Počítání - rozhodující prostředky před příchodem počítačů 5. - 6. století př. Nl Starověké řecké počítadlo Historie výpočtu sahá hluboko do století, stejně jako vývoj lidstva. Jedno z prvních zařízení (VVI století před naším letopočtem), které usnadňuje výpočty, lze považovat za speciální desku pro výpočty, nazývanou „počítadlo“.
17. století Blaise Pascal Blasé Paskal (-) Na začátku 17. století, kdy matematika začala hrát klíčovou roli ve vědě, vytvořil francouzský matematik a fyzik Blaise Pascal „sčítací“ stroj s názvem Pascaline, který kromě sčítání odečítal. Pascalův aritmetický stroj
17. století Gottfried Wilhelm Leibnitz Gottfried Wilhelm Leibnitz (-) První aritmetický stroj provádějící všechny čtyři aritmetické operace vytvořil v roce 1673 německý matematik Leibnitz - mechanický sčítací stroj. Mechanický přidávací stroj Leibniz (1673)
19. století Charles Babbage (-) V roce 1812 začal anglický matematik a ekonom Charles Babbage pracovat na vytvoření „rozdílového“ stroje, který měl nejen provádět aritmetické operace, ale provádět výpočty podle programu specifikujícího určitou funkci. Pro ovládání programu byly použity děrné štítky - lepenkové karty s děrovanými otvory (perforace). Babbageův analytický engine
Počítač první generace roku Základna prvku - elektronické elektronky. Rozměry - ve formě skříněk a obsazené strojovny. Vysokorychlostní výkon - 10 - 100 tisíc operací / s. Provoz je velmi obtížný. Programování je náročný proces. Struktura počítače se řídí přísným principem.
Rok počítače druhé generace roku Elementární základna - aktivní a pasivní prvky. Rozměry - regály stejného typu, vyžadující strojovnu. Výkon - statisíce - 1 milion operací / s. Provoz - zjednodušený. Programování - objevily se algoritmické jazyky. Struktura počítače je metoda řízení mikroprogramu.
Rok počítače třetí generace roku Base Element - integrované obvody, velké integrované obvody (IC, LSI). Rozměry - regály stejného typu, vyžadující strojovnu. Výkon - stovky tisíc - miliony operací / s. Provoz - opravy jsou prováděny neprodleně. Programování je podobné jako u 2. generace. Struktura počítače - princip modularity a páteře. Objevily se displeje a magnetické disky.
Od 197 do 1990, počítač čtvrté generace, od 197 do 1990, základna prvků - velmi velké integrované obvody (VLSI). Tvorba víceprocesorových výpočetních systémů. Tvorba levných a kompaktních mikropočítačů a osobních počítačů a na jejich základě počítačové sítě... V roce 1971 společnost Intel (USA) vytvořila první mikroprocesor - programovatelné logické zařízení vyráběné pomocí technologie VLSI
1983 Apple Computers staví osobní počítač Lisa, první kancelářský počítač ovládaný myší d. Apple Computer představuje Macintosh s 32bitovým procesorem Motorola 68000
Od roku 1990 do současnosti počítače páté generace od roku 1990 do současnosti Přechod na počítače páté generace předpokládal přechod na nové architektury zaměřené na vytváření umělá inteligence... Věřilo se, že architektura počítačů páté generace bude obsahovat dva hlavní bloky. Jedním z nich je samotný počítač, ve kterém komunikaci s uživatelem provádí jednotka s názvem „inteligentní rozhraní“. Úkolem rozhraní je porozumět textu napsanému v přirozeném jazyce nebo řeči a podmínku takto uvedeného úkolu převést do pracovního programu. Základní požadavky na počítače 5. generace: Vytvoření rozvinutého rozhraní člověk-stroj (řeč, rozpoznávání obrazu); Vývoj logického programování pro vytváření znalostních základen a systémů umělé inteligence; Tvorba nových technologií ve výrobě výpočetní technologie; Tvorba nových počítačových architektur a výpočetní komplexy... Nové technické možnosti výpočetní techniky měly rozšířit škálu úkolů, které je třeba řešit, a umožnit přechod k úkolům vytváření umělé inteligence. Znalostní základny (databáze) v různých oblastech vědy a techniky jsou jednou ze součástí nezbytných pro vytváření umělé inteligence. K vytváření a používání databází je vyžadován vysoký výkon výpočetní systém a velké množství paměti. Počítače pro všeobecné použití jsou schopné vysokorychlostního výpočtu, ale nejsou vhodné vysoká rychlost operace porovnání a třídění velkých objemů záznamů, obvykle uložených na magnetických discích. K vytváření programů pro plnění, aktualizaci a práci s databázemi byly vytvořeny speciální objektově orientované a logické programovací jazyky, které poskytují největší příležitosti ve srovnání s konvenčními procedurálními jazyky. Struktura těchto jazyků vyžaduje přechod od tradiční počítačové architektury von Neumanna k architekturám, které zohledňují požadavky úkolů vytváření umělé inteligence.
Lidé se naučili počítat pomocí vlastních prstů. Když to nestačilo, vznikla nejjednodušší výpočetní zařízení. Zvláštní místo mezi nimi zaujímalo počítadlo (starověké Řecko, Řím, západní Evropa až do 18. století), které bylo v antice rozšířené.
Není těžké udělat počitadlo; stačí vyložit desku sloupy nebo jen nakreslit sloupy do písku. Každému ze sloupců byla přidělena hodnota číslice čísel: číslice jednotek, desítky, stovky, tisíce. Čísla byla označena sadou oblázků, mušlí, větviček, semen atd., Rozložených do různých sloupců - kategorií. Přidáním nebo odečtením jednoho nebo jiného počtu oblázků z příslušných sloupců bylo možné sčítat nebo odečítat a dokonce násobit a dělit jako vícenásobné sčítání a odčítání. Ruské počítadlo je velmi podobné počítadlu. Místo sloupů mají vodorovná vodítka s kostmi. V Rusku byly účty používány jednoduše mistrovsky. Byly nepostradatelným nástrojem pro obchodníky, úředníky, úředníky. Z Ruska toto jednoduché a užitečné zařízení proniklo i do Evropy. Spolu s výpočetní zařízeníse také vyvinuly mechanismy pro automatizaci lidské práce. V tkalcovském stavu Francouze Josepha Marie Jaccarda (1752-1834), vytvořeného v letech 1804-08, byl realizován proces vytváření vzorů tkanin pomocí otvorů v kartonových kartách, přičemž změna polohy otvorů umožňovala získat různé vzory.
Prvním mechanickým počítacím zařízením byl počítací stroj postavený v roce 1642 vynikajícím francouzským vědcem Blaise Pascalem (1623-62). Pascalův mechanický „počítač“ mohl sčítat a odečítat. „Pascalina“, jak se tomuto autu říkalo, sestávala ze sady vertikálně namontovaných kol s vytištěnými čísly od 0 do 9. S plnou rotací kola zapadl do sousedního kola a otočil jej o jednu divizi. Počet kol určoval počet číslic - například dvě kola umožňovala počítat až 99, tři - již až 999 a pět kol umožnilo vozu „znát“ i tak velká čísla jako 99999. Počítání na Pascaline bylo velmi jednoduché.
V roce 1673 vytvořil německý matematik a filozof Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) mechanické počítací zařízení, které nejen přidávalo a odečítalo, ale také násobilo a dělilo. Leibnizův stroj byl složitější než Pascaline. Počet kol, nyní ozubená kola, měl ozubená kola devíti různých délek a výpočty byly prováděny pomocí záběru kol. Byly to právě poněkud upravené kola Leibniz, které se staly základem zařízení pro výpočet hmotnosti - přidávací stroje, které byly široce používány nejen v devatenáctém století, ale také relativně nedávno našimi dědečky a babičkami.
V historii výpočetní techniky existují vědci, jejichž jména spojená s nejvýznamnějšími objevy v této oblasti jsou dnes známa i neodborníkům. Mezi nimi je anglický matematik z 19. století Charles Babbage (1791-1871), který je často nazýván „otcem moderních počítačů“. V roce 1823 začal Babbage pracovat na svém počítači, který sestával ze dvou částí: výpočtu a tisku. Vozidlo mělo pomoci Britské námořní správě při sestavování různých námořních tabulek. První výpočtová část stroje byla téměř dokončena do roku 1833 a druhá, tisk, byla snížena na téměř polovinu, když náklady překročily 17 000 GBP (asi 30 000 USD). Už nebyly peníze a práce musela být uzavřena.
Ačkoli Babbageův stroj nebyl nikdy dokončen, jeho tvůrce přišel s nápady, které tvořily základ pro všechny moderní počítače.
Babbage dospěl k závěru, že výpočetní stroj musí mít zařízení pro ukládání čísel určených pro výpočty a také pokyny (příkazy) pro stroj o tom, co s těmito čísly dělat. Následující jeden za druhým se příkazy nazývaly „programy“ počítače a zařízení pro ukládání informací se nazývalo „paměť“ stroje. Ukládání čísel is programem je však jen polovina úspěchu. Hlavní věc je, že stroj musí provádět operace uvedené v programu s těmito čísly. Babbage si uvědomil, že pro tento stroj musí mít speciální výpočetní jednotku - procesor. Na tomto principu jsou uspořádány moderní počítače.
Babbageovy vědecké myšlenky zaujaly dceru slavného anglického básníka lorda George Byrona - hraběnku Adu Augustu Lovelace (Augusta Ada King Lovelace) (1815-1852). V té době neexistovaly takové koncepty jako počítačové programování, ale přesto je Ada Lovelace oprávněně považována za první programátorku na světě - takto se dnes nazývají lidé, kteří jsou schopni „vysvětlit“ její úkoly v jazyce srozumitelném stroji. Faktem je, že Babbage jednoho neopustil plný popis jím vynalezený stroj. To provedl jeden z jeho studentů v článku ve francouzštině. Ada Lovelace to přeložila do angličtiny a přidala své vlastní programy, které by stroj mohl použít k provádění složitých matematických výpočtů. Ve výsledku se původní objem článku ztrojnásobil a Babbage dokázal prokázat sílu svého stroje. Mnoho konceptů zavedených Adou Lovelace v popisech těchto prvních programů na světě je moderními programátory široce používáno. Jeden z nejmodernějších a nejdokonalejších počítačových programovacích jazyků - ADA je pojmenována na počest prvního programátora na světě.
Technologické inovace dvacátého století byly neoddělitelně spojeny s elektřinou. Brzy po objevení elektronických trubek, v roce 1918, sovětský vědec M.A. Bonch-Bruyevich (1888-1940) vynalezl trubicovou spoušť - elektronické zařízeníschopný zapamatovat si elektrické signály. V zásadě je spoušť podobná houpačce se západkami nastavenými v horních houpacích bodech. Je dosaženo houpání jednoho horního bodu - západka bude fungovat, houpačka se zastaví a v tomto stabilním stavu mohou být tak dlouho, jak chcete. Západka se otevře - houpačka se obnoví do jiného horního bodu, západka zde také bude fungovat, znovu se zastaví atd. - kolikrát chcete. Podle toho, kde houpačka skončí nějakou dobu po instalaci v určité poloze, lze posoudit, zda byla západka otevřena nebo ne. Houpačka si jakoby pamatuje otevření západky - elektronická spoušť si také pamatuje, zda k ní přišel elektrický signál nebo ne.
Jeden spouštěč, který si zapamatuje jeden signál, umožňuje počítat pouze až jeden, ale již několik spouštěčů rozšiřuje výpočetní možnosti. Pokud nyní přijdeme na způsob registrace pomocí skupiny spouštěčů nejen jednotlivých signálů, ale také jejich desítek, stovek, tisíců, bude možné tuto metodu použít v elektronickém počítači.
V období od roku 1937 do roku 1942 vytvořili Američané John Vincent Atanasoff (1903 - 15. června 1995) (bulharský původ) a Clifford Berry první elektronický výpočetní stroj, pojmenovaný po autorech, stroj Atanasoff-Berry (ABC). Zařízení pracovalo s binárními čísly, dokázalo provádět logické operace, mělo elektronickou paměť a vstup-výstup byl prováděn pomocí děrných štítků.
5. července 1943 podepisují vědci z University of Pennsylvania ve Spojených státech smlouvu, podle níž vytvoří elektronický počítač známý jako ENIAC. Název, který v ruštině nemá význam, pochází ze zkratky poměrně dlouhého anglického názvu - „elektronický digitální počítač“ (ENIAC, Electronic Numerical Integrator and Computor). 15. února 1946 byl ENIAC oficiálně uveden do provozu.
Historie vytvoření prvního počítače má také určité skandální pozadí. Vynálezci ENIAC obdrželi patent na vynález. A teprve v roce 1973 byl soudním rozhodnutím zrušen patent na ENIAC, protože se ukázalo, že téměř všechny hlavní součásti stroje ENIAC byly vypůjčeny od ABC.
V roce 1946 byly ve vědeckém článku tří amerických autorů - D. Neumanna, G. Goldsteina a A. Burnse - nastíneny základní principy budování univerzálních počítačů využívajících stejnou paměť jak pro ukládání zpracovaných dat, tak pro ukládání výpočetního programu. První stroj, který implementuje tyto principy - počítač EDSAC - byl postaven v Anglii pod vedením M. Wilkese v roce 1949 na University of Cambridge. O rok později byl v USA postaven sálový počítač EDVAC.
Sergei Alekseevich Lebedev (1902-1974) se stal zakladatelem domácí výpočetní techniky. V roce 1921, když Lebedev složil zkoušky jako externí student středoškolského programu, nastoupil na Moskevskou vyšší technickou školu na Fakultě elektrotechniky. Mnoho let se věnoval energii, zabýval se problémem udržitelnosti energetických systémů. Na konci 40. let přešel na nový směr. Pod jeho vedením byla v Ústavu elektrotechniky Akademie věd Ukrajinské SSR vytvořena první laboratoř pro vývoj počítačů v zemi. Byl zde postaven první sovětský počítač, MESM nebo Malý elektronický počítač. Od roku 1951 pracoval v Moskvě, kde vedl laboratoř na Ústavu přesné mechaniky a počítačového inženýrství (IMT a VT), a od roku 1953 až do konce svého života byl ředitelem tohoto ústavu. Od začátku 60. let 20. století bylo pod vedením S. A. Lebeděva v ústavu vytvořeno několik generací velkých počítacích strojů BESM, ve kterých byl použit původní vývoj.
BESM-1 byl ve své době nejrychlejším strojem v Evropě (8–10 tisíc operací za sekundu). BESM-1 a následující BESM-2 a M-20 byly založeny na sériových domácích elektronických trubicích. Poté byly vytvořeny jejich polovodičové verze BESM-3M, BESM-4, M-220 a M-222. Model BESM-6 byl navržen pomocí předběžné simulace provozu jeho operačního systému, což umožnilo najít mnoho originálních technických řešení. Programátoři z matematické softwarové laboratoře vytvořené z iniciativy Lebeděva se aktivně podíleli na vývoji architektury BESM-6. Na dlouhou dobu BESM-6 byl považován za jeden z nejlepších počítačů na světě. Lebedev také vyvinul základy pro vytváření víceprocesorových komplexů, počítačových sítí, strukturálních a softwarových řešení operační systémy, algoritmické programovací jazyky atd. Velkou pozornost věnoval školení mladých specialistů. Od roku 1953 vedl oddělení „Elektronika výpočetní stroje„na Moskevském institutu pro fyziku a technologii.
Nyní již existuje několik generací počítačů. Všechny typy a modely strojů navržených na stejných vědeckých a technických principech patří do jedné generace. Ke generační změně dochází s nástupem nových prvků vyrobených pomocí zásadně odlišných technologií.
Počítače první generace (1946 - konec 50. let) byly počítány tisíckrát rychleji než mechanické počítací stroje, ale byly velmi objemné. Počítač obsadil místnost o rozměrech 9x15 m, vážil asi 30 tun a spotřeboval 150 kilowattů za hodinu. V takovém počítači bylo asi 18 tisíc elektronických elektronek. Základna prvku: elektronické vakuové trubice, rezistory a kondenzátory. Rozměry: obrovské skříně, které zabíraly celé strojovny. Rychlost provozu: 10 - 20 tisíc operací za sekundu. Provoz: velmi obtížný, častá výměna žárovek, přehřátí stroje. Programování: ve strojových kódech. Vysoce kvalifikovaní odborníci pracovali přímo na ovládacím panelu stroje.
Druhá generace (konec 50. a 60. let) elektronických počítačů vděčí za svůj vzhled nejdůležitějšímu vynálezu elektroniky dvacátého století - tranzistoru. Miniaturní polovodičové zařízení umožnilo dramaticky zmenšit velikost počítačů a snížit spotřebu energie. Rychlost počítačů se zvýšila na milion operací za sekundu. Základna prvků: polovodičové prvky - tranzistory, diody, pokročilejší rezistory a kondenzátory. Byly tam desky s plošnými spoji pro montáž prvků. Rozměry: regály jsou o něco vyšší než výška osoby. Instalováno ve speciálních místnostech. Výkon: až 1 milion operací za sekundu. Představil princip sdílení času pro překrývající se pracovní dobu různá zařízení... Zdálo se, že procesory ovládají I / O a pracují se skutečnými čísly. Provoz: Snadné. Ve strojovnách se objevil personál servisního personálu. Programování: objevily se algoritmické jazyky. Programy nebyly zadávány ručně z ovládacího panelu samotným programátorem, ale pomocí děrných štítků nebo děrných pásek operátory počítačů. Úkoly byly řešeny v dávkovém režimu: jeden po druhém při uvolňování zpracovatelských zařízení.
Třetí generace (pozdní 60. - pozdní 70. roky) je spojena s vytvořením integrovaných obvodů. Vynález integrovaných mikroobvodů - polovodičových krystalů obsahujících velké množství vzájemně propojených tranzistorů a dalších prvků - v roce 1950 umožnil stokrát snížit počet elektronických prvků v počítači. Počítače třetí generace na integrovaných obvodech se objevily v roce 1964. Prvním počítačem třetí generace byl IBM-360 od IBM. Domácí počítače byly rozděleny do dvou rodin: velké (počítače ES) a malé (počítač SM - třída minipočítačů). Základna prvku: integrované obvody, které se vkládají do speciálních zásuvek tištěný spoj... Rozměry: Počítače ES jsou podobné počítačům druhé generace. SM POČÍTAČ - dva stojany a displej, který nepotřeboval speciální místnost. Rychlost: až několik milionů operací za sekundu. Provoz vyžaduje velký počet zaměstnanců: operátory, inženýry elektroniky. Systémový programátor hraje důležitou roli. Ve struktuře počítačů se objevil princip modularity a páteře - prototyp moderní systémové sběrnice. Množství paměti se zvýšilo, paměť byla rozdělena na RAM a ROM, objevily se magnetické disky, pásky, displeje a plotry. Programování: přibližně stejné jako v předchozí fázi. Spolu s dávkovým zpracováním se objevil režim sdílení času. Byly vyvinuty operační systémy. Minipočítače již fungovaly v reálném čase.
Čtvrtá generace (konec 70. let do současnosti) je spojena s vývojem velkých integrovaných obvodů. V červnu 1971 byl poprvé vyvinut velmi složitý univerzální integrovaný obvod, nazývaný mikroprocesor - základní prvek počítačů čtvrté generace. Základna prvků: velké a velmi velké integrované obvody (LSI a VLSI) obsahující stovky tisíc prvků na jednom čipu. Objevila se technologie vytváření mikroprocesorů založených na LSI. První mikroprocesor vytvořil Intel v roce 1971. Objevily se multiprocesorové superpočítače a mikroprocesorové osobní počítače. Pojem „počítač“ byl nahrazen slovem „počítač“. Rozměry: osobní počítač zabírající část stolu. Rychlost: až miliarda operací za sekundu. Při vývoji hardwaru a softwaru počítačových technologií je hlavním zaměřením zajištění pohodlné uživatelské zkušenosti. To zahrnuje uživatelsky přívětivé rozhraní, kompaktnost zařízení, schopnost připojit další zařízení, kompatibilitu a dostupnost. software... Programování: nové jazyky a programovací prostředí, nové programovací principy. Vývoj operačních systémů i široké třídy aplikovaných programů.
Historie vývoje počítačová technologie
| Název parametru | Hodnota |
| Téma článku: | Historie vývoje výpočetní techniky |
| Kategorie (tematická kategorie) | Počítače |
Předmět, cíle, cíle a struktura oboru
Téma 1.1. Úvod
Sekce 1. Hardware POČÍTAČOVÁ TECHNIKA
Předmětem disciplíny je moderní počítačová technologie (software a hardware) a základy programování osobní počítač... Je důležité si uvědomit, že pro studenty telekomunikačních specializací, hardware a software počítačová zařízení a jejich součásti jsou na jedné straně prvky telekomunikačních zařízení, systémů a sítí a na druhé straně hlavním pracovním nástrojem při jejich vývoji a provozu. Zvládnutí základů programování ve vyšších jazycích používaných v softwaru telekomunikačních uzlů je také nezbytné pro školení odborného vývojáře telekomunikačních zařízení.
Z tohoto důvodu je cílem této disciplíny studium moderních počítačových technologií studenty pro orientaci a praktické využití, formování dovedností v práci se systémovým a aplikačním softwarem, jakož i osvojení základů programování v algoritmických jazycích na osobním počítači.
Cíle disciplíny:
· Seznámení s historií vývoje výpočetní techniky a programování;
· Studium základů architektury a organizace zpracování dat v počítačových systémech a sítích;
· Přehled základních komponent počítačových systémů a sítí a jejich interakcí;
· Seznámení s nejběžnějšími typy počítačových systémů a sítí;
· Přehled struktury a komponent počítačového softwaru;
Přehled aktuálně nejběžnějších operačních systémů a prostředí a základních softwarových balíků a praktická práce s nimi;
· Studium základů algoritmických úkolů a prostředků jejich softwarové implementace;
· Osvojení základů programování a programování v algoritmickém jazyce C;
· Studium programovací technologie v telekomunikačních systémech na příkladu webových technologií.
Program kurzu je koncipován na dva semestry.
Pro zvládnutí zvládnutí učebních materiálů studenty jsou v prvním a druhém semestru poskytovány zkoušky. Současná kontrola bude prováděna na praktických cvičeních a laboratorních pracích.
Potřeba počítání vyvstala od nepaměti. V dávné minulosti počítali na prstech nebo udělali zářezy na kostech, dřevě nebo kamenech.
Počítadlo (z řeckého slova abakion a latinského významového slova abacus) lze považovat za první kalkulační nástroj, který se rozšířil.
Předpokládá se, že počítadlo se poprvé objevilo v Babylonu kolem 3. tisíciletí před naším letopočtem. Deska počítadla byla rozdělena čarami na pásy nebo drážky a aritmetické operace byly prováděny pomocí kamenů nebo jiných kamenů umístěných na pásech (drážkách) podobné položky (Obr. 1.1.1a). Každý oblázek znamenal jednotku výpočtu a samotná linka byla vybitím této jednotky. V Evropě se počítadlo používalo až do 18. století.
Postava: 1.1.1. Odrůdy počítadla: římské počítadlo (rekonstrukce);
b) čínské počítadlo (suanpan); c) japonské počítadlo (soroban);
d) incké počítadlo (yupana); e) Incké počítadlo (kipu)
Ve starověké Číně a Japonsku se používaly analogy počítadla - suanpan (obr. 1.1.1b) a soroban (obr. 1.1.1c). Místo oblázků byly použity barevné kuličky a místo drážek byly použity větvičky, na nichž byly kuličky navlečené. Počitadlo Inků - yupana (obr. 1.1.1d) a kipu (obr. 1.1.1d) byly založeny na podobných principech. Kipu se používal nejen k počítání, ale také k psaní textů.
Nevýhodou počítadla bylo použití systémů s desítkovými čísly (pětinásobný číselný systém byl použit v řeckém, římském, čínském a japonském počítadle). Počítadlo zároveň neumožňovalo manipulaci s frakcemi.
Desítkové počítadlonebo ruské počítadlo, ve kterém se používá systém desetinných čísel a objevila se schopnost pracovat s desetinami a setinami zlomkových částí na přelomu 16. a 17. století (obr. 1.1.2а). Počitadlo se liší od klasického počítadla zvýšením kapacity číslic každé číselné řady na 10 a přidáním řádků (od 2 do 4) pro operace s zlomky.
Počítadlo prakticky beze změny (obr. 1.1.2b) přežilo až do 80. let minulého století a postupně ustoupilo elektronickým kalkulačkám.
Postava: 1.1.2. Ruské počítadlo: a) počítadlo z poloviny 17. století; b) moderní počítadlo
Abacus usnadnil provádění operací sčítání a odčítání, ale násobení a dělení bylo s jejich pomocí (použití vícenásobného sčítání a odčítání) spíše nepohodlné. Zařízením, které usnadňuje násobení a dělení čísel, stejně jako některé další výpočty, byla logaritmická čára (obr. 1.1.3a), kterou vynalezl v roce 1618 anglický matematik a astronom Edmund Gunter (logaritmy byly poprvé zavedeny do praxe po práci Skota Johna Napier, publikováno 1614 ᴦ.).
Poté byl do logaritmické čáry přidán jezdec a jezdec ze skla (a poté z plexiskla) s vlasovou linkou (obr. 1.1.3b). Stejně jako počítadlo, logaritmické pravítko ustoupilo elektronickým kalkulačkám.
Postava: 1.1.3. Logaritmická čára: a) čára Edmunda Guntera;
b) jeden z nejnovějších modelů řady
První mechanické počítací zařízení (kalkulačka) bylo vytvořeno ve 40. letech 17. století. vynikající francouzský matematik, fyzik, spisovatel a filozof Blaise Pascal (podle něj je pojmenován jeden z nejrozšířenějších moderních programovacích jazyků). Pascalův sčítací stroj, Pascaline (obr. 1.1.4a), byla skříňka s četnými převody. Jiné operace než přidání byly provedeny pomocí poměrně nepohodlného postupu opětovného přidání.
První stroj, který umožňoval snadné odečítání, násobení a dělení, mechanický kalkulátor, byl vynalezen v roce 1673. v Německu Gottfried Wilhelm Leibniz (obr. 1.1.4b). V budoucnu byl design mechanické kalkulačky upraven a doplněn vědci a vynálezci z různých zemí (obrázek 1.1.4c). S rozšířeným používáním elektřiny v každodenním životě byla ruční rotace vozíku mechanické kalkulačky nahrazena elektromechanickou kalkulačkou (obr. 1.1.4d) s pohonem z elektromotoru zabudovaného do této kalkulačky. Mechanické i elektromechanické kalkulačky přežily téměř dodnes, dokud nebyly nahrazeny elektronickými kalkulačkami (obr. 1.1.4e).
Postava: 1.1.4. Kalkulačky: a) Pascalův sčítací stroj (1642 ᴦ.);
b) Leibnizova kalkulačka (1673).); c) mechanická kalkulačka (30. léta 20. století);
d) elektromechanická kalkulačka (60. léta XX. století);
e) elektronická kalkulačka
Angličan Charles Babbage se ze všech vynálezců minulých století, kteří tak či onak přispěli k rozvoji výpočetní techniky, nejvíce přiblížil vytvoření počítače v jeho moderním smyslu. V roce 1822 ᴦ. Babbage publikoval vědeckou práci popisující stroj schopný počítat a tisknout velké matematické tabulky. Ve stejném roce postavil testovací model svého Difference Engine (obrázek 1.1.5), který se skládá z ozubených kol a válečků, otáčených ručně pomocí speciální páky. V příštím desetiletí Babbage neúnavně pracoval na svém vynálezu a neúspěšně se jej snažil prakticky realizovat. Současně v úvahách o stejném tématu přišel s nápadem vytvořit ještě výkonnější stroj, který nazval analytický stroj.
Postava: 1.1.5. Babbage's Difference Engine Model (1822 ᴦ.)
Babbageův analytický stroj, na rozdíl od svého předchůdce, musel nejen řešit matematické problémy jednoho konkrétního typu, ale také provádět různé výpočetní operace v souladu s pokyny poskytnutými operátorem. Analytický stroj měl mít takové komponenty jako „mlýn“ a „sklad“ (v moderní terminologii aritmetické zařízení a paměť), skládající se z mechanických pák a převodů. Pokyny nebo příkazy byly zadány do analytického stroje pomocí děrných štítků (listů lepenky s děrovanými otvory), poprvé použitých v roce 1804 ᴦ. Francouzský inženýr Joseph Marie Jaccard k ovládání práce tkacích strojů (obr. 1.1.6).
Postava: 1.1.6. Jaccard's Loom (1805 ᴦ.)
Jednou z mála, která pochopila, jak stroj funguje a jaké jsou jeho potenciální aplikace, byla hraběnka Lovelace, rozená Augusta Ada Byron, jediné legitimní dítě básníka Lorda Byrona (jeden z programovacích jazyků, ADA, je po ní také pojmenován). Hraběnka věnovala všechny své mimořádné matematické a literární schopnosti realizaci Babbageova projektu.
Současně nebylo možné realizovat analytický stroj na základě ocelových, měděných a dřevěných dílů, hodinových mechanismů poháněných parním strojem a nikdy nebyl postaven. Dodnes se zachovaly pouze kresby a kresby, které umožnily znovu vytvořit model tohoto stroje (obr. 1.1.7), stejně jako malou část aritmetického zařízení a tiskové zařízení navržené Babbageovým synem.
Postava: 1.1.7. Babbage's Analytical Engine Model (1834 ᴦ.)
Pouhých 19 let po Babbageově smrti byl jeden z principů, z nichž vycházela myšlenka analytického motoru - použití děrných štítků - ztělesněn v pracovním zařízení. Jednalo se o statistický tabulátor (obr. 1.1.8) vytvořený Američanem Autor: Herman Hollerith aby se urychlilo zpracování výsledků sčítání lidu, které proběhlo v USA v roce 1890 ᴦ. Po úspěšném použití tabulátoru pro sčítání lidu založil Hollerith společnost Tabulation Machine Company, společnost vyrábějící tabulku. V průběhu let prošla společnost Hollerith řadou změn - sloučením a přejmenováním. Poslední taková změna nastala v roce 1924 5., 5 let před Hollerithovou smrtí ͵, kdy vytvořil IBM (International Business Machines Corporation).
Postava: 1.1.8. Hollerith Tabulator (1890 ᴦ.)
Dalším faktorem přispívajícím k vzhledu moderní počítač, začal pracovat na systému binárních čísel. Jedním z prvních, kdo se o binární systém začal zajímat, byl německý vědec Gottfried Wilhelm Leibniz. Ve své práci „The Art of Composing Combinations“ (1666) položil základy formální binární logiky. Hlavní příspěvek ke studiu binárního číselného systému však přinesl anglický samouk matematik George Boole. Ve své práci s názvem „Vyšetřování zákonů myšlení“ (1854) vynalezl jakýsi druh algebry - systému notace a pravidel použitelných na všechny druhy předmětů, od čísel a písmen až po věty (tato algebra byla poté na jeho počest pojmenována Booleova algebra). Pomocí tohoto systému mohl Boole zakódovat výroky - výroky, které musely být prokázány jako pravdivé nebo nepravdivé - symboly svého vlastního jazyka a poté s nimi manipulovat jako s binárními čísly.
V roce 1936 ᴦ. Absolvent americké univerzity Claude Shannon ukázal, že pokud stavíte elektrické obvody v souladu s principy booleovské algebry, pak mohou vyjadřovat logické vztahy, určovat pravdivost tvrzení a provádět složité výpočty a přiblížit se teoretickým základům stavby počítače.
Tři další vědci - dva ve Spojených státech (John Atanasoff a George Stibitz) a jeden v Německu (Konrad Zuse) - vyvinuli stejné myšlenky téměř současně. Nezávisle na sobě si uvědomili, že logická logika může sloužit jako velmi vhodný základ pro návrh počítače. První hrubý model počítacího stroje zapnutý elektrické obvody byl postaven Atanasoffem v roce 1939 ᴦ. V roce 1937 ᴦ. George Stibitz dal dohromady první elektromechanický obvod, který provedl binární sčítání (binární sčítač je v dnešní době stále jednou ze základních součástí jakéhokoli digitálního počítače). V roce 1940 ᴦ. Stibitz spolu s dalším zaměstnancem firmy, elektrotechnikem Samuelem Williamsem, vyvinuli zařízení zvané kalkulačka komplexních čísel - CNC (Complex Number Calculator) schopné provádět operace sčítání, odčítání, násobení a dělení i sčítání komplexních čísel (obrázek 1.1. devět). Při předvádění tohoto zařízení bylo poprvé zobrazeno vzdálený přístup k výpočetním zdrojům (demonstrace byla provedena na Dartmouth College a samotná kalkulačka byla v New Yorku). Komunikace probíhala dálnopisem na speciálních telefonních linkách.
Postava: 1.1.9. Kalkulačka komplexního čísla Stibitze a Williamse (1940 ᴦ.)
Bez sebemenší představy o díle Charlese Babbage a díle Booleho začal Konrad Zuse v Berlíně vyvíjet univerzální počítačový stroj, podobně jako Babbageův analytický stroj. V roce 1938 ᴦ. byla postavena první varianta vozu, zvaná Z1. Data byla do stroje zadávána pomocí klávesnice a výsledek byl zobrazen na panelu s mnoha malými světly. Ve druhé verzi stroje, Z2, bylo zadávání dat do stroje prováděno pomocí perforovaného fotografického filmu. V roce 1941 dokončil Zuse třetí model svého počítače, Z3 (obrázek 1.1.10). Tento počítač byl softwarově řízený přístroj založený na systému binárních čísel. Jak Z3, tak jeho nástupce, Z4, byly použity pro výpočty související s konstrukcí letadel a raket.
Postava: 1.1.10. Počítač Z3 (1941 ᴦ.)
Druhá světová válka dala silný impuls dalšímu rozvoji počítačové teorie a technologie. Rovněž pomohlo spojit nesourodé úspěchy vědců a vynálezců, kteří přispěli k rozvoji binární matematiky, počínaje Leibnizem.
Na rozkaz velení námořnictva͵ s finančními a technická podpora firma IBM, mladý harvardský matematik Howard Aiken, se pustil do vývoje stroje založeného na Babbageových nevyzkoušených nápadech a spolehlivé technologii 20. století. Babbageův vlastní popis Analytického motoru byl víc než dost. Jako přepínací zařízení v Aikenově stroji byla použita jednoduchá elektromechanická relé (byl použit systém desetinných čísel); instrukce (program pro zpracování dat) byly zaznamenány na děrnou pásku a data zadaná do zařízení ve formě desetinných čísel zakódovaných na děrných štítcích IBM. První testy stroje, pojmenované ʼʼZnámka-1ʼʼ, úspěšně prošel počátkem roku 1943 ᴦ. „Mark-1“, který dosahoval délky téměř 17 ma výšky více než 2,5 m, obsahoval asi 750 tisíc částí propojených dráty o celkové délce asi 800 km (obr. 1.1.11). Stroj se začal používat k provádění komplexních balistických výpočtů a za den prováděl výpočty, které dříve trvaly šest měsíců.
Postava: 1.1.11. Softwarem řízený počítač „Mark-1“ (1943 ᴦ.)
Britské zpravodajské služby shromáždily skupinu vědců, aby našly způsoby, jak dešifrovat tajné německé kódy, a usadily je poblíž Londýna v sídle izolovaném od zbytku světa. Tato skupina zahrnovala zástupce různých specialit - od inženýrů až po profesory literatury. Do této skupiny patřil také matematik Alan Turyn. Zpět v roce 1936 ᴦ. ve věku 24 let napsal práci popisující abstraktní mechanické zařízení - „univerzální stroj“, které se muselo vyrovnat s jakýmkoli přípustným, tj. teoreticky řešitelným, problémem - matematickým nebo logickým. Některé z Turingových nápadů byly nakonec ztělesněny ve skutečných strojích postavených skupinou. Nejprve bylo možné vytvořit několik dekodérů založených na elektromechanických spínačích. Navíc na konci roku 1943 ᴦ. byly postaveny mnohem výkonnější stroje, které místo elektromechanických relé obsahovaly asi 2 000 elektronických vakuových trubic. Britové pojmenovali nový vůz Colossus. Tisíce nepřátelských zpráv zachycených denně byly zapsány do paměti „Kolssy“ ve formě symbolů zakódovaných na děrnou pásku (obr. 1.1.12).
Postava: 1.1.12. Dekódovací stroj Colossus (1943).)
Na druhé straně Atlantského oceánu, ve Filadelfii, válečné potřeby přispěly ke vzniku zařízení, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ co se týče provozu a aplikace, to už bylo blíže teoretickému „univerzálnímu Turingovu stroji“. Stroj „Eniak“ (ENIAC - elektronický numerický integrátor a počítač - elektronický digitální integrátor a počítač), jako Mark-1 od Howarda Aikena, byl také určen k řešení balistických problémů. John W. Mauchly byl hlavním konzultantem projektu a J. Presper Eckert byl hlavním designérem. Předpokládalo se, že stroj bude obsahovat 17 468 lamp. Taková hojnost lamp byla částečně způsobena skutečností, že Eniak musel pracovat s desetinnými čísly. Konec roku 1945ᴦ. „Eniak“ byl nakonec smontován (obr. 1.1.13).
Postava: 1.1.13. Elektronický digitální stroj "Eniak" (1946).):
a) celkový pohled; b) samostatný blok; c) fragment ovládacího panelu
Eniak vstoupil do služby teprve poté, co Mauchly a Eckert již pracovali na novém počítači pro armádu. Hlavní nevýhodou počítače Eniak byla hardwarová implementace programů využívajících elektronické obvody. Dalším modelem je auto DEdwackʼʼ(Obr. 1.1.14a), který vstoupil do služby počátkem roku 1951 (. (EDVAC, z Electronic Discrete Automatic Variable Computer - elektronický počítač s diskrétními změnami) - byl již pružnější. Je to prostornější vnitřní paměť obsahoval nejen data, ale také program ve speciálních zařízeních - trubkách naplněných rtutí, nazývaných rtuťové ultrazvukové zpožďovací linky (obr. 1.1.14b). Je také důležité, že „Edwac“ kódoval data již v binárním systému, což umožnilo výrazně snížit počet vakuových trubic.
Postava: 1.1.14. Elektronický digitální stroj "Edwak" (1. 1951):
a) celkový pohled; b) paměť na rtuťových ultrazvukových zpožďovacích linkách
Mezi posluchače kurzu přednášek o elektronické počítačeprovedli Mauchly a Eckert v průběhu projektu Edwac anglický průzkumník Maurice Wilkes. Po návratu na University of Cambridge byl v roce 1949 ᴦ. (o dva roky dříve, než zbytek skupiny postavil stroj Edvac) dokončila konstrukci prvního počítače na světě s programy uloženými v paměti. Počítač dostal jméno ʼʼEdsackʼʼ (EDSAC, z Electronic Delay Storage Automatic Calculator - elektronická automatická kalkulačka s pamětí na zpožděných linkách) (obr. 1.1.15).
Postava: 1.1.15. První počítač s programy
uloženo v paměti - „Edsack“ (1949 ᴦ.)
Tyto první úspěšné implementace principu ukládání programu do paměti byly závěrečnou fází řady vynálezů zahájených za války. Nyní byla otevřena cesta k širokému přijetí všech rychlejších počítačů.
Éra hromadné výroby počítačů začala vydáním prvního anglického komerčního počítače LEO (Lyons 'Electronic Office), který byl použit k výpočtu platů pracovníků v čajovnách vlastněných společností Lyons (obr. 1.1.16a), a také prvního amerického komerčního počítače UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer) - univerzální automatický počítač) (Obr. 1.1.16b). Oba počítače byly vydány v roce 1951 ᴦ.
Postava: 1.1.16. První komerční počítače (1951): A) LEO; b) UNIVAC I
Kvalitativně nová etapa v navrhování počítačů přišla, když společnost IBM uvedla na trh slavnou řadu strojů - IBM / 360 (začátek sériové výroby - 1964). Šest strojů této řady mělo odlišný výkon, kompatibilní sadu periferních zařízení (asi 40) a bylo navrženo tak, aby řešilo různé problémy, avšak bylo postaveno na stejných principech, což výrazně usnadnilo modernizaci počítačů a výměnu programů mezi nimi (obr. 1.1.17).
Postava: 1.1.16. Jeden z modelů řady IBM / 360 (1965 ᴦ.)
V bývalém SSSR začal vývoj počítačů (říkalo se jim počítače - elektronické počítače) na konci 40. let. V roce 1950 ᴦ. na Elektrotechnickém ústavu Akademie věd Ukrajinské SSR v Kyjevě byl testován první domácí počítač na elektronických trubicích - malý elektronický počítací stroj (MESM), navržený skupinou vědců a inženýrů pod vedením akademika S.A. Lebeděva (obr. 1.1.18a). V roce 1952 ᴦ. pod jeho vedením byl vytvořen velký elektronický počítací stroj (BESM), který po modernizaci v roce 1954 ᴦ. měl v té době vysoký výkon - 10 000 operací / s (obr. 1.18b).
Postava: 1.1.18. První počítače v SSSR: a) MESM (1950).); b) BESM (1954 ᴦ.)
Historie vývoje výpočetní techniky - koncepce a typy. Klasifikace a vlastnosti kategorie „Historie vývoje výpočetní techniky“ 2014, 2015.