии наук СССР и ряда министерств.

ЭВМ «Стрела»

«Стрела» выполняла 2 тысячи операций в секунду. Но аппарат был весьма массивным и потреблял 150 кВт энергии. В конструкции использовалось 6,2 тысячи ламп и более 60 тысяч диодов. «Махина» занимала площадь в 300 м 2 .

БЭСМ

После перевода в Москву (в 1952 году), в Институт точной механики и вычислительной техники, академик Лебедев взялся за производство нового электронно-вычислительного устройства - Большой Электронной Счетной Машины, БЭСМ. Заметим, что принцип построения новой ЭВМ во многом был заимствован у ранней разработки Лебедева. Реализация данного проекта послужила началом самой успешной серии советских компьютеров.

БЭСМ осуществляла уже до 10 000 исчислений в секунду. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» - её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения расчетов различной сложности.

Модель БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч. После испытаний ЭЛТ и ртутных трубок, в данной модели оперативная память уже была на ферритовых сердечниках (основной тип ОЗУ на следующие 20 лет). Серийное производство, начавшееся на заводе имени Володарского в 1958 году, показало результаты в 67 единиц техники. БЭСМ-2 положила начало разработок военных компьютеров, руководивших системами ПВО: М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения - 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.

Переход на транзисторы в советской кибернетике прошёл плавно. Особо уникальных разработок в этот период отечественного компьютеростроения не значится. В основном старые компьютерные системы переукомплектовывали под новые технологии.

Большая электронная счетная машина (БЭСМ)

Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров (вычислительного и контроллера периферийных устройств), имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500 тысячам операций в секунду для основного процессора и 37 тысяч – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с компьютерным блоком работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 м 2 .

Уже после 5Э92б разработчики снова возвратились к БЭСМ. Основная задача здесь - производство универсальных компьютеров на транзисторах. Так появились БЭСМ-3 (осталась в качестве макета) и БЭСМ-4. Последняя модель была выпущена в количестве 30 экземпляров. Вычислительная мощность БЭСМ-4 - 40 операций в секунду. Устройство в основном применялось как «лабораторный образец» для создания новых языков программирования, а также как прототип для конструирования более усовершенствованных моделей, таких как БЭСМ-6.

За всю историю советской кибернетики и вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой прогрессивной. В 1965 году это компьютерное устройство было самым передовым по управляемости: развитая система самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами, возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд, поддержка виртуальной памяти, кэш команд, чтение и запись данных. Показатели вычислительных способностей - до 1 млн операций в секунду. Выпуск данной модели продолжался вплоть до 1987 года, а использование - до 1995-го.

«Киев»

После того, как академик Лебедев отбыл в «Златоглавую», его лаборатория вместе с персоналом перешла под руководство академика Б.Г. Гнеденко (директор Института математики АН УССР). В этот период был взят курс на новые разработки. Так, зарождается идея создания компьютера на электронных лампах и с памятью на магнитных сердечниках. Он получил название «Киев». При его разработке впервые был применен принцип упрощенного программирования - адресный язык.

В 1956 году бывшую лебедевскую лабораторию, переименованную в Вычислительный центр, возглавил В.М. Глушков (сегодня данное отделение действует как Институт кибернетики имени академика Глушкова НАН Украины). Именно под началом Глушкова «Киев» удалось завершить и ввести в эксплуатацию. Машина остается на службе в Центре, второй образец компьютера «Киев» был приобретен и собран в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Московская область).

Виктор Михайлович Глушков

Впервые в истории применения компьютерной техники, с помощью «Киева» удалось наладить дистанционное управление технологическим процессами металлургического комбината в Днепродзержинске. Заметим, что объект испытаний был удален от машины почти на 500 километров. «Киев» был вовлечен в ряд экспериментов по искусственному интеллекту, машинному распознаванию простых геометрических фигур, моделированию автоматов для распознавания печатных и письменных букв, автоматическому синтезу функциональных схем. Под руководством Глушкова на машине была апробирована одна из первых систем управления базами данных реляционного типа («Автодиректор»).

Хотя основу устройства составляли те же электронные лампы, у «Киева» уже было феррит-трансформаторное ЗУ с объемом в 512 слов. Также аппарат использовал блок внешней памяти на магнитных барабанах с общим объемом в девять тысяч слов. Вычислительная мощность этой модели компьютера в триста раз превышала возможности МЭСМ. Структура команд - аналогичная (трехадресная на 32 операции).

«Киев» имел собственные архитектурные особенности: в машине был реализован асинхронный принцип передачи управления между функциональными блоками; несколько блоков памяти (ферритовая оперативная память, внешняя память на магнитных барабанах); ввод и вывод чисел в десятичной системе счисления; пассивное запоминающее устройство с набором констант и подпрограмм элементарных функций; развитая система операций. Устройство производило групповые операции с модификацией адреса для повышения эффективности обработки сложных структур данных.

В 1955 году лаборатория Рамеева переехала в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ под названием «Урал-1» - менее затратной, от того и массовой машины. Всего 1000 ламп с энергопотреблением в 10 кВт - это позволило существенно снизить производственные затраты. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было собрано 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру. Например, в центре управления полётами космодрома «Байконур».

«Урал 2-4» также был на электронных лампах, но уже использовал оперативную память на ферритовых сердечниках, выполнял по несколько тысяч операций в секунду.

Московский государственный университет в это время проектирует собственный компьютер - «Сетунь». Он также пошел в массовое производство. Так, на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких компьютеров.

«Сетунь» - электронно-вычислительное устройство на троичной логике. В 1959 году эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4,5 тысячи операций в секунду и потребляла 2,5 кВт энергии. Для этого использовались феррито-диодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954 году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1.

«Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР. При этом создание локальных и глобальных компьютерных сетей требовало максимальную совместимость устройств (т.е. двоичная логика). Будущее компьютеров стояло за транзисторами, тогда как лампы оставались пережитком прошлого (как когда-то механические реле).

«Сетунь»

«Днепр»

В свое время Глушкова называли новатором, он не раз выдвигал смелые теории в области математики, кибернетики и вычислительной техники. Многие из его инноваций были поддержаны и внедрены в жизнь еще при жизни академика. Но всецело оценить тот весомый вклад, который сделал ученый в развитие этих направлений, помогло время. С именем В.М. Глушкова отечественная наука связывает исторические вехи перехода от кибернетики к информатике, а там - к информационным технологиям. Институт кибернетики АН УССР (до 1962 года - Вычислительный центр АН УССР), возглавляемый выдающимся ученым, специализировался на усовершенствовании компьютерной вычислительной техники, разработке прикладного и системного программного обеспечения, систем управления промышленным производством, а также сервисов обработки информации прочих сфер деятельности человека. В Институте были развернуты масштабные исследования по созданию информационных сетей, периферии и компонентов к ним. Можно с уверенностью заключить, что в те годы усилия ученых были направлены на «покорение» всех основных направлений развития информационных технологий. При этом любая научно обоснованная теория тут же воплощалась в жизнь и находила свое подтверждение на практике.

Следующий шаг в отечественном компьютеростроении связан с появлением электронно-вычислительного устройства «Днепр». Этот аппарат стал первым для всего Союза полупроводниковым управляющим компьютером общего назначения. Именно на базе «Днепра» появились попытки серийного производства компьютерно-вычислительной техники в СССР.

Эта машина была разработана и сконструирована всего за три года, что считалось очень незначительным временем для такого проектирования. В 1961 году произошло переоснащение многих советских промышленных предприятий, и управление производством легло на плечи ЭВМ. Глушков позже попытался объяснить, почему удалось так быстро собрать аппараты. Оказывается, еще на стадии разработок и проектирования ВЦ тесно сотрудничал с предприятиями, где предполагалось установить компьютеры. Анализировались особенности производства, этапность, а также выстраивались алгоритмы всего технологического процесса. Это позволило более точно запрограммировать машины, исходя из индивидуальных промышленных особенностей предприятия.

Было проведено несколько экспериментов с участием «Днепра» по удаленному управлению производствами разной специализации: сталелитейным, судостроительным, химическим. Заметим, что в этот же период западные конструкторы спроектировали аналогичный отечественному полупроводниковый компьютер универсального управления RW300. Благодаря проектированию и введению в эксплуатацию ЭВМ «Днепр» удалось не только сократить дистанцию в развитии компьютерной техники между нами и Западом, но и практически ступать «нога в ногу».

Компьютеру «Днепр» принадлежит еще одно достижение: устройство производилось и использовалось как основное производственно-вычислительное оборудование на протяжении десяти лет. Это (по меркам компьютерной техники) достаточно значительный срок, так как для большинства подобных разработок этап модернизации и усовершенствования исчислялся пятью-шестью годами. Эта модель компьютера была настолько надежной, что ей было доверено отслеживать экспериментальный космический полет шатлов «Союз-19» и «Аполлон», состоявшийся в 1972 году.

Впервые отечественное компьютеростроение вышло на экспорт. Также был разработан генеральный план строительства специализированного завода по производству вычислительной компьютерной техники - завод вычислительных и управляющих машин (ВУМ), расположенный в Киеве.

А в 1968 году небольшой серией была выпущена полупроводниковая ЭВМ «Днепр 2». Эти компьютеры имели более массовое назначение и использовались для выполнения различных вычислительных, производственных и планово-экономических задач. Но серийное производство «Днепр 2» было вскоре приостановлено.

«Днепр» отвечал следующим техническим характеристикам:

двухадресная система команд (88 команд);
двоичная система счисления;
26 двоичных разрядов с фиксированной запятой;
оперативное запоминающее устройство на 512 слов (от одного до восьми блоков);
вычислительная мощность: 20 тысяч операций сложения (вычитания) в секунду, 4 тысячи операций умножения (деления) в тех же временных частотах;
размер аппарата: 35-40 м 2 ;
энергопотребление: 4 кВт.

«Промінь» и ЭВМ серии «МИР»

1963 год становится переломным для отечественного компьютеростроения. В этот год на заводе по производству вычислительных машин в Северодонецке производится машина «Промінь» (с укр. - луч). В этом аппарате впервые были использованы блоки памяти на металлизированных картах, ступенчатое микропрограммное управление и ряд других инноваций. Основным назначением этой модели компьютера считалось произведение инженерных расчетов различной сложности.

Украинский компьютер «Промінь» («Луч»)

За «Лучом» в серийное производство поступили компьютеры «Промінь-М» и «Промінь-2»:

объем ОЗУ: 140 слов;
ввод данных: с металлизированных перфокарт или штекерный ввод;
количество одномоментно запоминающихся команд: 100 (80 - основные и промежуточные, 20 - константы);
одноадресная система команд с 32 операциями;
вычислительная мощность – 1000 простейших задач в минуту, 100 вычислений по умножению в минуту.

Сразу за моделями серии «Промінь» появилось электронно-вычислительное устройство с микропрограммным выполнением простейших вычислительных функций - МИР (1965 г.). Заметим, что в 1967 году на мировой технической выставке в Лондоне машина МИР-1 получила достаточно высокую экспертную оценку. Американская компания IBM (ведущий мировой производитель-экспортер компьютерной техники в то время) даже приобрел несколько экземпляров.

МИР, МИР-1, а за ними вторая и третья модификации были поистине непревзойденным словом техники отечественного и мирового производства. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными компьютерами обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти во много раз. На этой машине впервые в практике отечественного компьютеростроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером. Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины.

С появлением этой серии устройств в работу был внедрен новый «машинный» язык программирования - «Аналитик». Алфавит для ввода состоял из заглавных русских и латинских букв, алгебраических знаков, знаков выделения целой и дробной части числа, цифры, показателей порядка числа, знаков препинания и так далее. При вводе информации в машину можно было пользоваться стандартными обозначениями элементарных функций. Русские слова, например, «заменить», «разрядность», «вычислить», «если», «то», «таблица» и другие использовались для описания вычислительного алгоритма и обозначения формы выходной информации. Любые десятичные значения можно было вводить в произвольной форме. Все необходимые параметры вывода программировались в период постановки задач. «Аналитик» позволял работать с целыми числами и массивами, редактировать введенные или уже запущенные программы, менять разрядность вычислений путем замены операций.

Символическая аббревиатура МИР была ни чем иным, как аббревиатура основного назначения устройства: «машина для инженерных расчетов». Эти устройства принято считать одними из первых персональных компьютеров.

Технические параметры МИР:

двоично-десятичная система счисления;
фиксированная и плавающая запятая;
произвольная разрядность и длина производимых расчетов (единственное ограничение накладывал объем памяти - 4096 символов);
вычислительная мощность: 1000-2000 операций в секунду.

Ввод данных осуществлялся за счет печатающего клавиатурного устройства (электрической машинки Zoemtron), идущего в комплекте. Соединение комплектующих происходило посредством микропрограммного принципа. В последствии благодаря этому принципу удалось усовершенствовать как сам язык программирования, так и прочие параметры устройства.

Супермашины серии «Эльбрус»

Выдающийся советский разработчик В.С. Бурцев (1927-2005 гг.) в истории отечественной кибернетики считается главным конструктором первых в СССР суперкомпьютеров и вычислительных комплексов для систем управления реального времени. Он разработал принцип селекции и оцифровки сигнала радиолокации. Это позволило произвести первую в мире автоматическую съемку данных с обзорной радиолокационной станции для наведения истребителей на воздушные цели. Успешно проведенные эксперименты по одновременному сопровождению нескольких целей легли в основу создания систем автонаведения на цель. Такие схемы строились на базе вычислительных устройств «Диана-1» и «Диана-2», разработанных под руководством Бурцева.

Далее группа ученых разработала принципы построения вычислительных средств противоракетной обороны (ПРО), что привело к появлению радиолокационных станций точного наведения. Это был отдельный высокоэффективный вычислительный комплекс, позволяющий с максимальной точностью производить автоматическое управление за сложными, разнесенными на большие расстояния объектами в режиме онлайн.

В 1972 году для нужд ввозимых комплексов противовоздушной обороны были созданы первые вычислительные трехпроцессорные машины 5Э261 и 5Э265, построенные по модульному принципу. Каждый модуль (процессор, память, устройство управления внешними связями) был полностью охвачен аппаратным контролем. Это позволило осуществлять автоматическое резервное копирование данных в случае, если происходили сбои или отказ в работе отдельных комплектующих. Вычислительный процесс при этом не прерывался. Производительность данного устройства была для тех времен рекордной - 1 млн операций в секунду при очень малых размерах (менее 2 м 3). Эти комплексы в системе С-300 по сей день используются на боевом дежурстве.

В 1969 году была поставлена задача разработать вычислительную систему с производительностью 100 млн операций в секунду. Так появляется проект многопроцессорного вычислительного комплекса «Эльбрус».

Разработка машин «запредельных» возможностей имела характерные отличия наряду с разработками универсальных электронно-вычислительных систем. Здесь предъявлялись максимальные требования как к архитектуре и элементной базе, так и к конструкции вычислительной системы.

В работе над «Эльбрусом» и рядом предшествующих им разработок ставились вопросы эффективной реализации отказоустойчивости и непрерывного функционирования системы. Поэтому у них появились такие особенности, как многопроцессорность и связанные с ней средства распараллеливания ветвей задачи.

В 1970 году началось плановое строительство комплекса.

В целом «Эльбрус» считается полностью оригинальной советской разработкой. В него были заложены такие архитектурные и конструкторские решения, благодаря которым производительность МВК практически линейно возрастала при увеличении числа процессоров. В 1980 году «Эльбрус-1» с общей производительностью 15 млн операций в секунду успешно прошел государственные испытания.

МВК «Эльбрус-1» стал первой в Советском Союзе ЭВМ, построенной на базе ТТЛ-микросхем. В программном отношении ее главное отличие - ориентация на языки высокого уровня. Для данного типа комплексов были также созданы собственная операционная система, файловая система и система программирования «Эль-76».

«Эльбрус-1» обеспечивала быстродействие от 1,5 до 10 млн операций в секунду, а «Эльбрус-2» - более 100 млн операций в секунду. Вторая ревизия машины (1985 год) представляла собой симметричный многопроцессорный вычислительный комплекс из десяти суперскалярных процессоров на матричных БИС, которые выпускались в Зеленограде.

Серийное производство машин такой сложности потребовало срочного развертывания систем автоматизации проектирования компьютеров, и эта задача была успешно решена под руководством Г.Г. Рябова.

«Эльбрусы» вообще несли в себе ряд революционных новшеств: суперскалярность процессорной обработки, симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных - все эти возможности появились в отечественных машинах раньше, чем на Западе. Созданием единой операционной системы для многопроцессорных комплексов руководил Б.А. Бабаян, в свое время отвечавший за разработку системного программного обеспечения БЭСМ-6.

Работа над последней машиной семейства, «Эльбрус-3» с быстродействием до 1 млрд. операций в секунду и 16 процессорами, была закончена в 1991 году. Но система оказалась слишком громоздкой (за счет элементной базы). Тем более, что на тот момент появились более экономически выгодные решения строительства рабочих компьютерных станций.

Вместо заключения

Советская промышленность была в полной мере компьютеризирована, но большое количество слабо совместимых между собой проектов и серий привело к некоторым проблемам. Основное «но» касалось аппаратной несовместимости, что мешало созданию универсальных систем программирования: у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Да и массовым серийное производство советских компьютеров вряд ли можно назвать (поставки происходили исключительно в вычислительные центры и на производство). В то же время отрыв американских инженеров увеличивался. Так, в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Силиконовая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.

В 1968 году была принята государственная директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически. По его мнению, путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Но другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого стало выполнение программы «Ряд» - разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360.

Результат работы центра - появление в 1971 году компьютеров серии ЕС. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование отечественных машин начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.

Одно из величайших изобретений своего времени. Миллиарды людей используют компьютеры в своей повседневной жизни во всем мире.

На протяжении десятилетий, компьютер превратился из очень дорогого и медленного устройства, в нынешние крайне умные машины с невероятной вычислительной мощностью.

Ни одному человеку не приписывают изобретение компьютера, многие считают, что Конрад Цузе и его машина Z1 была первым в длинной череде нововведений, которые дали нам компьютер. Конрад Цузе был немцем, который получил известность за создание первого свободно программируемого механического вычислительного устройства в 1936 году. Z1 Цузе был создан с акцентом на 3 основных элемента, которые все еще используются в современных калькуляторах. Позже, Конрад Цузе создал Z2 и Z3.

Первые компьютеры из серии Mark были построены в Гарварде. МАРК создали в 1944 году, и этот компьютер был величиной с комнату, имеющей размер 55 футов в длину и 8 футов в высоту. МАРК мог выполнять широкий спектр расчетов. Он стал успешным изобретением и был использован ВМС США, эксплуатировался до 1959 года.

Компьютер ENIAC был одним из самых важных достижений в вычислительной технике. Он был заказан во время Второй мировой войны американскими военными. В этом компьютере использовались вакуумные трубки вместо электродвигателей и рычагов для быстрых вычислений. Его скорость была в тысячи раз быстрее, чем у любого другого вычислительного устройства того времени. Этот компьютер был огромен и имел общую стоимость $ 500,000. ENIAC был в эксплуатации до 1955 года.

ОЗУ или Random Access Memory был введен в 1964 году. Первый ОЗУ был металлоискательной пластиной, расположенной рядом с вакуумной трубкой, которая обнаружилвала разницу в электрических зарядах. Это был легкий способ хранения компьютерных команд.

Существовало много нововведений в 1940 году. Манчестер разработал телекоммуникации Research Establishment. Это был первый компьютер, использовавший хранимую программу, и она начала функционировать в 1948 году. Манчестер MARK I продолжал жить в 1951 году и показал огромный прогресс.

UNIVAC был построен создателями ENIAC. Это был самый быстрый и самый инновационный компьютер способный обрабатывать множество вычислений. Это был шедевр своего времени и получил высокую оценку общественности.

IBM, первый персональный компьютер, широко используемый и доступный для людей. IBM 701 был первым компьютером общего назначения, разработанный IBM. Новый компьютерный язык называемый «Фортран» был использован в новой 704 модели. IBM 7090 также имел большой успех, и доминировал как офисный компьютер в течение следующих 20 лет. В конце 1970-х и в 1980 IBM разработала персональный компьютер, известный как ПК. IBM оказала огромное влияние на компьютеры, используемые сегодня.

С ростом рынка персональных компьютеров в начале и середине 1980-х годов, многие компании поняли, что графический интерфейс более дружественен к пользователю. Это привело к разработке операционной системы под названием Windows, Майкрософт. Первая версия была названа Windows 1.0 и позже пришел Windows 2.0 и 3.0. Microsoft становится все более популярным сегодня.

Сегодня компьютеры являются чрезвычайно мощным и более доступным, чем когда-либо. Они практически проникли в каждый аспект нашей жизни. Они используется в качестве мощного инструмента общения и торговли. Будущее у компьютеров огромно.

Под термином самый первый в мире компьютер можно понимать несколько различных моделей. С одной стороны, это гигантские машины, созданные в середине XX века.

С другой стороны – человечество непосредственно познакомилось с компьютерами, и даже получило возможность пользоваться ими в быту, намного позже.

И история первых персональных ЭВМ начинается уже с середины 1970 годов.

В нашем материале мы расскажем вам о создании первых прототипов современных компьютеров и здоровенных вычислительных машинах, которые ученые называют первыми компьютерами.

Первые «гиганты» вычислительных технологий

В самом начале эры компьютеров, в 1940-х годах, было создано сразу несколько независимо разработанных моделей огромных вычислительных устройств.

Все были разработаны и собраны учёными из США и занимали десятки квадратных метров площади.

По современным меркам, такое оборудование трудно назвать компьютером.

Однако на тот момент более мощных машин для проведения вычислений со скоростью, намного превышающей результат среднего человека, не существовало.

Рис. 1 Один из первых компьютеров, UNIVAC, заносят в помещение для монтажа.

Марк-1

Программируемое устройство «Марк-1» по праву считается первым в мире компьютером.

Вычислительная машина, разработанная в 1941 году группой из 5 инженеров (включая Говарда Эйкена), была предназначена для военных целей.

После окончания работ, проверки и наладки компьютера его передали ВВС США. Формальный запуск «Марк-1» в работу состоялся в августе 1944 года.

Основная часть ЭВМ, общая стоимость которой превысила 500 тысяч долларов, находилась внутри металлического корпуса и состояла из более чем 765 тыс. деталей.

Длина оборудования достигала 17 метров

Высота – 2,5 м, в результате чего под неё было выделено огромное помещение Гарвардского университета. Среди других параметров прибора:

общая масса: более 4,5 тонн;
длина электрокабелей внутри корпуса: до 800 км;
длина вала, синхронизирующего вычислительные модули: 15 м;
мощность электромотора, приводившего в действие компьютер: 5 кВт;
скорость вычисления: сложение и вычитание – 0,33 с, деление – 15,3 с, умножение – 6 с.

«Марк-1» можно было назвать огромным и мощным арифмометром – именно этой версии придерживаются те, кто считает родоначальником компьютерных технологий модель ENIAC.

Однако, благодаря возможности выполнять заданные пользователем программы в автоматическом режиме (чего не могла делать, например, созданная немного раньше немецкая вычислительная машина Z3), именно «Марк-1» считают первым компьютером.

Работая с помощью перфоленты, машина не требовала вмешательства в работу человека.

Хотя из-за отсутствия поддержки условных переходов каждая программа была записана на длинном и закольцованном ленточном рулоне.

После того как мощности устройства стало недостаточно для выполнения новых задач, которые ставили перед разработчиками заказчики, один из авторов компьютера, Говард Эйкен, продолжил работу над новыми моделями.

Так, в 1947 году была создана вторая версия, «Марк-2», а в 1949 году – «Марк-3».

Последний вариант под названием Mark IV был выпущен в 1952 году и тоже использовался американскими военными.

Рис. 2 Первый компьютер Mark-1.

ENIAC

Вычислительная машина «ЭНИАК» предназначалась для выполнения примерно тех же задач, что и «Марк-1».

Однако результатом разработки стал по-настоящему многозадачный компьютер.

Первый запуск устройства состоялся практически в конце 1945 года, поэтому использовать его для военных целей во Второй мировой войне было уже поздно.

И сложнейшая в то время вычислительная машина, работавшая, по мнению современников, «со скоростью мысли», участвовала в других проектах.

Одним из них было моделирование взрыва водородной бомбы.

Частота работы этих элементов достигала 100 тыс. импульсов каждую секунду.

Для того чтобы повысить надёжность такого количества приборов разработчики применили метод, предназначенный для работы музыкальных электроорганов.

После этого аварийность снизилась в несколько раз, и из 17 тыс. ламп за неделю перегорало не больше двух.

Кроме того, была разработана система контроля безопасности оборудования, включавшая проверку каждой из 100 тыс. мелких деталей.

Параметры компьютера:

общее время разработки: 200 тысяч человеко-часов;
цена проекта: $487 тысяч;
масса: около 27 тонн;
мощность: 174 кВт;
память: 20 буквенно-численных комбинаций;
скорость работы: сложение – 5 тыс. операций в сек, умножение – 357 операций в сек.

Для ввода и вывода данных на ENIAC применялся табулятор со скоростью 125 и 100 карт в минуту, соответственно.

За время проведения испытаний ЭВМ обработало больше 1 млн. перфокарт.

А единственным серьёзным даже для своего времени недостатком машины, в сотни раз ускорившей процесс вычисления по сравнению с предшественником, были размеры – почти в 2 раза больше, чем у «Марк-1».

Рис. 3 Второй в мире компьютер «ЭНИАК».

EDVAC

Усовершенствованная ЭВМ EDVAC (тоже созданная Эккертом и Мосли) могла проводить расчёты уже не только на основе перфокарт, но и с помощью содержащейся в памяти программы.

Такая возможность появилась в результате применения ртутных трубок, запоминающих информацию, и двоичной системы, существенно упростившей вычислении и количество ламп.

Результатом работы группы американских учёных стал компьютер с памятью около 5,5 Кбайт, состоящий из таких элементов:

устройства для чтения и записи информации с магнитной ленты;
осциллографа для контроля работы ЭВМ;
устройства, принимающего сигналы от управляющих элементов и передающего их вычислительным модулям;
таймера;
устройств для проведения вычислений и запоминания информации;
временных регистров (в современной терминологии – «буферов обмена»), хранящих по одному слову.

Компьютер, занимающий площадь в 45,5 кв. м., тратил около 0,000864 секунд на сложение и вычитание и 0,0029 с на умножение и деление.

Его масса достигала всего 7,85 тонны – намного меньше по сравнению с ENIAC. Мощность прибора – всего 50 кВт, а количество диодных ламп составляло всего 3,5 тысячи штук.

Рис. 4 Компьютер «Эдвак».

Вам это может быть интересно:

Отечественные разработки

Отечественная наука в 1940 годах тоже проводила разработки для получения электронных вычислительных машин.

Результатом работы лаборатории имени С. А. Лебедева стала первая на Евразийском континенте модель МЭСМ.

Следом за ней появилось несколько других компьютеров, уже не таких известных, хотя и внёсших весомый вклад в научную деятельность СССР.

МЭСМ

Аббревиатура МЭСМ, компьютера, создаваемого с 1948 по 1950 год, расшифровывалась как «Малая электронная счётная машина».

Такое название ЭВМ получила из-за того что сначала была всего лишь макетом «большого» устройства.

Однако полученные положительные результаты испытаний привели к созданию полноценного компьютера, собранного в двухэтажном здании монастыря.

Первый запуск прошёл в ноябре 1950 года, а первая серьёзная задача решена в январе следующего года.

В течение следующих 6 лет МЭСМ применяли для сложных научных вычислений, потом использовали в качестве учебного пособия, и, наконец, в 1959 году разобрали.

Рабочие параметры устройства были следующими:

количество ламп: 6 тыс.;
трёхадресная система команд с 20 двоичными разрядами;
память: постоянная на 31 число и 63 команды, оперативная такого же размера;
быстродействие: частота 5 кГц, выполнение 3 тыс. операций в сек;
площадь: около 60 кв. м.;
мощность: до 25 кВт.

Рис. 5 Советский компьютер начального уровня МЭСМ,

БЭСМ-1

Работа над ещё одним советским компьютером велась в то же время, что и над МЭСМ.

Устройство называлось Большой электронной счётной машиной и работало с утроенной скоростью – до 10 тыс. операций в секунду – при уменьшении числа ламп до 730 штук.

Количество разрядов для чисел, которыми оперировала ЭВМ, составляло 39 единиц, а точность расчётов достигала 9 знаков.

В результате машина могла работать с числами от 0,000000001 до 1000000000. Так же, как и МЭСМ, большое устройство было выпущено в одном экземпляре.

Машина, конструктором которой тоже был С. А. Лебедев, считалась в 1953 году самой быстрой в Европе. В то время как лучшим компьютером в мире признали американскую IBM 701.

Первый коммерческий компьютер компании «Ай-Би-Эм» производил в секунду до 17 тысяч операций.

Рис. 6 Первая полноценная ЭВМ в СССР БЭСМ-1.

БЭСМ-2

Усовершенствованный вариант, БЭСМ-2, стал не только очередным самым быстрым компьютером в стране, но и одним из первых серийных советских устройств такого типа.

С 1958 до 1962 года советская промышленность выпустила 67 моделей ЭВМ.

На одной из них проводился расчёт ракеты, доставившей на Луну вымпел Советского Союза. Скорость БЭСМ-2 составляла 20 тыс. операций в секунду.

При этом оперативная память достигала, в пересчёте на современные единицы, около 11 Кбайт и работала на ферритовых сердечниках.

Рис. 7 Советский компьютер БЭСМ-2.

Первые модели массового производства

К началу 1970 годов компьютерные технологии развились до такой степени, что можно было позволить купить ЭВМ для личного пользования.

Раньше это могли сделать только крупные организации, так как стоимость техники достигала десятков и сотен тысяч долларов в США и примерно такой же суммы в рублях для СССР.

С уменьшением размеров компьютеры становятся по-настоящему персональными.

И первым среди них можно назвать прототип, не оставивший в истории большого следа, но всё равно выпущенный в количестве нескольких тысяч экземпляров – Xerox Alto.

Дата выхода первой модели – 1973 год.

Среди преимуществ можно было назвать приличную память в 128 Кбайт (и расширением до 512 Кбайт) и запоминающее устройство на 2,5 Мбайт.

Недостатком – огромный «системный блок» размером с современное для формата А3.

Именно габариты помешали сделать производство достаточно массовым, хотя компьютер приобретали организации из-за удобного графического интерфейса.

Рис. 8 Компьютер Xerox Alto – мощный, но дорогой.

На территории СССР в 1968 году тоже пытались создать прототип ПК.

Омский инженер Горохов запатентовал вычислительное устройство, функциональность которого примерно соответствовала первым персональным машинам 1970 годов.

Впрочем, ни одной реально действующей модели создано не было, не говоря уже о серийном производстве.

И первым массовым ПК (хотя и с ограниченной функциональностью) стал Altair 8800, выпускаемый с 1974 года.

Его можно назвать прототипом первых современных компьютеров с – именно интеловский чипсет устанавливался на материнской плате ЭВМ.

Стоимость модели в сборе составляла чуть больше $600, в разобранном состоянии – около $400.

Такая низкая стоимость привела к массовому спросу, и «Альтаир» продавался тысячами.

При этом устройство представляло собой всего лишь системный блок, не имеющий ни монитора, ни клавиатуры, ни звуковой карты.

Все эти периферийные устройства были разработаны позже, а покупатели первых моделей Altair 8800 могли работать с ним только с помощью переключателей и лампочек.

Рис. 9 Модель Altair 8800 с объединённым вместе монитором и клавиатурой.

В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них использовались перфокартыдля хранения числовой информации.

Каждая такая машина могла выполнять только одну определенную программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них.

Счетно-перфорационные машины осуществляли перфорацию, сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать многие типовые задачи статистической обработки, бухгалтерского учета и другие.

Г. Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в фирму IBM - ныне самого известного в мире производителя компьютеров.

Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины.

К 30-м годам XX века получила большое развитие релейная автоматика, которая позволяла кодировать информацию в двоичном виде.

В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.

В первой половине XX века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы.

Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Первая ЭВМ - универсальная машина на электронных лампах построена в США в 1945 году.

Эта машина называлась ENIAC (расшифровывается так: электронный цифровой интегратор и вычислитель). Конструкторами ENIAC были Дж.Моучли и Дж.Эккерт.

Скорость счета этой машины превосходила скорость релейных машин того времени в тысячу раз.

Первый электронный компьютер ENIAC программировался с помощью штеккерно-коммутационного способа, то есть программа строилась путем соединения проводниками отдельных блоков машины на коммутационной доске.

Эта сложная и утомительная процедура подготовки машины к работе делала ее неудобной в эксплуатации.

Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были разработаны крупнейшим американским математиком Джоном фон Нейманом

В 1946 году в журнале «Nature» вышла статья Дж. фон Неймана, Г. Голдстайна и А. Беркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства».

В этой статье были изложены принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них - принцип хранимой в памяти программы, согласно которому данные и программа помещаются в общую память машины.

Принципиальное описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ . Идеи, изложенные в упомянутой выше статье, получили название «архитектура ЭВМ Дж. фон Неймана».

В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана - английская машина EDSAC.

Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC. Названные машины существовали в единственных экземплярах. Серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах.

В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ - малая электронная счетнаямашина. Конструктором МЭСМ былСергей Алексеевич Лебедев

Под руководством С.А. Лебедева в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина), БЭСМ-2, М-20.

В то время эти машины были одними из лучших в мире.

В 60-х годах С.А.Лебедев руководил разработкой полупроводниковых ЭВМ БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4, М-220, М-222.

Выдающимся достижением того периода была машина БЭСМ-6. Это первая отечественная и одна из первых в мире ЭВМ с быстродействием 1 миллион операций в секунду. Последующие идеи и разработки С.А. Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.

Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения

Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники.

Это всегда приводило к росту вычислительной мощности ЭВМ, то есть быстродействия и объема памяти.

Но это не единственное следствие смены поколений. При таких переходах, происходили существенные изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

Первое поколение ЭВМ - ламповые машины 50-х годов. Скорость счета самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду (ЭВМ М-20).

Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты.

Поскольку внутренняя память этих машин была невелика (могла вместить в себя несколько тысяч чисел и команд программы), то они, главным образом, использовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.

Это были довольно громоздкие сооружения, содержавшие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт

Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд. Это довольно трудоемкая работа.

Поэтому программирование в те времена было доступно немногим.

В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор. Транзисторы быстро внедрялись в радиотехнику.

Второе поколение ЭВМ

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения .

Переход на полупроводниковые элементы улучшил качество ЭВМ по всем параметрам: они стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими

Быстродействие большинства машин достигло десятков и сотен тысяч операций в секунду.

Объем внутренней памяти возрос в сотни раз по сравнению с ЭВМ первого поколения.

Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

Благодаря этому появилась возможность создавать на ЭВМ информационно-справочные, поисковые системы.

Такие системы связаны с необходимостью длительно хранить на магнитных носителях большие объемы информации.

Во времена второго поколения активно стали развиваться языки программирования высокого уровня. Первыми из них были ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ.

Составление программы перестало зависеть от модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

Программирование как элемент грамотности стало широко распространяться, главным образом среди людей с высшим образованием.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе - интегральных схемах. С помощью очень сложной технологии специалисты научились монтировать на маленькой пластине из полупроводникового материала, площадью менее 1 см, достаточно сложные электронные схемы.

Их назвали интегральными схемами (ИС)

Первые ИС содержали в себе десятки, затем - сотни элементов (транзисторов, сопротивлений и др.).

Когда степень интеграции (количество элементов) приблизилась к тысяче, их стали называть большими интегральными схемами - БИС; затем появились сверхбольшие интегральные схемы - СБИС.

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Это были машины на ИС.

Немного позднее стали выпускаться машины серии IBM-370, построенные на БИС.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ) по образцу IBM-360/370.

Переход к третьему поколению связан с существенными изменениями архитектуры ЭВМ.

Появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом.

Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла нескольких миллионов операций в секунду.

На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств - магнитные диски .

Как и на магнитных лентах, на дисках можно хранить неограниченное количество информации.

Но накопители на магнитных дисках (НМД) работают гораздо быстрее, чем НМЛ.

Широко используются новые типы устройств ввода-вывода: дисплеи , графопостроители .

В этот период существенно расширились области применения ЭВМ. Стали создаваться базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления (АСУ).

В 70-е годы получила мощное развитие линия малых (мини) ЭВМ. Своеобразным эталоном здесь стали машины американской фирмы DEC серии PDP-11.

В нашей стране по этому образцу создавалась серия машин СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ). Они меньше, дешевле, надежнее больших машин.

Машины этого типа хорошо приспособлены для целей управления различными техническими объектами: производственными установками, лабораторным оборудованием, транспортными средствами. По этой причине их называют управляющими машинами.

Во второй половине 70-х годов производство мини-ЭВМ превысило производство больших машин.

Четвертое поколение ЭВМ

Очередное революционное событие в электронике произошло в 1971 году, когда американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора .

Микропроцессор - это сверхбольшая интегральная схема, способная выполнять функции основного блока компьютера - процессора

Микропроцессор - это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

Первоначально микропроцессоры стали встраивать в различные технические устройства: станки, автомобили, самолеты . Такие микропроцессоры осуществляют автоматическое управление работой этой техники.

Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера: микроЭВМ

МикроЭВМ относятся к машинам четвертого поколения.

Существенным отличием микроЭВМ от своих предшественников являются их малые габариты (размеры бытового телевизора) и сравнительная дешевизна.

Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.

Самой популярной разновидностью ЭВМ сегодня являются персональные компьютеры

Появление феномена персональных компьютеров связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка.

В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году - Apple-2.

Сущность того, что такое персональный компьютер, кратко можно сформулировать так:

ПК - это микроЭВМ с «дружественным» к пользователю аппаратным и программным обеспечением.

В аппаратном комплекте ПК используется

цветной графический дисплей,

манипуляторы типа «мышь»,

«джойстик»,

удобная клавиатура,

удобные для пользователя компактные диски (магнитные и оптические).

Программное обеспечение позволяет человеку легко общаться с машиной, быстро усваивать основные приемы работы с ней, получать пользу от компьютера, не прибегая к программированию.

Общение человека и ПК может принимать форму игры с красочными картинками на экране, звуковым сопровождением.

Неудивительно, что машины с такими свойствами быстро приобрели популярность, причем не только среди специалистов.

ПК становится такой же привычной бытовой техникой, как радиоприемник или телевизор. Их выпускают огромными тиражами, продают в магазинах.

С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM.

Ее конструкторам удалось создать такую архитектуру, которая стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer).

В конце 80-х - начале 90-х годов большую популярность приобрели машины фирмы Apple Corporation марки Macintosh. В США они широко используются в системе образования.

Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.

Именно ПК сделали компьютерную грамотность массовым явлением.

С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых уже становится невозможным обойтись в большинстве областей деятельности человека.

Есть и другая линия в развитии ЭВМ четвертого поколения. Это - суперЭВМ. Машины этого класса имеют быстродействие сотни миллионов и миллиарды операций в секунду.

Первой суперЭВМ четвертого поколения была американская машина ILLIAC-4, за ней появились CRAY, CYBER и др.

Из отечественных машин к этой серии относится многопроцессорный вычислительный комплекс ЭЛЬБРУС.

ЭВМ пятого поколения - это машины недалекого будущего. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень.