Той хто нам заважає, той нам і допоможе”.

Від механічних калькуляторів до електронних машин.

Історія та розвиток комп'ютерної техніки та обчислювальних машин

Лекція №1

L#1

Людина завжди прагне прогресу: взяла в руки палку, винайшла колесо, більшість механізмів і інструментів. Вони розширили її фізичні здібності і збільшили свободу в просторі і часі. А тепер, коли ми навчилися збільшувати силу руху, швидкість ніг, гостроту зору, тонкість слуху, нам стало чогось не вистачати.

Комп’ютери пройшли довгу дорогу розвитку. Сьогодні в деяких книжках можна найти спогади про те, що прапрадідусям комп’ютерам був абак. Це не зовсім так, оскільки всі відомі рахівниці, і абак – скоріше інструмент для запам’ятовування чисел, як для вичислення. Ніяких навіть механічних операцій на абак, ні рахівниця проводити не можуть. З таким успіхом можна загинати пальці або малювати палички на аркуші паперу.

Справжнім предком комп’ютера біли всім відомі механічні годинники. Це дійсно інструмент, який може рахувати без участі людини. Правда, годинник відраховує не числа, а час, але з точки зору механіки ніякої різниці не має.

Уже всередині ХХ ст. були годинники, здатні не тільки рахувати хвилини і години, а й володіючи можливістю програмування, щоб у потрібну хвилину розбудити господаря мелодійним передзвоном дзвінків.

Перші ЕОМ з’явилися після ІІ світової війни, і вони були такі далекі від сучасних комп’ютерів, як абак від механічного годинника. В ті роки ніхто не думав про те, що колись зможе допомогти людині в інтелектуальній діяльності. Його назначення тільки утилітарним – розрахунок артилерійських таблиць.

Параметри знаряддя, властивості заряду і маса заряду, умови роботи, висота над рівнем моря, відстань до цілі і кут до підвищення ствола – все це впливає на точність попадання. Для кожного типу снаряд і снарядів необхідні були великі обчислення. Перші ЕОМ дозволили спростити працю тисячі обчислювачів роками без перевтомлювань.

До початку 60-х рр. у світі вже робили тисячі ЕОМ, але комп’ютерами в сучасному розумінні цього слова вони так і не були. Ці машини працювали за програмами, закладеними програмістами і по закінченні роботи не давали результатів. Ні про яке оперативне управління і тим більше спілкування з такою машиною іще не мало бути й мови. Головною задачею програмістів було зробити програму безпомилковою, щоб вона могла бути успішно закінченою. Розуміється це вдавалося далеко не завжди, у програмістів було два запеклі вороги – скидання комп’ютера і зависання програми. Із скидання все зрозуміло – це вихід програми із ладу в результаті якої не будь помилки. Зависання – це теж вихід із ладу, але іншого виду. Якщо в програмі є помилка, буває так, що комп’ютер виконує одну і ту саму операцію безмежне число разів. Із сторони це виглядає як нібито комп’ютер нічого не робить (“завис”), а насправді він напружено працює, хоча абсолютно безрезультатно. “А чи не можна використати зависання для якоїсь корисної справи ?” - задумались інженери. Перемогти “зависання” можна тільки можна перервати роботу комп’ютера, наприклад, виключивши блок живлення. А якщо, зробити зависання спеціально? Для цього в програмі потрібно зациклити щоб вона постійно поверталась до свого початку. А що, якщо переривати комп’ютер не включаючи живлення а натиском на якусь спеціальну клавішу? А що, якщо таких спеціальних клавіш буде багато? Тоді комп’ютер зможе запам’ятати якою клавішею його зупинити. Дайте такому комп’ютеру 100 перериваючих клавіш і він зможе зрозуміти всі букви алфавіту, цифри, розділові знаки, багато іншого. Тоді, як під час роботи комп’ютера в нього можна вводити тексти, обробляти їх і видавати результат.

Найдавніші комп’ютери:

а) механічні рахівниці. Найпершу механічну рахівницю, яка мала практичне застосування (вона складалася з набору ричажків і коліщат), винайшов у 1642 р. французький математик Блез Паскаль. Щоб скористуватися таким приладом потрібно було набрати два числа на лицевій панелі, повернути ручку і тоді машина проводила об числення введених у неї чисел, але множити або ділити вона ще не могла.

У 1832 р. англійський математик і винахідник Чарльз Бебідж сконструював першу програмну рахувальну машину, яку він назвав аналогічною машиною. Особливість цієї машини полягала в тому, що для виконання операцій їй була потрібна не людина а набір інструкцій. Такі інструкції представляли собою визначений візерунок дірочок на карточках-перфокартах. Вони стали прикладом перших обчислювальних програм. Нажаль цю аналітичну машину не вдалося довести до робочого стану.

б) Перші комп’ютери, які працювали на електриці.

Ідею Бебіджа після створення програмуючої обчислювальної машини вчені скористалися в 30-40-х рр. ХХ ст. Але замість великої кількості механічних деталей, які потрібно було машині Бебіджа, вчені змусили працювати в обчислювальних машинах електрику (перша програмуюча машина у 1805 р. була створена інженером Жозефом-Марі Жаккаром, ткацький станок, який міг створювати на тканині різноманітні візерунки із шовкових ниток різного кольору. Саме прекрасне у винохідці було те, що станок створював візерунки на тканині по інструкції, яка представляла собою карточку з дірочками, розміщеними у ви значеному порядку. Ці карточки-інструкції і були першими порограмами. Для кожного малюнка своя перфокарта).

Електро-обчислювальні машини (ЕОМ) мали запам’ятовувати цифри та іншу інформацію і зберігати її у своїй пам’яті. Для цієї цілі використовувалися переключателі, які називались “реле”. Їх контакти закривались або розкривались при проходженні по них електричного струму. У кінці 30-х рр. в американському Гарварді був створений “Марк – 1” – це комп’ютер з великою кількістю реле, здібний складати, вичитати, множити і ділити дуже великі числа для виконання кожної обчислювальної операції. Йому потрібно було близько 4 секунд.

в) Комп’ютери у час вдосконалення.

1. Напівпровідниковий транзистор.

У перших ЕОМ основними робочими елементами були електричні лампи, або вакуумні електричні трубки. На зовнішній вигляд вони були схожі на електричні лампи. Вони включалися і виключалися під дією електричних сигналів, але при роботі сильно перегрівались і часто виходили з ладу.

Наступним кроком уперед в обчислювальній техніці стало створення у 1948 р. напівпровідникових транзисторів. Вони виконували такі ж функції, що і електронні лампи, але вони значно менші по розміру (трохи більші за горошину), надійніші в експлуатації і більш стійкі. До того ж вони використовували набагато менше електроенергії і були дешевші у виробництві.

Таким чином стало можливим створення ЕОМ. Менших розмірів і з більшими швидкодіями. В 60-ті рр. їх вже використовували в приватних компаніях і державних установах. З’явилися ЕОМ різних типів, деякі з них розмірами як кімната. Дістали назву “Велике ЕОМ”, інші ті, що менші і могли поміститися на столі і дістали назву міні-ЕОМ.

2. Кремнієва мікросхема.

Поява інтегральних схем, або кремнієвих чіпів, в 70-ті рр. ХХ ст. означало ще один великий етап в розвитку ОТ. ЕОМ стали ще більш компактними і дешевими. Оскільки інтегральна схема здатна замінити тисячі інтегральних транзисторів і зменшується вона на поверхність кремнієвого стану площею близько 10 кв. мм.

ЕОМ до того часу стали на стільки невеликими і дешевими, що більшість людей стали думати чи не купити б їм настільки корисну машину. Оскільки основні інтегральні схеми для ЕОМ за свій мініатюрний розмір дістали назву мікропроцесори, і номер покоління ОМ дістали приставку “мікро”, а по українському стали найчастіше називати просто комп’ютерами. Однією із перших вдалих розробок, придатних для рішення щоденних задач у домашніх умовах, стали “Епл” (“Apple”), з’явившись на ринку у 1977 р.

3. НВІС (технологія).

У 80-ті рр. електронники розробили технологію НВІС (технологія створення над великих інтегральних схем). Одна така інтегральна схема включає в себе десятки тисяч транзисторів і всі вони розміщуються на кристалі кремнію, меншого за людський ніготь. Так був створений домашній комп’ютер. Іншим словом ПК (персональний комп’ютер) скорочене позначення цього терміна по англійському – РС. Під час створення більшості сучасних комп’ютерів використовувалася технологія НВІС у порівнянні з першими ЕОМ. Сьогоднішні машини видаються чудом техніки. І прогрес у даній області все прискорюється. Тому витягуючи із коробки тільки що куплений комп’ютер, можете думати, що він уже майже застарілий.