Технічні засобиреалізації інформаційних процесів
Історія розвитку ВТ має кілька періодів: механічний, електромеханічний та електронний.
Для проведення обчислень у Стародавньому Вавилоні (близько 3 тис. років до н.е.), а потім у Стародавній Греції та Стародавньому Римі (IV століття до н.е.) використовували рахункові дошки під назвою абак. Дошка абака була глиняною пластиною з поглибленнями, в які розкладали камінці. Надалі поглиблення були замінені дротом із нанизаними кісточками (прообраз рахунок).
У 17 столітті в Європі вчені-математики (В. Шиккард (1623) і Блез Паскаль (1642), Г. Лейбніц (1671)) винаходять механічні машини, здатні автоматично виконувати арифметичні дії (прообраз арифмометра).
У першій третині 19 століття англійський математик Ч. Беббідж розробив проект програмованого автоматичного обчислювального механічного пристрою, відомого як «аналітична машина» Беббіджа. Меценат проекту графиня Ада Августа Лавлейс була програмістом цієї «аналітичної машини».
Г. Холлеріт у 1888 р. створив електромеханічнумашину, що складалася з перфоратора, сортувальника перфокарт та сумуючої машини, названої табулятором. Вперше ця машина використовувалася у США для опрацювання результатів перепису населення.
Швидкість обчислень у механічних та електромеханічних машинах була обмежена, тому у 1930-х роках. почалися розробки електронних обчислювальних машин(ЕОМ), елементною базою яких стала триелектродна вакуумна лампа.
У 1946 р. в університеті м. Пенсільванія (США) було побудовано електронну обчислювальну машину, що отримала назву UNIAK. Машина важила 30 т, займала площу 200 кв.м., містила 18 000 ламп. Програмування велося шляхом встановлення перемикачів та комутації роз'ємів. В результаті на створення і виконання навіть найпростішої програми потрібно дуже багато часу. Складнощі у програмуванні на UNIAK наштовхнули Джона фон Неймана, який був консультантом проекту, на розробку нових принципів побудови архітектури ЕОМ.
У СРСР перша ЕОМ була створена 1948 р.
Історію розвитку ЕОМ прийнято розглядати за поколіннями.
Перше покоління(1946-1960) – це час становлення архітектури машин фон-нейманівського типу, збудованих на електронних лампах із швидкодією 10-20 тис.оп/с. ЕОМ першого покоління були громіздкими та ненадійними. програмні засобибули представлені машинними мовами.
У 1950 р. в СРСР було запущено в експлуатацію МЕСМ (мала електронна лічильна машина), а ще через два роки з'явилася велика електронно-лічильна машина (10 тис.оп/с).
Друге покоління(1960 – 1964) – це машини, побудовані на транзисторах із швидкодією до сотень тисяч операцій на секунду. Для організації зовнішньої пам'яті стали використовуватися магнітні барабани, а основний пам'яті – магнітні сердечники. У цей час були розроблені алгоритмічні мови високого рівняЯк Алгол, Кобол, Фортран, які дозволили складати програми, не враховуючи тип машини. Першої ЕОМ з відмінними рисамиДругого покоління була IBM 704.
Третє покоління(1964 – 1970) характеризуються тим, замість транзисторів стали використовуватися інтегральні схеми (ІВ) і напівпровідникова пам'ять.
Більшість машин, що відносяться до третього покоління за своїми особливостями, входили до складу серії (родини) машин System/360 (аналог ЄС ЕОМ), випущеної фірмою IBM в середині 60-х рр.. Машини цієї серії мали єдину архітектуру та були програмно сумісними.
У цей час у СРСР з'явився перший суперкомп'ютер БЕСМ 6, який мав продуктивність 1 млн оп/с.
Четверте покоління(1970 – 1980) – це машини, побудовані великих інтегральних схемах (ВІС). Такі схеми містять кілька десятків тисяч елементів у кристалі. ЕОМ цього покоління виконують десятки і сотні мільйонів операцій на секунду.
У 1971 р. з'явився перший у світі чотирирозрядний мікро процесор Intel 4004, що містить 2300 транзисторів на кристалі, а через рік - восьмирозрядний процесор Intel 8008. Створення мікропроцесорів послужило основою розробки персонального комп'ютера (ПК), тобто. пристрої, що виконує ті ж функції, що і великий комп'ютер, але розрахованого працювати одного користувача.
1973 фірма Xerox створила перший прототип персонального комп'ютера.
1974 р. з'явився перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер Альтаїр-8800, для якого наприкінці 1975 р. Пол Ален та Білл Гейтс написали інтерпретатор мови Бейсік.
Торішнього серпня 1981 р. фірма IBM випустила комп'ютер IBM PC. Як основний мікропроцесор використовували найновіший тоді 16-розрядний мікропроцесор Intel 8088. ПК був побудований відповідно до принципів відкритої архітектури. Користувачі отримали можливість самостійно модернізувати свої комп'ютери та оснащувати їх додатковими пристроями різних виробників. Через один - два роки комп'ютер IBM PC зайняв чільне місце на ринку, витіснивши моделі 8-розрядних комп'ютерів.
В даний час існує безліч різновидів ЕОМ, які класифікуються: за елементною базою, принципами дії, вартістю, розмірами, продуктивністю, призначенням та областям застосування.
СуперЕОМі великі ЕОМ(Мейнфрейми) - застосовуються для проведення складних наукових розрахунків або для обробки великих потоків інформації на великих підприємствах. Вони, зазвичай, є головними комп'ютерами корпоративних обчислювальних мереж.
Міні- І мікро ЕОМзастосовуються до створення систем управління великих і середніх підприємств.
Персональні комп'ютерипризначені для кінцевого користувача. У свою чергу ПК поділяють на настільні (desktop), портативні (notebook) та кишенькові (palmtop) моделі.
Історія створення та розвитку коштів обчислювальної техніки
У обчислювальної техніки існує своєрідна періодизація розвитку електронних обчислювальних машин. ЕОМ відносять до того чи іншого покоління залежно від типу основних використовуваних у ній елементів або технології їх виготовлення. Зрозуміло, що межі поколінь у сенсі часу сильно розмиті, позаяк у той самий час фактично випускалися ЕОМ різних типів; для окремої машини питання про її приналежність до того чи іншого покоління вирішується досить просто.
Ще за часів найдавніших культур людині доводилося вирішувати завдання, пов'язані з торговими розрахунками, з обчисленням часу, з визначенням площі земельних ділянок тощо. буд. які володіли технікою арифметичного рахунку. Тому рано чи пізно мали з'явитися пристрої, що полегшують виконання повсякденних розрахунків. Так, у Стародавній Греції та в Стародавньому Римі були створені пристосування для рахунку, звані абак. Абак називають також римськими рахунками. Ці рахунки були кістяною, кам'яною або бронзовою дошкою з поглибленнями – смугами. У поглибленнях знаходилися кістячки, і рахунок здійснювався пересуванням кістяшок.
У країнах Стародавнього Сходу існували китайські рахунки. На кожній нитці або дроті в цих рахунках було по п'ять по дві кісточки. Рахунок здійснювався одиницями та п'ятірками. У Росії її для арифметичних вичавлень застосовувалися російські рахунки, що виникли у 16 столітті, але де-не-де рахунки можна зустріти і сьогодні.
Розвиток пристроїв для рахунку йшов у ногу з досягненнями математики. Незабаром після відкриття логарифмів у 1623 р. була винайдена логарифмічна лінійка, її автором був англійський математик Едмонд Гантер. Логарифмічній лінійці судилося довге життя: від 17 століття до нашого часу.
Проте ні абак, ні рахунки, ні логарифмічна лінійка не означають механізації процесу обчислень. У 17 столітті видатним французьким вченим Блезом Паскалем було винайдено принципово новий лічильний пристрій - арифметична машина. В основу її роботи Б. Паскаль поклав відому до нього ідею виконання обчислень за допомогою металевих шестерень. У 1645 р. їм була побудована перша підсумовуюча машина, а в 1675 р. Паскалю вдається створити справжню машину, яка виконує всі чотири арифметичні дії. Майже одночасно з Паскалем у 1660 – 1680 роках. Сконструював лічильну машину великий німецький математик Готфірд Лейбніц.
Рахункові машини Паскаля та Лейбніца стали прообразом арифмометра. Перший арифмометр для чотирьох арифметичних дій, що знайшов арифметичне застосування, вдалося побудувати лише через сто років, 1790, німецькому годинниковому майстру Гану. Згодом влаштування арифмометра вдосконалювалося багатьма механіками з Англії, Франції, Італії, Росії, Швейцарії. Арифмометри застосовувалися для виконання складних обчислень під час проектування та будівництва кораблів. Мостів, будівель, під час проведення фінансових операцій. Але продуктивність роботи на арифмометрах залишалася невисокою, наполегливою вимогою часу була автоматизація обчислень.
У 1833 р. анлійський учений Чарлз Бебідж, який займався складанням таблиць для навігації, розробив проект "аналітичної машини". За його задумом, ця машина мала стати гігантським арифмометром з програмним управлінням. У машині Бебіджа передбачені були також арифметичні та запам'ятовуючі пристрої. Його машина стала прообразом майбутніх комп'ютерів. Але в ній використовувалися далеко не досконалі вузли, наприклад для запам'ятовування розрядів десяткового числа в ній застосовувалися зубчасті колеса. Здійснити свій проект Бебіджу не вдалося через недостатній розвиток техніки, і «аналітична машина» на якийсь час була забута.
Лише через 100 років машина Бебіджа привернула увагу інженерів. Наприкінці 30-х років 20 століття німецький інженер Конрад Цузе розробив першу двійкову цифрову машину Z1. У ній широко використовувалися електромеханічні реле, тобто механічні перемикачі, що приводяться в дію електричним струмом. У 1941 р. Уцзе створив машину Z3, повністю керовану з допомогою програми.
У 1944 р. американець Говард Айкен одному з підприємств фірми IBM побудував потужну на той час машину «Марк – 1». У цій машині для представлення чисел використовувалися механічні елементи– лічильні колеса, а керування застосовувалися електромеханічні реле.
Покоління ЕОМ
Історію розвитку ЕОМ зручно описувати, користуючись уявленням про покоління обчислювальних машин. Кожне покоління ЕОМ характеризується констуктивними особливостями та можливостями. Приступимо до опису кожного з поколінь, проте слід пам'ятати, що розподіл ЕОМ на покоління є умовним, оскільки в той же час випускалися машини різного рівня.
Перше покоління
Різкий стрибок у розвитку обчислювальної техніки стався у 40-х роках, після Другої світової війни, і пов'язаний він був з появою якісно нових електронних пристроїв- електронно-вакуумних ламп, працювали значно швидше, ніж схеми на електромеханічному реле, а релейні машини швидко витіснені більш продуктивними та надійними електронними обчислювальними машинами (ЕОМ). Застосування ЕОМ значно розширило коло розв'язуваних завдань. Стали доступними завдання, які раніше просто не ставилися: розрахунки інженерних споруд, обчислення руху планет, балістичні розрахунки тощо.
Перша ЕОМ створювалася 1943 – 1946 гг. у США і називалася вона ЕНІАК. Ця машина містила близько 18 тисяч електронних ламп, безліч електромеханічних реле, причому щомісяця виходило з ладу близько 2 тисяч ламп. ЦУ машини ЕНІАК, а також в інших перших ЕОМ, був серйозний недолік - програма, що виконується, зберігалася не в пам'яті машини, а назбиралася складним чином за допомогою зовнішніх перемичок.
У 1945 р. відомий математик та фізик – теоретик фон Нейман сформулював загальні принципироботи універсальних обчислювальних пристроїв. Відповідно до фон Нейману обчислювальна машина мала керуватися програмою з послідовним виконанням команд, а сама програма – зберігатися у пам'яті машини. Перша ЕОМ зі збереженою у пам'яті програмою було побудовано Англії 1949 р.
У1951 року у СРСР було створено МЭСМ, ці роботи проводилися у Києві Інституті електродинаміки під керівництвом найбільшого конструктора обчислювальної техніки З. А. Лебедєва.
ЕОМ постійно вдосконалювалися, завдяки чому до середини 50-х років їх швидкодія вдалося підвищити від кількох сотень до кількох десятків тисяч операцій на секунду. Однак при цьому електронна лампа залишалася найнадійнішим елементом ЕОМ. Використання ламп почало гальмувати подальший прогрес обчислювальної техніки.
Згодом зміну лампам прийшли напівпровідникові прилади, цим завершився перший етап розвитку ЕОМ. Обчислювальні машини цього етапу прийнято називати ЕОМ першого покоління
Дійсно, ЕОМ першого покоління розміщувалися у великих машинних залах, споживали багато електроенергії та вимагали охолодження за допомогою потужних вентиляторів. Програми для цих ЕОМ потрібно було складати в машинних кодах, і цим могли займатися лише фахівці, які знають у деталях пристрій ЕОМ.
Друге покоління
Розробники ЕОМ завжди йшли за прогресом в електронній техніці. Коли в середині 50-х років на зміну електронним лампам прийшли напівпровідникові прилади, почався переведення ЕОМ на напівпровідники.
Напівповодникові прилади (транзистори, діоди) були, по-перше, значно компактнішими за свої лампові попередники. По-друге вони мали значно більший термін служби. У – третіх, споживання енергії в ЕОМ на напівпровідниках було значно нижче. З допомогою цифрових елементів на напівпровідникових приладах почалося створення ЕОМ другого покоління.
Завдяки застосуванню більш досконалої елементної бази почали створюватися відносно невеликі ЕОМ, відбувся природний поділ обчислювальних машин на великі, середні та малі.
У СРСР було розроблено і широко використовувалися серії малих ЕОМ «Роздан», «Наїрі». Унікальною за своєю архітектурою була машина «Мир», розроблена 1965 р. в Інституті кібернетики Академії Наук УРСР. Вона призначалася для інженерних розрахунків, які виконував на ЕОМ користувач без допомоги оператора.
До середніх ЕОМ належали вітчизняні машини серій «Урал», «М – 20» та «Мінськ». Але рекордною серед вітчизняних машин цього покоління та однією з найкращих у світі була БЕСМ – 6 («велика електронно – лічильна машина», 6 – я модель), яка була створена колективом академіка С. А. Лебедєва. Продуктивність БЭСМ – 6 була у два – три порядки вище, ніж в малих і середніх ЕОМ, і становила понад 1 млн. операцій на секунду. За кордоном найпоширенішими машинами другого покоління були "Еліот" (Англія), "Сіменс" (ФРН), "Стретч" (США).
Третє покоління
Чергова зміна поколінь ЕОМ відбулася наприкінці 60-х років при заміні напівпровідникових приладів у пристроях ЕОМ на інтегральні схеми. Інтегральна схема (мікросхема) - це невелика пластинка кристала кремнію, на якій розміщуються сотні та тисячі елементів: діодів, транзисторів, конденсаторів, резисторів і т.д.
Застосування інтегральних схем дозволило збільшити кількість електронних елементів в ЕОМ без збільшення реальних розмірів. Швидкодія ЕОМ зросла до 10 мільйонів операцій на секунду. Крім того, складати програми для ЕОМ стало під силу простим користувачам, а не лише фахівцям – електронникам.
У третьому поколінні з'явилися великі серії ЕОМ, що відрізняються своєю продуктивністю та призначенням. Це сімейство великих та середніх машин IBM360/370, розроблених у США. У Радянському Союзі та країнах СЕВ були створені аналогічні серії машин: ЄС ЕОМ ( Єдина системаЕОМ, машини великі та середні), СМ ЕОМ (Система Малих ЕОМ) та «Електроніка» (система мікро – ЕОМ).
Четверте покоління
У процесі вдосконалення мокросхем збільшувалася їх надійність та щільність розміщених у них елементів. Це призвело до появи великих інтегральних схем (ВІС), у яких один квадратний сантиметр припадало кілька десятків тисяч елементів. На основі БІС було розроблено ЕОМ наступного – четвертого покоління.
Завдяки БІС на одному крихітному кристалі кремнію стало можливим розмістити таку велику. електронну схему, як процесор ЕОМ Однокристалічні процесори згодом стали називатися мікропроцесорами. Перший мікропрцесор був створений компанією Intel (США) в 1971 р. Це був 4-розрядний мікропроцесор Intel 4004, який містив 2250 транзисторів і виконав 60 операцій на секунду.
Мікропроцесори започаткували міні - ЕОМ, а потім і персональним комп'ютерам, тобто ЕОМ, орієнтованим на одного користувача. Почалася епоха персональних комп'ютерів (ПК), що триває й досі. Проте четверте покоління ЕОМ – це покоління ПК. Крім персональних комп'ютерів, існують і інші, значно потужніші комп'ютерні системи.
Вплив персональних комп'ютерів на уявлення людей про обчислювальну техніку виявився настільки великим, сто поступово з ужитку зник термін «ЕОМ», а його місце міцно зайняло слово «комп'ютер».
П'яте покоління
Починаючи з середини 90 м-х років, потужних комп'ютерахпочинають застосовуватися ВІС супермасштабу, які вміщують сотні тисяч елементів на квадратний сантиметр. Багато фахівців почали говорити про комп'ютери п'ятого покоління.
Характерною рисою комп'ютерів п'ятого покоління має бути використання штучного інтелекту та природних мов спілкування. Передбачаючи, що обчислювальні машини п'ятого покоління будуть легко керовані. Користувач зможе голосом подавати машині команді.
В даний час інформатика та її практичні результати стають найважливішим двигуном науково-технічного прогресу та розвитку людського суспільства. Її технічною базою є засоби обробки та передачі інформації. Швидкість їх розвитку разюча, в історії людства цьому бурхливо розвивається немає аналога. Тепер уже очевидно, що XXI століття буде століттям максимального використання досягнень інформатики в економіці, політиці, науці, освіті, медицині, побуті, військовій справі тощо. Останні десятиліття XX століття характерні зростанням інтересу до історії розвитку інформатики, насамперед до історії появи перших цифрових обчислювальних машин та його творцям. У більшості розвинених країн створені музеї, що зберігають зразки перших машин, проводяться конференції та симпозіуми, випускаються книги про пріоритетні досягнення у цій галузі.
Поява ПК було підготовлено всією попередньою історією розвитку ЕОМ. Спочатку обчислювальні машини займали величезні зали, споживали багато енергії і створювали багато шуму. Потім ЕОМ стали менше і почали працювати ефективніше, але, як і раніше, вимагали для себе окремих приміщень. Найбільш потужні ЕОМ розміщувалися у окремих комплексах, які називалися обчислювальними центрами (ВЦ). У ті не дуже далекі часи (70 – е роки) мало хто уявляв компактну ЕОМ, яка може вміститися на робочому столі. Про таку машину інженери та вчені могли лише мріяти, а звичайним людям тридно було б пояснити, навіщо взагалі така обчислювальна машина потрібна.
Першою ластівкою став комп'ютер KENBAK-1, сконструйований Джоном Бланкейнбейкером в 1971 р. Зовні він нагадував швидше автомобільний радіоприймач з індикаторними лампочками та перемикачами, ніж звичний для нашого ока персональний комп'ютер.
З 1971 по 1974 р. різними фірмами створювалися різні моделі ПК. Однак через обмежені можливості цих комп'ютерів інтерес до них був невеликий. По-справжньому користувачі та виробники зацікавилися персональними комп'ютерами в 1974 році, коли американська фірма MITS на основі мікропроцесора Intel 8080 розробила комп'ютер Altair. Цей персональний комп'ютер був значно зручніший за своїх попередників і мав ширші можливості.
Значно досконаліша модель персонального комп'ютера була розроблена в 1976 р. двома молодими американцями Стівом Возняком та Стівом Джобсом. Свій комп'ютер вони назвали Apple і швидко розгорнули його виробництво та продаж. Завдяки невисокій ціні(приблизно 500 доларів) першого ж року ними було продано близько 100 комп'ютерів. У наступному році вони випустили модель Apple II, яка мала материнську плату, дисплей, клавіатуру та зовні нагадувала собою телевізор. Кількість замовників на ПК стала обчислюватися сотнями та тисячами.
Персональні комп'ютери швидко вдосконалювалися. У 1976 р. їм було розроблено операційна система СР/М. У 1978 р. був сконструйований гнучкий магнітний диск діаметром 5.25 дюйми (1 дюйм = 2,45 см), призначений для зберігання інформації. Зусиллями фірми MOTOROLA в 1979 р. був створений мокропроцесор motorola 68000, який перевершував своїх конкурентів за швидкістю, продуктивністю та можливостями роботи з графічними програмами. У 1980 р. у персональних комп'ютерах з'явився жорсткий магнітний диск, Щоправда, він містив у собі лише 5 Мбайт даних.
Перші Пк були 8 - розрядними і більше були схожі на дорогу іграшку, ніж на серйозну ЕОМ. Так тривало доти, доки в галузі індивідуальних комп'ютерів не з'явився комп'ютерний гігант – фірма IBM, яка спеціалізувалася на виготовленні великих ЕОМ. У 1982 р. фірма IBM випустила дуже вдалу модель - 16-розрядний комп'ютер. Він був побудований на основі мікропроцесора Intel 8088, працював з тактовою частотою 4.77 МГц і використав операційну систему MS – DOS. Називалася ця модель комп'ютера як IBM PC або PC.
Далі розвиток Пк відбувався дуже високими темпами: фірма IBM щороку створювала за новою моделлю. У 1983 р. з'явилася модель PC XT, а 1984 – досконаліший і продуктивний комп'ютер PC AT. Вони швидко завойовували ринок ПК і стали свого роду стандартами, які намагалися наслідувати фірми – конкуренти.
Фірма IBM створювала свій персональний комп'ютер не з нуля, а використовуючи вузли інших виробників (в першу чергу, мікропроцесор Intel). При цьому вона не робила секрету з того, як вузли комп'ютера повинні з'єднуватись та взаємодіяти один з одним. У результаті створення і вдосконалення комп'ютера могли підключатися інші фірми – архітектура комп'ютерів IBM PC виявилася «відкритою». У комп'ютерів IBM з'явилися численні «клони», тобто різні сімейства комп'ютерів, похлжих на IBM PC. Надалі ЕОМП підтримують стандарт IBM PC, стали називатися просто « персональними комп'ютерами». З часом ПК виправдали свою назву, оскільки для багатьох людей вони стали необхідною частиноюдозвілля, інструмент для бізнесу та досліджень.
Крім IBM - сумісних ПК, існує ще одна родина персонгальних ЕОМ, званих Macintosh. Ці комп'ютери ведуть свій родовід від вже згадуваної моделі Apple, їх виробництвом займалася фірма Aplle Computer. Архітектура комп'ютерів Macintosh, на відміну IBMPC, була відкритою. Тому, незважаючи на свої просунуті в порівнянні з IBM PC графічні можливості, «Макі» не змогли завоювати такий великий ринок. Чисельність «Маків» у десятки разів менша за чисельність IBM PC – сумісних комп'ютерів.
Головною тенденцією розвитку обчислювальної техніки в даний час є подальше розширення сфер застосування ЕОМ і, як наслідок, перехід від окремих машин до їх систем - обчислювальних систем та комплексів різноманітних конфігурацій з широким діапазоном функціональних можливостейта характеристик.
Найбільш перспективні, створювані на основі персональних ЕОМ, територіально розподілені багатомашинні обчислювальні системи - обчислювальні мережі- орієнтуються не так на обчислювальну обробку інформації, як на комунікаційні інформаційні послуги: електронну пошту, системи телеконференцій та інформаційно-довідкові системи.
Фахівці вважають, що на початку ХХІ ст. у цивілізованих країнах відбудеться зміна основного інформаційного середовища.
При розробці та створенні власне ЕОМ суттєвий та стійкий пріоритет останніми роками мають надпотужні комп'ютери - суперЕОМ і мініатюрні та надмініатюрні ПК. Ведуться, як уже вказувалося, пошукові роботизі створення ЕОМ 6-го покоління, що базуються на розподіленій нейронній архітектурі, - ней-рокомп'ютерів. Зокрема, в нейрокомп'ютерах можуть використовуватися наявні спеціалізовані мережеві МП - трансп'ютери - мікропроцесори мережі з вбудованими засобами зв'язку.
Широке впровадження засобів мультимедіа, насамперед аудіо- та відеозасобів введення та виведення інформації, дозволить спілкуватися з комп'ютером природною мовою. Мультимедіа не можна трактувати вузько лише як мультимедіа на ПК. Можна говорити про побутовий (домашній) мультимедіа, що включає в себе і ПК, і цілу групу споживчих пристроїв, що доводять потоки інформації до споживача і активно забирають інформацію у нього.
Фахівці передбачають у найближчі роки можливість створення комп'ютерної моделі реального світу, такої віртуальної (здається, уявної) системи, в якій ми можемо активно жити та маніпулювати віртуальними предметами. Найпростіший прообраз такого уявного світу вже зараз існує у складних комп'ютерних іграх. Але в майбутньому можна говорити не про ігри, а про віртуальної реальностіу нашому повсякденному житті, коли нас у кімнаті, наприклад, оточуватимуть сотні активних комп'ютерних пристроїв, що автоматично вмикаються і вимикаються при потребі, активно відстежують наше місце розташування, постійно забезпечують нас ситуаційно необхідною інформацією, активно сприймають нашу інформацію і керують багатьма побутовими приладами та пристроями.
Міністерство освіти і науки України
Донецький Університет Економіки та Права
З дисципліни
Інформатика та комп'ютерна техніка
Для автоматизації роботи з даними використовують засоби обчислювальної техніки.
Обчислювальна техніка (ВТ) − це сукупність пристроїв, призначених для автоматизованої обробки даних.
Обчислювальна система (ВС) –це конкретний набір пристроїв і програм, що взаємодіють між собою, призначений для обслуговування однієї робочої ділянки.
Центральним пристроєм більшості ВС є комп'ютер(ЕОМ).
Комп'ютер(англ. computer – «обчислювач»), ЕОМ (електронна обчислювальна машина) – комплекс технічних засобів, призначених для автоматичної обробки інформації в процесі вирішення обчислювальних та інформаційних завдань.
Найпростіші ручні пристрої
Історія комп'ютера тісно пов'язана зі спробами людини полегшити, автоматизувати великі обсяги обчислень. Навіть прості арифметичні операції з великими числами складні для людського мозку. Тому вже в давнину з'явився пристрій - абак. Абак(грец. αβαξ, abákion, лат. abacus - дошка) - це лічильна дошка, найпростіший лічильний пристрій, що застосовувався для арифметичних обчислень приблизно з IV століття до н.е. у Стародавній Греції, Стародавньому Римі. У Європі абак застосовувався до XVIII ст.
У Росії ще в середні віки (16-17 ст.) на основі абака було розроблено інше пристосування – російські рахунки .
Механічні пристрої
Механізація обчислювальних операцій розпочалася XVII столітті. На першому етапі для створення механічних обчислювальних пристроїв використовувалися механізми, аналогічні вартовим.
У 1623 рік – німецький вчений Вільгельм Шіккардрозробив перший у світі механічний пристрій ( «підсумовуючий годинник»)для виконання операцій додавання та віднімання шестирозрядних десяткових чисел. Чи був пристрій реалізований за життя винахідника, достовірно невідомо, але в 1960 він був відтворений по кресленнях і підтвердив свою працездатність.
У 1642 рокуфранцузький механік Блез Паскальсконструював перший у світі механічний цифровий обчислювальний пристрій (« Паскалін»), побудоване на основі зубчастих коліс. Воно могло підсумовувати та віднімати п'ятирозрядні десяткові числа, а останні моделі оперували числами з вісьмома десятковими розрядами.
У 1673 м.німецький філософ та математик Готфрід Вільгельм Лейбніцстворив механічний калькулятор, який за допомогою двійкової системи числення виконував множення, поділ, складання та віднімання. Операції множення та розподілу виконувались шляхом багаторазового повторення операцій складання та віднімання.
Однак широкого поширення обчислювальні апарати набули тільки в 1820 році, коли француз Чарльз Калмарвинайшов машину, яка могла виробляти чотири основних арифметичних дій . Машину Калмара назвали арифмометр. Завдяки своїй універсальності арифмометри використовувалися тривалий час до 60-х років ХХ століття.
Автоматизація обчислень
Ідея автоматизації обчислювальних операцій прийшла з годинникової промисловості. Старовинний монастирський баштовий годинник був побудований так, щоб у заданий часвключати механізм, пов'язаний із системою дзвонів.
У 1833 рокуанглійський вчений, професор Кембриджського університету Чарльз Беббіджрозробив проект аналітичної машинияка мала риси сучасного комп'ютера. Це був гігантський арифмометр з програмним управлінням, арифметичним та запам'ятовуючим пристроями. Воно мало пристрій для введення інформації, блок управління, пристрій і пристрій виведення результатів.
Співробітницею та помічницею Ч. Беббіджа у багатьох його наукових дослідженнях була леді Ада Лавлейс(Уроджена Байрон).
Вона розробила перші програми для машини та передбачила основи сучасного програмування для цифрових обчислювальних машин із програмним управлінням. Заклала багато ідей і запровадила низку понять і термінів, що збереглися до нашого часу.
Вона передбачила появу сучасних комп'ютерівяк багатофункціональних машин як для обчислень, а й у роботи з графікою, звуком. У середині 70-х років ХХ століття міністерство оборони США офіційно затвердило назву єдиної мови програмування американських збройних сил. Мова має назву Ada. День програміста відзначається у день народження Ади Лавлейс 10 грудня.
Особливістю Аналітичної машинистало те, що тут вперше було реалізовано принцип поділу інформації на команди та дані . Для введення та виведення даних Беббідж пропонував використовувати перфокарти-листи із щільного паперу з інформацією, що наноситься за допомогою отворів.
У 1888 році американський інженер Герман Холеритсконструював першу електромеханічну лічильну машину. Ця машина, названа табулятором, могла зчитувати та сортувати статистичні записи, закодовані на перфокартах Для роботи цієї машини використовувалась електрика. У 1890 винахід Холлерита було використано в 11-му американському переписі населення. Роботу, яку 500 співробітників виконували протягом семи років, Холлеріт із 43 помічниками на 43 табуляторах виконав за один місяць.
Подальший розвиток науки і техніки дозволили в 1940-х рокахпобудувати перші обчислювальні машини. У 1944 р.американський інженер Говард Ейкенза підтримки фірми Ай-Бі-Ем (IBM) сконструював комп'ютер для виконання балістичних розрахунків. Цей комп'ютер, названий « Марк 1 », за площею займав приблизно половину футбольного поля та включав понад 800 кілометрів проводів, близько 750 тис. деталей, 3304 реле. « Марк-1» був заснований на використанні електромеханічних релеі оперував десятковими числами, закодованими на перфострічці. Машина могла маніпулювати числами завдовжки до 23 розрядів. Для перемноження двох 23-розрядних чисел їй потрібно 4 секунди.
Але електромеханічні реле працювали не досить швидко. У 1946 р.На замовлення Армії США було створено перший широкомасштабний електронний цифровий комп'ютер ЕНІАК(ENIAC - електронний числовий інтегратор та обчислювач), який можна було перепрограмувати на вирішення повного діапазону завдань. Розробили його американські вчені Джон Вільям Мокліі Джон Преспер Екерт.В ЕНІАК як основа компонентної бази електромеханічні реле були замінені вакуумними лампами. Усього комплекс включав 17468 ламп, 7200 кремнієвих діодів, 1500 реле, 70000 резисторів та 10000 конденсаторів. Потужність - 150 кВт на ті часи було достатньо для освітлення великого міста. Обчислювальна потужність – 300 операцій множення чи 5000 операцій складання на секунду. Вага – 27 тонн, понад 30 метрів. Обчислення проводилися у десятковій системі. ЕНІАК використовувався для розрахунку балістичних таблиць, передбачення погоди, розрахунків у галузі атомної енергетики, аеродинаміки, вивчення космосу.
У СРСР обчислювальна машина МЕСМ(мала електронна лічильна машина) була створена в 1951 рокупід керівництвом академіка Сергія Олексійовича Лебедєва.Машина обчислювала факторіали натуральних чисел та вирішувала рівняння параболи. Одночасно Лебедєв працював над створенням БЕСМ- швидкодіючої електронної лічильної машини, розробка якої було завершено 1953 року.
У 1971 рокуФірмою Intel (США) був створений перший мікропроцесор - програмований логічний пристрій, виготовлений за технологією НВІС (надвеликих інтегральних схем).
У 1964р.співробітник Стенфордського дослідницького центру Дуглас Енгельбартпродемонстрував роботу першою миші-маніпулятора, але тільки через чотири роки мишка була показана на комп'ютерній конференції в Сан-Франциско.
Перший персональний комп'ютер (ПК) у 1976р.випустила фірма Apple; в СРСР ПК з'явилися в 1985г.
Таблиця 1. Покоління ЕОМ
|
Показник |
Покоління ЕОМ |
||||
|
1950-1960-ті роки |
1960-1970-і роки |
1970-1980-ті роки |
Четверте 1980-1990-ті роки |
1990-теперішній час |
|
|
Елементна базапроцесора |
Електронні лампи |
Напівпровідники (Транзистори) |
Малі інтегральні схеми (МІС) |
Великі ІВ (ВІС) та Надвеликі ІВ (НВІС) |
Оптоелектроніка Кріоелектроніка (лазери, голографія) |
|
Елементна база ОЗУ |
Електронно-променеві трубки |
Феритові сердечники |
Кремнієві кристали |
БІС та НВІС | |
|
Основні пристрої введення |
Пульт, перфокартковий, перфострічковий введення |
Алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура |
Кольоровий графічний екран, клавіатура, “миша” та ін. |
Кольоровий графічний екран, сканер, клавіатура, пристрої голосового зв'язкуз ЕОМ |
|
|
Основні пристрої виведення |
Алфавітно-цифровий принтер (АЦПУ), перфострічковий висновок |
Графобудівник, принтер | |||
|
Магнітні стрічки, барабани, перфострічки, перфокарти |
Магнітний диск |
Перфострічки, магнітний диск (30 см у діаметрі) |
Магнітні та оптичні диски | ||
|
Максимальна ємністьОЗУ, байт | |||||
|
Максимальна швидкодія процесора (оп/с) |
Багатопроцесорність |
Багатопроцесорність |
|||
|
Мови програмування |
Універсальні мови програмування, транслятори (машинний код) |
Пакетні Операційні системи, що оптимізують транслятори (Ассемблер, Фортран) |
Процедурні мови високого рівня (ЯВУ) |
Нові процедурні ЯВУ та Непроцедурні ЯВУ |
Нові непроцедурні ЯВУ |
|
Ціль використання ЕОМ |
Науково-технічні розрахунки |
Технічні та економічні розрахунки |
Управління та економічні розрахунки |
Телекомунікації, інформаційне обслуговування |
Використання елементів штучного інтелекту та розпізнавання зорових та звукових образів |