Історія розвитку комп’ютерної техніки

Мета: Ознайомити з історією розвитку обчислювальної техніки, поколіннями ЕОМ, історією розвитку обчислювальної техніки в Україні.

Отже, яким був розвиток комп’ютерної техніки?

1. Етапи розвитку інформаційних технологій.

В історії людства відбулося кілька інформаційних революцій, які були пов’язані з докорін-ною зміною інформаційних технологій. Ці революції зумовили певні етапи розвитку інформацій-них технологій (табл. 1).

Таблиця 1. Етапи розвитку інформаційних технологій

2. Домеханічна епоха

За всіх часів люди відчували потребу в обчисленнях.

Найдавніші засоби для обчислень: пальці людини та різноманітні підручні засоби.

V ст. до н. е. – Стародавня Греція. Абак. Абак – це дошка з заглибленнями, в які клались ка-мінці. В Україні та Росії нащадки абаків з’явилися в XVI ст. Їх називали рахівницями (рис. 1).

1614 p. – Джон Непер (Шотландія). Введення в практику логарифмів.

1630 р. – Едмонд Гантер (Англія). Винахід логарифмічної лінійки. З її допомогою можна було полегшити множення і ділення чисел та виконати деякі інші розрахунки.

3. Механічна епоха.

1642 р. – Блез Паскаль (Франція). Машина «Паскаліна». Вона була першим механічним обчислювальним пристроєм. Машина Паскаля (рис. 2) являла собою ящик з численними шесте-ренками і могла виконувати додавання. Інші операції вона виконувала з великими труднощами.

Рис. 1. Російська рахівниця

Рис. 2. Машина «Паскаліна» (1642 р.)

1673 р. – Вільгельм Лейбніц (Німеччина). Перший механічний калькулятор (арифмометр). Він легко виконував всі чотири арифметичні дії (рис. 3).

1804 р. – Марі Жаккар (Франція). Використання перфокарт для керування роботою ткаць-ких верстатів. Перфокарта – аркуш картону з пробитими в ньому отворами, через які протягува-лись нитки в різних комбінаціях відповідно заданого візерунку.

1822 р. – Чарльз Беббідж (Англія). Пробна модель різницевої машини, яка здатна обчислю-вати і друкувати великі математичпі таблиці (рис. 4).

1834 р. – Чарльз Беббідж. Проект аналітичної машини. Це прообраз сучасного комп’ютера. Аналітичиа машина Бєббіджа повинна була вести обчислення відповідно інструкцій, заданих оператором. Вона повинна була мати такі механічні компоненти, як «млин» і «склад» (прообраз процесора і пам’яті). Інструкції в аналітичну машину повинні були вводитися за допомогою  перфокарт.

Рис. 3. Калькулятор Лейбніца (1673 р.)

Рис. 4. Різницева мащина Беббіджа (1822 р.)

Велику допомогу Беббіджу надала його учениця Ада Августа Лавлейс – дочка відомого анг-лійського поета Байрона. Леді Лавлейс вважається першою в історії програмісткою. Вона заклала основи теоретичного програмування, написавши перший підручник з цього предмета.

На честь Ади Лавлейс названо одну із сучасних мов програмування Ada.

4. Електромеханічна та електрична епохи

Аналітичну машину Бєббіджа так і не вдалося побудувати в зв’язку з низьким розвитком техніки.

На основі механічних технологій неможливо було побудувати складні обчислювальні при-строї. Тому до кінця ХІХ ст. пристрої для обчислень були в основному ручними або механічними.

1854 р. – Джордж Буль (Англія). Створення спеціальної алгебри, яка могла працювати з різними об’єктами в двійковій системі числення (булева алгебра).

1890 р. – Герман Холлеріт (США). Статистичний табулятор (рис. 5). В ньому інформа-ція, нанесена на перфокарти, розшифровувалась електричним струмом. Табулятор був призначе-ний для опрацювання даних перепису населення і мав величезний успіх.

1896 р. – заснування Холлерітом фірми з випуску табуляторів.

1924 р. – реорганізація фірми Холлеріта в IBM Corporation (IBM – International Business Machines Corporation).

Рис. 5. Табулятор Холлеріта (1890 р.)

1936 p. – Клод Шеннон (США). Розробка електричної схеми для теоретичних основ по-будови комп’ютера на основі булевої алгебри.

1937 р. – Джордж Стібіц (США). Перша електромеханічна схема для двійкового додавання (двійковий суматор).

Початок Другої світової війни в середині ХХ ст. був тим фактором, який істотно вплинув на розвиток обчислювальної техніки. Уряди багатьох країн виділяли значні кошти на розвиток обчислювальної техніки. У науковців і військових значно зросли вимоги до швидкості та якості обчислень. У цей час учені та конструктори різних країн створили якісно нові обчислювальні ма-шини, в яких використовувалися електричні пристрої.

1938 р. – Конрад Цузе (Німеччина). Перша обчислювальна машина Z1 на електромеханіч-них реле. В ній використовувалося двійкове кодування.

1939 р. – Джон Атанасов та Кліфорд Беррі (США). Перший комп’ютер на електронних лампах з використанням двійкового кодування – ABC (англ. Atanasoff Berry Computer) (рис. 6).

Рис. 6. Комп’ютер ABC (1939 р.)

1939–1944 рр. – Говард Ейкен (США). Створення в співробітництві з IBM обчислювальної машини Mark-1 на електромагнітних реле. Дана машина виконувала автоматичне керування послі-довністю операцій. Mark-1 використовували для виконання складних балістичних розрахунків, причому протягом одного дня вона внконувала такий обсяг обчислень, який раніше виконувався майже півроку.

1943 р. – Англія. Створення в умовах секретності обчислювальної машини Колос-1, призна-ченої для дешифрування радіограм фашистської Німеччини. Вона вирізнялась тим, що її робоча програма зберігалася в пам’яті. Одним із розробників цієї машини був видатний англійський мате-матик Алан Тюринг, засновник теорії алгоритмів.

1943–1946 рр. – Джон Моучлі та Преспер Еккерт (США). ENIAC (англ. Electronic Numeri-cal Integrator and Calculator – електронний цифровий інтегратор і обчислювач) – електронна об-числювальна машина (ЕОМ). Вона містила 18 000 електронних ламп, важила 30 тонн і викону-вала 5 000 операцій за секунду (рис. 7).

Рис. 7. Машина ENIAC

Після завершення цього проекту Моучлі та Еккерт відразу розпочали роботу над новим комп’ютером на замовлення військового відомства США – EDVAC (англ. Electronic Discrete Variable Automatic Computer – електронний дискретно змінний автоматичний обчислювач). До розробки був залучений відомий американський математик Джон фон Нейман.

Нейман сформулював основні принципи побудови універсальної обчислювальної машини, які стали відомі всьому світові як «принципи фон Неймана».

1949 р. – Моріс Вілкс (Англія, Кембриджський університет). Перший комп’ютер, побудова-ний за принципами фон Неймана. Він отримав назву EDSAC (англ. Electronic Delay Storage Auto-matic Calculator – автоматичний обчислювач на електронних лініях затримки.

5. Покоління ЕОМ

EDVAC і EDSAC завершили перехід обчислювальних машин від пристроїв на основі елект-ричних реле до пристроїв на основі електронних ламп. У подальшому електронні обчислювальні машини у своєму розвитку пройшли кілька етапів, які дістали назву покоління ЕОМ.

Перехід від одного покоління до іншого характеризується якісною зміною значень основ-них властивостей ЕОМ, до яких відносять елементну базу, програмне забезпечення, швидкодію та інше.

Розрізнюють п’ять основних поколінь ЕОМ, кожне з яких свідчить про стан розвитку цієї галузі (табл. 2).

Таблиця 2. Покоління ЕОМ

В останні роки комп’ютерний світ розвивається шляхом удосконалення апаратної і про-грамної складової комп’ютерів. Широке розповсюдження отримали персональні комп’ютери та мобільні персональні комп’ютери.

Передбачається, що обчислювальні машини п’ятого покоління будуть легко керованими. Користувач зможе голосом подавати команди машині.

6. Історія розвитку обчислювальної техніки в Україні

У 1951 р. в Києві під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва було введено в дію універсальну ЕОМ з програмою, яка зберігалась в пам’яті, – малу електронно-обчислювальну машину – МЭСМ (рос. Малая Электронная Счётная Машина). Це була перша ЕОМ у континен-тальній Європі. Вона мала швидкодію близько 180 000 операцій за секунду.

Перші програми для цієї ЕОМ були написані Катериною Логвинівною Ющенко.

Ще через два роки вже в Москві Лебедєв розробляє БЭСМ – велику електронно-обчислю-вальну машину (рос. Большая Электронная Счётная Машина), найпотужнішу на той час у конти-нентальній Європі.

У Києві розробку обчислювальних машин було продовжено в Інституті кібернетики, який очолив видатний учений В.М. Глушков.

Під його керівництвом були здійснені такі розробки:

1959 р. –  ЕОМ Киев;

1961 р. – серія універсальних ЕОМ Днепр;

1963 р. – ЕОМ для інженерних розрахунків Промінь, серії ЕОМ для інженерних розрахунків МИР та цілий ряд ЕОМ для військових цілей.

За визначні досягнення в розвитку інформатики в 1996 р. Міжнародна комп’ютерна грома-да (IEEE Computer Society) нагородила В.М. Глушкова медаллю «Піонер комп’ютерної техніки».

Контрольні запитання

1.      Назвіть етапи розвитку інформаційних технологій.

2.      Вкажіть часові рамки домеханічної епохи.

3.      Вкажіть часові рамки механічної епохи.

4.      Вкажіть часові рамки електромеханічної епохи.

5.      Вкажіть часові рамки електричної епохи.

6.      Які засоби опрацювання даних використовували в домеханічну епоху?

7.      Які засоби опрацювання даних використовували в механічну епоху?

8.      Які засоби опрацювання даних використовували в електромеханічну епоху?

9.      Які засоби опрацювання даних використовували в електричну епоху?

10.  Який найдавніший обчислювальний пристрій було створено в Стародавній Греції?

11.  Як називали нащадки абаків в Україні та Росії ?

12.  Хто вперше ввів у практику логарифми?

13.  Хто був винахідником логарифмічної лінійки?

14.  Яка машина була першим механічним обчислювальним пристроєм?

15.  Хто створив перший механічний калькулятор (арифмометр)?

16.  Хто вперше використав перфокарти для керування роботою ткацьких верстатів?

17.  Хто створив пробну модель різницевої машини?

18.  Ким був створений проект аналітичної машини?

19.  Які компоненти повинна була мати аналітична машина Беббіджа?

20.  Кого вважають першим у світі програмістом?

21.  Назвіть винахідника спеціальної двійкової алгебри.

22.  Назвіть винахідника статистичного табулятора.

23.  Назвіть рік заснування IBM Corporation.

24.  Назвіть розробника електричної схеми на основі булевої алгебри.

25.  Назвіть розробника двійкового суматора.

26.  Який історичний фактор в середині ХХ ст. істотно вплинув на розвиток обчислювальної техніки?

27.  Хто був винахідником першої обчислювальної машини на електромеханічних реле?

28.  Назвіть винахідників першого комп’ютера на електронних лампах.

29.  Назвіть головного розробника обчислювальної машини Mark-1.

30.  Для яких цілей призначалась обчислювальна машина Колос-1?

31.  Скільки операцій за секунду виконувала електронна обчислювальна машина ENIAC?

32.  Який вчений сформулював основні принципи побудови універсальної обчислювальної машини?

33.  Як називався комп’ютер, побудований за принципами фон Неймана?

34.  Скільки поколінь ЕОМ ви знаєте?

35.  За якими властивостями можна віднести ту чи іншу ЕОМ до певного покоління?

36.  Які електронні елементи використовувались в ЕОМ першого покоління?

37.  Які електронні елементи використовувались в ЕОМ другого покоління?

38.  Які електронні елементи використовувались в ЕОМ третього покоління?

39.  Які електронні елементи використовувались в ЕОМ четвертого покоління?

40.  Які електронні елементи використовуються в ЕОМ п’ятого покоління?

41.  Назвіть перспективи розвитку ЕОМ наступних поколінь.

42.  Під чиїм керівництвом була створена перша українська ЕОМ?

43.  В якому році була створена перша українська ЕОМ?

44.  Назвіть програміста, який розробляв програми для першої української ЕОМ.

45.  Хто очолював Київський Інститут кібернетики в 1950-і роки?

46.  Яку нагороду отримав у 1996 році В.М. Глушков від Міжнародної комп’ютерної грома-ди (IEEE Computer Society)?

Література

1.      Основи комп’ютерної техніки: Компоненти, системи, мережі: Навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл./ С.О. Кравчук, В.О. Шонін. – К.: ІВЦ “Видавництво «Політехніка»: Видавництво «Каравела», 2005. – 344 с.

2.      Інформатика: 9 кл.: підруч. для загальноосвіт. навч. закл. / Й.Я. Ривкінд, Т.І. Лисенко, Л.А. Чернікова, В.В. Шакотько; за заг. ред. М.З. Згуровського.– К.: Генеза, 2009. – 296 с.