Немцы повернуты на технике — общепризнанный факт. Поэтому, точно так же, как в Италии обязательны для посещения музеи классического искусства, в Германии надо непременно зайти в какой-нибудь технический музей. Благо в большинстве крупных немецких городов что-то подходящее всегда найдется.
В большинстве случаев это музеи того или иного производителя автомобилей. Но в Берлине, городе с непростой историей, такового нет. Можно разве что полюбоваться на многочисленные «трабанты» в «Траби-сафари» неподалеку от Потсдамер-плац — но это удовольствие достаточно сомнительное. Русского человека убогой машиной не удивишь, пусть даже она и немецкая.
Что может быть внутри здания с самолетом на крыше? Ну разумеется, корабль — что же еще! Кстати, в соседнем зале есть подводная лодка
Один из самых первых реактивных двигателей, BMW 003, в сравнении со своим более молодым и совершенным «коллегой» производства Pratt&Whitney
Зато в Берлине есть музей более широкого профиля — Deutsches Technikmuseum, Немецкий технический музей. Любителям самобеглых повозок в нем вряд ли будет интересно — автомобилей там немного — зато всем, кто интересуется компьютерами, посетить это место непременно стоит. Дело в том, что здесь хранится модель первого в мире компьютера. Причем эта модель воссоздана именно тем человеком, который в свое время сконструировал и собственноручно создал оригинал, — Конрадом Цузе (Konrad Zuse).
Не нравятся самолеты и корабли? Пожалуйста, есть пара десятков паровозов
Или можно посмотреть на дедушкины телевизоры. Например, есть Philips образца 1953 года. Это, впрочем, не совсем обычный телевизор — это проектор
Хотя жить и работать Конраду Цузе приходилось и в других местах, родился он в Берлине, в нем же получил образование и здесь же в 1938 году сконструировал и воплотил в железе свой первый компьютер, получивший по первой букве фамилии автора незамысловатое название Z1. На самом деле изначально первые машины Zuse назывались еще проще: V1, V2 и так далее (от нем. Versuchsmodell — «экспериментальная модель»). Но впоследствии были переименованы, чтобы их не путали с ракетами: V по-немецки читается как «фау».
Транзисторов или даже электронных ламп в Z1 найти не удастся: эта вычислительная машина была создана за 6 лет до начала использования ламп в вычислительной технике. Z1 — компьютер полностью механический, разве что привод электрический. Тем не менее, эта вычислительная машина содержала практически все элементы современных компьютеров, была программируемой, работала с двоичным кодом и оперировала 22-битными числами с плавающей запятой — что давало возможность проводить вычисления как с очень большими, так и с очень маленькими величинами.
Вот такой он, первый компьютер
Процессор Z1 работал на частоте 1 Гц, машина была способна выполнять одну операцию сложения в секунду (умножение происходило значительно дольше, поскольку было реализовано как последовательное сложение), объем памяти составлял 0,17 Кбайт. Программы — у компьютера была система из 9 команд — вводились с помощью перфоленты. В модели Z1 использовалась бумажная лента, однако при разработке Z2 в качестве основы выступала уже 35-миллиметровая кинопленка.
Пленка была выбрана Цузе по той простой причине, что его дядя (иные источники говорят о дедушке, но на сопроводительной табличке в музее указан именно дядя) работал на крупнейшей германской киностудии того времени — Universum Film AG — и мог поставлять племяннику отработанную пленку в достаточных для его целей количествах. Поскольку Цузе создавал свою машину без участия государства или крупных компаний, в основном на деньги друзей и родственников, экономия была более чем уместна.
Единственным более-менее серьезным спонсором, которого Цузе удалось заполучить на ранней стадии создания своих вычислительных машин, стал Курт Панке, владелец производства калькуляторов. Забавно, но поначалу Панке несколько раз отказывал инженеру в финансовой помощи со словами: «В вычислительных устройствах, в сущности, все уже изобретено — вплоть до всех возможных подходов и самых замысловатых конструкций. В них просто уже не осталось ничего, что можно было бы изобрести». Вот бы показать этому человеку какой-нибудь, скажем, «Айпад» и посмотреть на выражение его лица…
Но денег Панке в конце концов все-таки дал. Целых 7 000 рейхсмарок — по тому времени примерно треть цены шикарного спортивного купе «Мерседес» (ремарка для заскучавших автолюбителей: с пятилитровым компрессорным двигателем, шик-модерн того времени). Этот достаточно щедрый грант позволил Цузе довести до конца работу над Z1 и начать создание улучшенной версии, Z2.
А уже к 1941 году Конрад Цузе создал модель Z3 — основанную на электромагнитных реле, избавленную от недостаточной точности механики и полноценно работающую. Помимо всего прочего, эта машина удовлетворяла условию полноты по Тьюрингу. То есть на ней можно было решить любую задачу, которую возможно выразить алгоритмически. Первые компьютеры других разработчиков, удовлетворявшие этому условию, появились только после войны.
Данную машину можно по праву считать первым полноценно рабочим компьютером в мире. Правда, создана она уже с участием государства: к этому моменту правительство Германии заинтересовалось работами Цузе и на создание Z3 выделило грант в размере 20 000 рейхсмарок.
Однако в дальнейшем финансировании создания универсальных компьютеров Цузе было отказано. Вторая мировая война приняла неожиданный для нацистского правительства оборот, Германии внезапно стало не до компьютеров. И в 1945 году во время бомбардировок Берлина машины Z1, Z2 и Z3, существовавшие в единственном экземпляре, были уничтожены вместе со зданием, в котором размещалась компания Цузе.
Основанный на реле компьютер Z11 (1956). Первый компьютер, который массово производился в Германии
Из-за несовершенства тогдашних ламп Цузе долго держался за реле — а потом почти сразу переключился на транзисторы. Единственным ламповым компьютером его разработки стал Z22 (1958)
Нельзя сказать, что все это совсем остановило инженера, — Конрад Цузе и после весьма успешно занимался созданием вычислительной техники. Однако было потеряно время, которое в те годы было особенно драгоценно в связи с лавинообразным прогрессом во множестве технических отраслей. Да и денег в послевоенной Европе было негусто. Поэтому инициатива в зарождающейся индустрии вычислительной техники была перехвачена американцами, и в дальнейшем историю компьютеров определяли уже они.
Z23 (1961) — один из первых транзисторных компьютеров
Тем не менее работы Цузе остались в этой истории в качестве одного из важных этапов. Так что будете в Берлине — обязательно сходите в этот музей. Только обязательно учтите тот факт, что экспозиция, посвященная компьютерам, занимает лишь малую часть музея. В нем есть еще уйма всего интересного — от первых телевизоров, культовых фотоаппаратов и типографских станков до кораблей и самолетов. И целых два полноценных депо, наполненных железнодорожной техникой.
Как показала практика, трех часов, проведенных автором в музее, для обхода всей территории категорически недостаточно — стоит выделить на него больше времени. Кстати, при музее есть вполне приличный бар. Так что спутников, которые не захотят составить компанию в стремительном беге по экспозиции или устанут на полдороге, вполне можно оставить наслаждаться второй после техники любимой вещью немцев.
А в качестве завершения этой статьи приведем историю компьютеров в картинках по версии Немецкого технического музея. Ее, пожалуй, не стоит воспринимать как абсолютную истину и точнейший рассказ обо всех подробностях. Скорее, это общее русло тех событий, которые в результате привели компьютерную отрасль в то состояние, которое мы имеем счастье наблюдать ежедневно. И тем не менее, с ней весьма интересно ознакомиться.
1705 год. Двоичная система
Немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц первым публикует полное описание двоичной системы счисления, в которой все числа записываются с помощью только двух цифр — 0 и 1.
1833 год. Идея первого компьютера
Английский математик Чарльз Бэббидж начинает создание полностью автоматической программируемой вычислительной машины — как он ее назвал, «Аналитической машины». После 30 лет попыток Бэббидж сдался. Уровень развития точной механики того времени был недостаточен для создания настолько сложной машины, использующей десятичную систему счисления.
1847 год. Булева алгебра
Английский математик Джордж Буль разрабатывает «формальную логику высказываний». В ней высказывания объединяются в структуры с помощью логических операторов AND, OR, NOT. Сегодня булева алгебра является основой программирования.
1886 год. Автоматизированная обработка данных
Созданная Германом Холлеритом машина для считывания перфорированных карт использована для подсчета результатов переписи населения в США. Машина автоматически вычисляла разнообразную статистику, позволив уменьшить время на обработку результатов с семи лет, потребовавшихся для предыдущей переписи, до двух (при этом численность населения США за период между переписями увеличилась на четверть) .
1937 год. Теория универсального вычислителя
Английский математик Алан Тьюринг публикует концепцию универсального вычислителя. Он доказал, что компьютер способен решить любые математические проблемы, которые могут быть выражены алгоритмически. (На всякий случай, видимо, следует заметить, что логотип Apple представляет собой отравленное цианидом яблоко, которое послужило причиной смерти Алана Тьюринга. И радужная раскраска первоначального логотипа компании тоже неслучайна, Тьюринг был гомосексуалистом.)
1938 год. Создание первого компьютера
Берлинский инженер Конрад Цузе завершает создание Z1: первой полностью программируемой вычислительной машины. Она работает автоматически в двоичной системе счисления и оперирует числами с плавающей запятой. Функциональность машины ограничена в связи с недостаточной точностью некоторых компонентов.
1941 год. Полностью работающий компьютер
Конрад Цузе завершает создание Z3, первого в мире полностью работающего компьютера. Схема Z3 использует электромагнитные реле. В Z3 реализованы все элементы современных компьютеров, однако программы все еще хранились на внешнем носителе. (Все дело в том, что реле, использовавшиеся в качестве ячеек памяти, стоили по тем временам довольно дорого, 2 рейхсмарки за штуку, то есть за один бит; в то время как кинопленку-перфоленту для хранения программ Цузе получал бесплатно.)
1944 год. Большая вычислительная машина в США
В Гарвардском университете Говард Эйкен представляет первую в США полностью программируемую вычислительную машину. В MARK I использованы электромагнитные реле и десятичная система счисления. Длина машины составляла 17 метров, операцию сложения она производила за 0,3 секунды. (Стоит заметить, что эта машина, созданная на 3 года позже Zuse Z3, не удовлетворяла условию полноты по Тьюрингу.)
1944 год. Вычислительная машина взламывает шифры
Британские взломщики шифров запускают в работу машину COLOSSUS. Она позволяет им расшифровывать телетайп-сообщения, которыми обмениваются вооруженные силы Германии. Машина использует электронные лампы и работает в двоичной системе. Она способна обрабатывать 5 000 символов в секунду. (И эта машина также не обладала полнотой по Тьюрингу.)
1945 год. Внутреннее хранение программ
Венгерско-американский математик Джон фон Нейман (Янош Лайош Нейман) описал концепцию современного компьютера: программы должны храниться так же, как данные, — в памяти компьютера, чтобы к ним можно было получить быстрый доступ и их было легко отредактировать.
1946 год. Электронная вычислительная машина
В США создан первый компьютер с полностью электронной архитектурой. В машине ENIAC использовано около 18 000 электронных ламп и она примерно в 1 000 раз быстрее машин, основанных на электромагнитных реле. Программирование компьютера занимает несколько дней.
1948 год. Бит
Американский математик Клод Шеннон впервые использует термин «бит» (один двоичный разряд — 0 или 1) для наиболее мелкой единицы информации. Он утверждает, что любая информация может быть представлена в виде битов.
1948/1949 год. Хранение программ
В Великобритании запущены компьютеры, которые способны хранить программы и данные в электронном виде: экспериментальная машина BABY, созданная Манчестерским университетом и EDSAC, сконструированная Кембриджским университетом.
1951 год. Монитор
Первый монитор в истории компьютеров был разработан в США для мейнфрейма WHIRLWIND. Этот военный компьютер использовался для наблюдения за американским воздушным пространством. Вражеские самолеты представлялись на экране в виде графических символов.
1955 год. Компьютер на транзисторах
В США построен первый транзисторный компьютер — TRADIC (TRAnsistorised Airborne Digital Computer). Схемы, построенные на транзисторах, компактнее, быстрее и надежнее — а в недалеком будущем становятся и дешевле, — чем схемы на электронных лампах. Начинается коммерческое использование компьютеров.
1958 год. На пути к микрочипу
Американский инженер Джек Килби разрабатывает интегральную схему. Транзисторы, резисторы и другие электронные компоненты производятся из одного материала и объединены в один модуль. Таким образом компьютеры становятся значительно компактнее и эффективнее. (Следует заметить, что ИС, созданная Джеком Килби, была выполнена из дорогого германия. Кремниевый микрочип был впервые получен через полгода Робертом Нойсом, впоследствии вместе с Городоном Муром основавшим компанию Intel.)
1964 год. «Семейство компьютеров»
Американская фирма IBM представляет System/360. Благодаря модульной конструкции этого компьютера, IBM удается добиться долговременного сотрудничества со своими клиентами, которые могут компоновать свои собственные вычислительные системы, выбирая из шести различных по возможностям мейнфреймов и 40 периферийных устройств.
1965 год. Миникомпьютер
На рынке появляется первый миникомпьютер, PDP-8. Миникомпьютеры значительно дешевле мейнфреймов и могут сравнительно легко программироваться самими пользователями. Благодаря этим преимуществам компьютеры начинают появляться в небольших фирмах и научных отделах.
1968 год. Компьютерная мышь
Американский исследователь Дуглас Энгельбарт представляет свой «указатель положения X-Y для системы отображения». Этот механизм, предназначенный для работы с графическими интерфейсами, теперь известен как «мышь». (Вообще, этот человек и его коллектив заслуживают отдельной полновесной статьи. Мышь была представлена на презентации, ставшей впоследствии известной как «Мать всех демонстраций» — The Mother of All Demos. Одновременно с мышью Энгельбарт продемонстрировал концепты электронной почты, гипертекста, видеоконференций, систем обработки текста, совместного одновременного редактирования файлов, мультимедиа, графического интерфейса. А также множества других вещей, которые в то время выглядели совершенно фантастично, а много позже, спустя десятилетия, прочно вошли в жизнь людей. Стиву Джобсу тогда было всего 13 лет, и о своих пафосных презентациях мелких улучшений интерфейса и новых Радиусов Скругления он еще и не помышлял. Так-то.)
1969 год. Начало эры Интернета
Через телефонное соединение в Америке объединены компьютеры четырех исследовательских институтов. К 1973 году эта компьютерная сеть содержит 35 узлов. Некоторое время спустя во Франции построена первая европейская компьютерная сеть.
1975 год. Микрокомпьютер
Микрокомпьютер Altair 8800, сперва продававшийся исключительно в виде набора деталей «сделай сам», стал фантастически успешным. В эру микрокомпьютеров ключевым элементом становятся микрочипы: эти миниатюрные элементы содержат в себе полноценный процессор.
1975 год. Фирмы, разрабатывающие программное обеспечение
Билл Гейтс и Пол Аллен основывают компанию Microsoft. Она быстро приобретает известность благодаря языку программирования BASIC, разработанному для компьютера Altair. Теперь даже любители могут писать простые программы.
1977 год. Персональный компьютер
Компания Apple рекламирует свой Apple II как «персональный компьютер». В отличие от его предшественника, Apple I, который покупатели должны были собирать сами, Apple II — первый микрокомпьютер, который можно купить полностью собранным.
1981 год. Портативный компьютер
Первым портативным компьютером, который попал в продажу, стал Osborne 1. Компьютер, оборудованный экраном размером с кредитную карточку, весил 12 килограмм, и по контрасту с будущими ноутбуками его скорее следовало бы назвать «переносносным», а не «портативным».
1982 год. C64
Домашний компьютер Commodore 64 продается в количестве 30 миллионов экземпляров и становится самой продаваемой моделью компьютера всех времен. Благодаря своим мощным звуковому и графическому чипам, C64 становится лучшим компьютером для фанатов компьютерных игр. (В те времена было модно указывать в названии компьютера объем оперативной памяти, в данном случае 64 Кбайт.)
1991 год. Всемирная паутина
Разработанная Европейским центром ядерных исследований (CERN) Всемирная паутина открыта для общего пользования. Благодаря специальному протоколу передачи данных, унифицированным сетевым адресам и языку разметки страниц HTML, теперь можно обмениваться информацией по всему миру.
1996 год. Компьютер побеждает мирового чемпиона по шахматам
Компьютер, разработанный для игры в шахматы, впервые побеждает сильнейшего в мире игрока-человека. Компьютер IBM Deep Blue выигрывает партию в матче против многократного чемпиона мира по шахматам, Гарри Каспарова. В 1997 году компьютер выигрывает у Каспарова и весь матч.
1998 год. Google
Появляется и быстро становится лидером рынка поисковая система Google. Компания занимается интенсивными исследованиями алгоритмов сортировки, которые приводят к хорошей точности результатов поиска.
2007 год. Компьютер в кармане
Компания Apple представляет iPhone. Он и другие так называемые смартфоны демонстрируют тренд интеграции изначально отдельных устройств — таких как мобильный телефон, компьютер, цифровая камера — в одно многофункциональное устройство. (Выбор iPhone в качестве устройства, задавшего этот тренд, конечно, вызывает немало вопросов. С другой стороны, по-настоящему популярны смартфоны действительно стали именно после появления телефона Apple.)
2010 год. Суперкомпьютеры
В июне 2010 года список самых мощных суперкомпьютеров возглавляет американский Cray Jaguar, за ним с небольшим отставанием следует китайский Nebulae. Оба этих высокопроизводительных суперкомпьютера могут выполнять более триллиона вычислений в секунду. (За прошедший год китайцы успели запустить вдвое более мощный суперкомпьютер Tianhe-1. Однако всех обогнали японцы, умудрившиеся создать систему с лаконичным названием K computer. Эта система показала почти втрое более высокую производительность по сравнению с китайской Tianhe-1. Итого за год производительность самого мощного компьютера в мире выросла примерно в пять раз.)
Будущее. Вычисления с помощью квантов?
У истории компьютеров пока нет окончания. К примеру, уже много лет проводится интенсивное изучение квантовых вычислений. Компьютер, использующий изменение квантовых состояний — так называемых «кубитов», или квантовых битов, может стать в несколько раз более быстрым, чем привычные для нас системы.
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.
Машины пятого поколения - это реализованный искусственный интеллект.
Многое уже практически сделано в этом направлении.
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.
Первое поколение - компьютеры на электронных лампах (1946 - 1956г.). За точку отсчета эры ЭВМ обычно принимают 15 февраля 1946 года, когда ученые Пенсильванского университета США ввели в строй первый в мире электронный компьютер ЭНИАК. В нем использовалось 18 тысяч электронных ламп. Машина занимала площадь 135 м3, весила 30 тонн и потребляла 150 кВт электроэнергии. Она использовалась для решения задач, связанных с созданием атомной бомбы. И хотя механические и электромеханические машины появились значительно раньше, все дальнейшие успехи ЭВМ связаны именно с электронными компьютерами. В СССР в 1952 году академиком С.А. Лебедевым была создана самая быстродействующая в Европе ЭВМ БЭСМ. Быстродействие первых машин было несколько тысяч операций в секунду.
Второе поколение - компьютеры на транзисторах (1956 - 1964 г.). Полупроводниковый прибор - транзистор был изобретен в США в 1948 году Шокли и Бардиным. Компьютеры на транзисторах резко уменьшили габариты, массу, потребляемую мощность, повысили быстродействие и надежность. Типичная отечественная машина (серий "Минск", "Урал") содержала около 25 тысяч транзисторов. Лучшая наша ЭВМ БЭСМ-6 имела быстродействие 1 млн. оп/с.
Третье поколение - компьютеры на микросхемах с малой степенью интеграции (1964 - 1971г.). Микросхема была изобретена в 1958 году Дж. Килби в США. Микросхемы позволили повысить быстродействие и надежность ЭВМ, снизить габариты, массу и потребляемую мощность. Первая ЭВМ на микросхемах IBM-360 была выпущена в США в 1965 году, как и первая мини-ЭВМ PDP-8 размером с холодильник. В СССР большие ЭВМ третьего поколения серии ЕС (ЕС-1022-ЕС-1060) выпускались вместе со странами СЭВ с 1972 года. Это были аналоги американских ЭВМ IBM-360, IBM-370.
Четвертое поколение - компьютеры на микропроцессорах (1971 - настоящее время). Микропроцессор - это арифметическое и логическое устройство, выполненное чаще всего в виде одной микросхемы с большой степенью интеграции. Применение микропроцессоров привело к резкому снижению габаритов, массы и потребляемой мощности ЭВМ, повысило их быстродействие и надежность. Первый микропроцессор Intel-4004 был выпущен в США фирмой Intel в 1971 году. Его разрядность была 4 бита. В 1973г. был выпущен 8-битовый Intel-8008, а в 1974 г. Intel-8080. В 1975 г. появился первый в мире персональный компьютер Альтаир-8800, построенный на базе Intel-8080. Началась эра персональных ЭВМ.
В 1976 г. появился персональный компьютер Apple на базе микропроцессора фирмы Motorola, который имел большой коммерческий успех. Он положил начало компьютерам серии Макинтош. Первый компьютер фирмы IBM с названием IBM PC появился в 1981 году. Он был сделан на базе 16-битового микропроцессора Intel-8088 и имел ОЗУ 1 Мб (у всех других машин было тогда ОЗУ 64 Кб). Фактически он стал стандартом персонального компьютера. Сейчас IBM-совместимые компьютеры составляют 90% всех производимых в мире персональных компьютеров. В 1983г. на базе Intel-8088 был выпущен компьютер IBM PC/ХT, имеющий жесткий диск. В 1982г. был сделан 16-битовый процессор Intel-80286, который был использован фирмой IBM в 1984г. в компьютере серии IBM PC/AT. Его быстродействие было в 3 - 4 раза выше, чем у IBM PC/ХT. В 1985г. фирма Intel разработала 32-битовый процессор Intel-80386.
Он содержал примерно 275 тысяч транзисторов и мог работать с 4 Гб дисковой памяти. Для процессоров Intel-80286 и Intel-80386 появились математические сопроцессоры соответственно Intel-80287 и Intel-80387, которые повышали быстродействие компьютеров при математических расчетах и при работе с плавающей запятой. Процессоры 80486 (1989г.), Pentium (1993г.), Pentium-Pro (1995г.), Pentium-2 (1997г.) и Pentium-3 (1999г.) уже имеют встроенный математический сопроцессор. На базе процессоров Pentium собраны многие современные персональные компьютеры.
Пятое поколение (перспективное) - это ЭВМ, использующие новые технологии и новую элементную базу, например сверхбольшие интегральные схемы, оптические и магнито-оптические элементы, работающие посредством обычного разговорного языка, оснащенные огромными базами данных. Предполагается также использовать элементы искусственного интеллекта и распознавание зрительных и звуковых образов. Такие проекты разрабатываются в ведущих промышленно развитых странах.
Можете представить современный мир без компьютеров? Я — нет, ведь каждый наш шаг связан с компьютерами. Эта история началась еще в далекие 40-е годы, когда мир только начал узнавать о создании первых «ЭВМ» (электронно-вычислительных машин).
История создания первого в мире компьютера
В 1942 году проект Джона Маучли дал толчок для создания первого компьютера, хотя на сам проект, вначале внимания не обратили. Однажды им заинтересовалась одна из лабораторий армии США, и уже в 1943-м были сделаны первые шаги по созданию машины, под названием «ENIAC». Денег на создание дал Пентагон (которому нужно было создать новые пушки), и ушло их чуть меньше 500 000 $.
Кстати, ENIAC в плане электричества получился очень прожорливым, когда его включали — огни близлежащего города каждый раз тускнели. ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Calculator) - это по-настоящему первый компьютер, который можно было программировать.
Технические характеристики первого компьютера:
- Вес достигал 27 тонн;
- Мощность — 174 кВт — столько примерно расходует огромный торговый центр в выходной день;
- Содержал 18 000 электронных ламп, ведь транзисторов и процессоров в то время не было;
- Память — 4 килобайта;
- Размер он имел впечатляющий — занимал 135 кв.м.
- Выполнял до 5000 действий в секунду.
Самое удивительное — это километры проводов, которыми был обвит компьютер. Он программировался как телефонный коммуникатор, обслуживаемый телефонистками.
Позже, его начали использовать не только для анализа космических излучений, но и для создания водородной бомбы. Пока создавали компьютер война закончилась, но исследования не прекратили и в 1945 году провели первое официальное испытание, которое он выдержал. При этом было обработано около 1 000 000 перфокарт компании IBM. Не смотря на огромные размеры и вес компьютер проработал около 10 лет.
Через 5 лет был придуман транзистор, который положил начало уменьшению размеров компьютеров.
Где и когда продали первый персональный компьютер?
Концепция персонального компьютера мало изменилась в течении следующих двух десятилетий. Внедрение микропроцессора ускорило процесс создания компьютера. Компания IBM еще в 1974 году пыталась создать свой первый компьютер, но попытка не удалась и продажи были очень низкими. IBM5100 — имел кассеты в качестве носителей информации, довольно маленький вес и серьезную стоимость в 10 000 $.
Также он уже мог самостоятельно исполнять программы, написанные на таких языках программирования, как BASIC и APL (его создали в IBM). отображал 16 линий по 64 знака, память около 64 Кб, причем эти кассеты были похожи на аудио стерео-кассеты. Но продажи так и не пошли, потому, что не было предусмотрено нормального интерфейса и цена была завышенной.
А вы задавались вопросом — какими будут компьютеры через 10 лет?
Недавно компания IBM представила свой новый мега-компьютер «Roadrunner». Его мощность 1 000 000 000 000 (1 квадриллион) операций. Создан он для министерства энергетики США, и состоит из 6480 2-х ядерных процессоров, и 12 960 процессоров от IBM, которые называются . В него входит 278 огромных шкафов, 88 километров кабелей, вес — 226 тонн, занимает площадь в 1100 м², потребляемая мощность 3,9 МВт, а стоимость составила 133 000 000$.