История компьютера


Во все времена, начиная с древности, людям необходимо было считать. Сначала для счета использовали пальцы собственных рук или камешки. Однако даже простые арифметические операции с большими числами трудны для мозга человека. Поэтому уже в древности был придуман простейший инструмент для счета — абак, изобретенный более 15 веков назад в странах Средиземноморья. Этот прообраз счетов представлял собой набор косточек, нанизанных на стержни, и использовался купцами для счета.
Стержни абака в арифметическом смысле представляют собой десятичные разряды. Каждая косточка на первом стержне имеет достоинство, равное единице, на втором стержне — 10, на третьем стержне — 100 и т.д. До XVII века счеты оставались практически единственным счетным инструментом.
В России так называемые русские счеты появились в XVI веке. Они основаны на десятичной системе счисления и позволяют быстро выполнять арифметические действия
В 1614 г. математик Джон Непер (1550—1617) ввел понятие логарифма.
Логарифм — это показатель степени, в которую нужно возвести число (основание логарифма), чтобы получить другое заданное число. Открытие Непера состояло в том, что таким способом можно выразить любое число и что сумма логарифмов двух любых чисел равна логарифму произведения этих чисел. Это дало возможность действие умножения свести к более простому действию сложения. Непер создал таблицы логарифмов. Для того, чтобы перемножить два числа, нужно посмотреть в этой таблице их логарифмы, сложить их и отыскать число, соответствующее этой сумме, в обратной таблице — антилогарифмов. На основе этих таблиц в 1654 г. Р. Биссакар и в 1657 г. независимо от него С. Партридж разработали прямоугольную логарифмическую линейку — основной счетный инструмент инженера до середины XX века.
В 1642 г. Блез Паскаль (1623—1662) изобрел механическую суммирующую машину, использующую десятичную систему счисления.
Каждый десятичный разряд представляло небольшое колесо с десятью зубцами, обозначавшими цифры от 0 до 9. Всего колес было 8, т.е. машина Паскаля была 8-разрядной.
В 1673 г. Готфрид Лейбниц (1646—1716) построил механический арифмометр, выполнявший все четыре арифметических действия. В нем использовалась двоичная система счисления.
В 1804—1808 гг. Жозеф Мари Жаккар (1752—1834) создал приспособление для выработки крупноузорчатых тканей (машина Жаккара). Узор программировался с помощью колоды перфокарт — прямоугольных карточек из картона. На них информация об узоре записывалась посредством пробивки отверстий (перфораций[I]), расположенных в определенном порядке. При работе машины эти перфокарты ощупывались с помощью специальных штырей. Именно так с них считывалась информация для плетения запрограммированного узора ткани. Машина Жаккара явилась прообразом машин с программным управлением, созданных в XX веке.
В 1820 г. Тома де Кольмар разработал первый коммерческий арифмометр, способный умножать и делить. Начиная с XIX века арифмометры получили широкое распространение при выполнении сложных расчетов.
В 1830 г. Чарльз Бэббидж попытался создать универсальную аналитическую машину, которая должна была выполнять вычисления без участия человека. Для этого в нее вводились программы на перфокартах из плотной бумаги, заранее записанные с помощью отверстий, сделанных на них в определенном порядке. Принципы программирования для аналитической машины Бэббиджа разработала в 1843 г. Ада Лавлейс.
Аналитическая машина умела запоминать данные и промежуточные результаты вычислений, т.е. имела память. Эта машина содержала три основных части: устройство для хранения чисел, набиравшихся с помощью зубчатых колес (память), устройство для операций над числами (арифметическое устройство) и устройство для операций над числами с помощью перфокарт (устройство программного управления). Работа по созданию аналитической машины не была завершена, но заложенные в ней идеи помогли построить в XX веке первые компьютеры (в переводе с английского это слово означает «вычислитель»).
В 1880 г. В.Т. Однер в России создал механический арифмометр с зубчатыми колесами и в 1890 г. наладил его массовый выпуск. В дальнейшем под названием «Феликс» он выпускался до 50-х годов XX века.
В 1888 г. Герман Холлерит создал первую электромеханическую счетную машину — табулятор, в котором нанесенная на перфокарты информация считывалась с помощью электрического тока. Эта машина позволила в несколько раз сократить время подсчетов при переписи населения в США. В 1890 г. изобретение Холлерита было впервые использовано в одиннадцатой американской переписи населения. Работа, которую 500 сотрудников раньше выполняли в течение 7 лет, под руководством Холлерита 43 помощника на 43 табуляторах выполнили эту работу всего за один месяц.
В 1896 г. Холлерит основал фирму «Tabulating Machine Co». В 1911 г. эта компания была объединена с двумя другими фирмами, специализировавшимися на автоматизации обработки статистических данных, а свое современное название «IBM» (International Business Machines) получила в 1924 г. Она стала электронной корпорацией, одним из крупнейших мировых производителей всех видов компьютеров и программного обеспечения провайдеров глобальных информационных сетей. С середины 1950-х годов «IBM» заняла ведущее положение на мировом компьютерном рынке. В 1981 г. компания создала свой первый персональный компьютер, который стал стандартом в своей отрасли. К середине 1980-х годов «IBM» контролировала около 60% мирового производства электронно-вычислительных машин.
В конце XIX века была изобретена перфолента — бумажная или целлулоидная пленка, на которую информация наносилась перфоратором в виде совокупности отверстий.
Широкая бумажная перфолента была применена в монотипе — наборной машине, изобретенной Т. Ланстоном в 1892 г. Монотип состоял из двух самостоятельных аппаратов — клавиатуры и отливного аппарата. Клавиатура служила для составления программы набора на перфоленте, а отливной аппарат изготавливал набор (из специального типографского сплава — гарта) в соответствии с ранее составленной на клавиатуре программой.
Наборщик садился за клавиатурный аппарат, смотрел в стоящий перед ним на пюпитре текст и нажимал на соответствующие клавиши. При ударе по одной из буквенных клавиш иглы перфорирующего механизма с помощью сжатого воздуха пробивают в бумажной ленте кодовую комбинацию из горизонтального ряда отверстий. Эта комбинация соответствует данной букве, знаку или пробелу. После каждого удара по клавише бумажная лента передвигается на один шаг (3 мм). Готовую (пробитую) катушку перфоленты переносят в отливной аппарат, в котором также с помощью сжатого воздуха считывается с перфоленты закодированная на ней информация и автоматически изготавливается набор из литер. Таким образом, монотип является одной из первых в истории техники машин с программным управлением. Он относился к машинам горячего набора; со временем он уступил свое место сначала фотонабору, а затем электронному набору.
Несколько ранее монотипа, в 1881 г., была изобретена пианола (или фонола) — инструмент для автоматической игры на фортепиано. Действовала она также с помощью сжатого воздуха. В пианоле каждой клавише обыкновенного пианино или рояля соответствует молоточек, ударяющий но ней. Все молоточки вместе составляют контрклавиатуру, приставляемую к клавиатуре пианино. В пианолу вставляется широкая бумажная перфолента, намотанная на валик. Отверстия на перфоленте проделаны заранее во время игры пианиста — это своеобразные «ноты». При работе пианолы перфолента перематывается с одного валика на другой. Считывание записанной на ней информации производится с помощью пневматического механизма. Он приводит в действие молоточки, соответствующие отверстиям на перфоленте, заставляет их ударять по клавишам и воспроизводить игру пианиста. Таким образом, пианола также являлась машиной с программным управлением. Благодаря сохранившимся перфолентам пианол удалось получить некоторое представление об игре таких замечательных пианистов прошлого, как композитор А.Н. Скрябин. Пианолой пользовались известные композиторы и пианисты Рубинштейн, Падеревский, Бузони.
Позднее было применено считывание информации с перфоленты и перфокарт с помощью электрических контактов — металлических щеточек, которые при попадании на отверстие замыкали электрическую цепь. Затем щеточки заменили на фотоэлементы и считывание информации стало оптическим, бесконтактным. Так записывалась и считывалась информация в первых цифровых вычислительных машинах.
В 1937 г. Джордж Стибиц создал из обыкновенных электромеханических реле двоичный сумматор — устройство, способное выполнять операцию сложения чисел в двоичном коде. И теперь двоичный сумматор по-прежнему является одним из основных компонентов любого компьютера, основой его арифметического устройства.
В 1937—1942 гг. Джон Атанасофф создавал модели первой вычислительной машины, работавшей на вакуумных электронных лампах. В ней использовалась двоичная система счисления. Для ввода данных и вывода результатов вычислений использовались перфокарты. Работа над этой машиной в 1942 г. была практически завершена, но из-за войны дальнейшее финансирование было прекращено.
В 1937 г. Конрад Цузе создал свою первую вычислительную машину «Z1» на основе электромеханических реле. Исходные данные вводились в нее с помощью клавиатуры, а результат вычислений высвечивался на панели с множеством электрических лампочек. В 1938 г. К. Цузе создал усовершенствованную модель «Z2» своей машины. Программы в нее вводились с помощью перфоленты, которую изготавливали, пробивая отверстия в использованной 35-миллиметровой фотопленке. В 1941 г. К. Цузе построил действующий компьютер «Z3», а позднее и «Z4», основанные на двоичной системе счисления. Они использовались для расчетов при создании самолетов и ракет. В 1942 г. Конрад Цузе и Хельмут Шрайер задумали перевести «Z3» с электромеханических реле на вакуумные электронные лампы. Такая машина должна была работать в 1000 раз быстрее, но создать ее не удалось — помешала война.
В 1943—1944 гг. на одном из предприятий «IBM» в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета во главе с Говардом Эйкеном была создана вычислительная машина «Марк-1». Ее масса составляла около 35 тонн. Машина «Марк-1» была основана на использовании электромеханических реле и оперировала числами, закодированными на перфоленте. При ее создании использовались идеи, заложенные
Ч.              Бэббиджем в его аналитической машине. В отличие от Стибица и Цузе, Эйкен не осознал преимуществ двоичной системы счисления и в своей машине использовал десятичную систему. Машина могла манипулировать числами, имеющими до 23 разрядов. Для перемножения двух таких чисел ей было необходимо затратить 4 секунды. В 1947 г. была создана машина «Марк-2», в которой уже использовалась двоичная система счисления. В этой машине операции сложения и вычитания занимали в среднем 0,125, а умножение — 0,25 секунды.
Использование двоичной системы счисления позволяет сделать устройство компьютера максимально простым. Впервые принцип двоичного счисления был сформулирован в XVII веке немецким математиком Готфридом Лейбницем (1646—1716).
Электромеханические реле работали слишком медленно. Поэтому уже в 1943 г. американские ученые начали разработку вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 г. Преспер Эккерт и Джон Мочли построили первую электронную цифровую вычислительную машину ENIAC. Ее масса составляла 30 т, она занимала 170 м2. Вместо тысяч электромеханических реле ENIAC содержал 18 000 электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения в секунду. На электронных лампах в этой машине было построено не только арифметическое, но и запоминающее устройство. Ввод числовых данных осуществлялся с помощью перфокарт. Программы же вводились в эту машину с помощью штекеров и наборных полей, т.е. приходилось соединять для каждой новой программы тысячи контактов. Поэтому для подготовки к решению новой задачи требовалось до нескольких дней, хотя сама задача решалась за несколько минут. Это было одним из основных недостатков такой машины.
Работы трех выдающихся ученых — Клода Шеннона, Алана Тьюринга и Джона фон Неймана явились основой для создания структуры современных компьютеров.
Клод Шеннон (1916—2000) — американский инженер и математик, основоположник математической теории информации, в 1948 г.
опубликовал работу «Математическая теория связи» со своей теорией передачи и обработки информации, которая включала все виды сообщений, в том числе передаваемых по нервным волокнам в живых организмах. Шеннон ввел понятие количества информации как меры неопределенности состояния системы, снимаемой при получении информации. Он назвал эту меру неопределенности энтропией по аналогии с подобным понятием в статистической механике. При получении наблюдателем информации энтропия, т.е. степень его неосведомленности о состоянии системы, уменьшается
Алан Тьюринг (1912—1954) — английский математик. Основные труды — по математической логике и вычислительной математике. В 1936—1937 гг. написал основополагающую работу «О вычислимых числах», в которой ввел понятие абстрактного устройства, названного впоследствии «машиной Тьюринга». В этом устройстве он предвосхитил основные свойства современного компьютера. Тьюринг назвал свое изобретение «универсальной машиной»: она должна была решать любую допустимую (теоретически разрешимую) математическую или логическую задачу. Данные в нее вводили с бумажной ленты, поделенной на ячейки — клетки. В каждой такой клетке либо содержался символ, либо не содержался. Машина Тьюринга могла обрабатывать вводимые с ленты символы и изменять их, т.е. стирать их и записывать новые по инструкциям, хранимым в ее внутренней памяти.
Джон фон Нейман (1903—1957) — американский математик и физик, участник работ по созданию атомного и водородного оружия. Родился в Будапеште, с 1930 г. жил и работал в США. В своем докладе, опубликованном в 1945 г. (ставшем первой работой по цифровым электронным компьютерам), выделил и описал «архитектуру» современного компьютера. В машине EDVAC более вместительная внутренняя память способна была хранить не только исходные данные, но и программу вычислений. Эту идею — хранить в памяти машины программы — Дж. фон Нейман выдвинул наряду с Мочли и Эккертом. Он впервые описал структуру универсального компьютера (так называемую «архитектуру фон Неймана» современного компьютера). Для универсальности и эффективной работы, по мнению фон Неймана, компьютер должен содержать центральное арифметико-логическое устройство, центральное устройство управления всеми операциями, запоминающее устройство (память) и устройство ввода-вывода информации. Фон Нейман считал, что компьютер должен работать на основе двоичной системы счисления, быть электронным и выполнять все операции последовательно, одну за другой. Эти принципы заложены в основу всех современных компьютеров.
Машина на электронных лампах работала значительно быстрее, чем на электромеханических реле, но сами электронные лампы были ненадежны. Они часто выходили из строя. Для их замены в 1947 г.
Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли предложили использовать изобретенные ими переключающие полупроводниковые элементы — транзисторы.
Джон Бардин (1908—1991) — американский физик, один из создателей первого транзистора (Нобелевская премия 1956 г. по физике совместно с У. Браттейном и У. Шокли за открытие транзисторного эффекта). Один из авторов микроскопической теории сверхпроводимости (вторая Нобелевская премия 1957 г. совместно с Л. Купером и Д. Шриффеном).
Уолтер Браттейн (1902—1987) — американский физик, один из создателей первого транзистора, лауреат Нобелевской премии по физике 1956 г.
Уильям Шокли (1910—1989) — американский физик, один из создателей первого транзистора, лауреат Нобелевской премии по физике 1956 г.
Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 г. к созданию компьютера UNIVAC, предназначенного для коммерческого использования. Он стал первым серийно выпускаемым компьютером.
Первая в СССР Малая электронная счетная машина (МЭСМ) на электронных лампах была построена в 1949—1951 гг. под руководством академика С.А. Лебедева. В 1952—1954 гг. под его руководством была разработана Быстродействующая Электронная Счетная Машина (БЭСМ), выполнявшая 8000 операций в секунду.
Созданием электронных вычислительных машин руководили крупнейшие советские ученые и инженеры: И.С. Брук, В.М. Глушков, Ю.А. Базилевский, Б.И. Рамеев, Л.И. Гутенмахер, Н.П. Брусенцов.
К первому поколению советских компьютеров относятся ламповые ЭВМ «БЭСМ-2», «Стрела», «М-2», «М-3», «Минск», «Урал-1», «Урал-2», «М-20».
Ко второму поколению советских компьютеров относятся полупроводниковые малые ЭВМ «Наири» и «Мир», средние ЭВМ для научных расчетов и обработки информации со скоростью 5—30 тысяч операций в секунду «Минск-2», «Минск-22», «Минск-32», «Урал-14», «Раздан-2», «Раздан-3», «БЭСМ-4», «М-220» и управляющие ЭВМ «Днепр», «ВНИИЭМ-3», а также сверхбыстродействующая «БЭСМ-6» с производительностью 1 млн операций в секунду.
Родоначальниками советской микроэлектроники были ученые, эмигрировавшие из США в СССР, Ф.Г. Старос (Альфред Сарант) и И.В. Берг. Они были инициаторами, организаторами и руководителями центра микроэлектроники в Зеленограде под Москвой.
ЭВМ третьего поколения на интегральных микросхемах появились в СССР во второй половине 1960-х годов. Были разработаны Единая Система ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Система Малых ЭВМ (СМ ЭВМ) и организовано их серийное производство.
Четвертое поколение советских компьютеров реализовано на основе больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных микросхем.
Примером крупных вычислительных систем четвертого поколения стал многопроцессорный комплекс «Эльбрус-2» с быстродействием до 100 млн операций в секунду.
В 1950-х годах было создано второе поколение компьютеров, выполненных на транзисторах. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз, размеры и масса значительно уменьшились. Стали применять запоминающие устройства на магнитных ферритовых сердечниках, способные хранить информацию неограниченное время даже при отключении компьютеров. Их разработал Джой Форрестер в 1951—1953 гг. Большие объемы информации хранились на внешнем носителе, например на магнитной ленте или на магнитном барабане.
В 1959 г. Д. Килби, Д. Херни, К. Леховец и Р. Нойс изобрели интегральные микросхемы (чипы), в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволило сократить пути прохождения тока при переключениях. Скорость вычислений при этом увеличилась в десятки раз. Существенно уменьшились и габариты машин. Появление чипа позволило создать третье поколение компьютеров. В 1964 г. фирма «IBM» начинает выпуск компьютеров «IBM-360» на интегральных микросхемах.
В 1965 г. Дуглас Энгелбарт создал первую «мышь» — компьютерный ручной манипулятор. Впервые она была применена в персональном компьютере «Apple» фирмы «Macintosh», созданном позднее (в 1976 г.).
В 1967 г. компания «IBM» начала производить дискету для компьютера, изобретенную Йосиро Накамацу — съемный гибкий магнитный диск (флоппи-диск) для постоянного хранения информации.
Первоначально дискета была гибкой, имела диаметр 8 дюймов, затем — 5 дюймов и емкость 80 Кбайт. Современная дискета емкостью 1,44 Мбайт, выпущенная фирмой «Sony» в 1982 г., заключена в жесткий пластмассовый корпус и имеет диаметр 3,5 дюйма.
В 1969 г. в США началось создание оборонной компьютерной сети — прародителя современной всемирной сети Internet.
В 1970-е годы были разработаны матричные принтеры, предназначенные для распечатки информации на выходе из компьютеров.
В 1971 г. сотрудник компании «Intel» Эдвард Хофф создал первый микропроцессор 4004, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Этот микропроцессор первоначально предназначался для использования в калькуляторах, но по существу представлял собой законченный микрокомпьютер. Это революционное изобретение кардинально изменило представление о компьютерах как о громоздких, тяжеловесных монстрах. Микропроцессор дал возможность создать компьютеры четвертого поколения. Такой компьютер можно было разместить на письменном столе пользователя.
«Intel Corporation» (сокращение от Integrated Electronics) — крупнейшая американская компания по производству полупроводниковых интегральных схем и устройств — микропроцессоров, чипов памяти и др. Она основана в 1968 г. Робертом Нойсом и Гордоном Муром, разработавшими первые полупроводниковые интегральные схемы. В середине 1990-х годов компанию возглавлял Эндрю Гроув (родился в Венгрии в 1936 г.). «Intel Corporation» находится в Калифорнии (США) в Силиконовой долине, производит микропроцессоры для 90% всех персональных компьютеров.
В середине 1970-х годов начинают предприниматься попытки создания персонального компьютера (ПК) — вычислительной машины, предназначенной для частного пользователя.
В 1974 г. — Эдвард Робертс создал первый персональный компьютер «Altair» на основе микропроцессора «8080» фирмы «Intel». Без программного обеспечения он был неработоспособен — ведь дома у частного пользователя нет «под рукой» своего программиста. В 1975 г. о создании ПК «Altair» узнали два студента Гарвардского университета Билл Гейтс и Пол Аллен. Они первыми поняли насущную необходимость создания программного обеспечения для персональных компьютеров и в течение месяца создали его для ПК «Altair» на основе языка Бейсик. В том же году они создали компанию «Microsoft», быстро завоевавшую лидерство в создании программного обеспечения для персональных компьютеров и ставшую богатейшей компанией во всем мире.
В 1973 г. фирмой «IBM» был разработан жесткий магнитный диск (винчестер) для компьютера. Это изобретение дало возможность создать долговременную память большого объема, которая сохраняется при выключении компьютера.
Первые микрокомпьютеры «Altair-8800» представляли собой только набор деталей, которые нужно было собирать. Кроме того, пользоваться ими было крайне неудобно: они не имели ни монитора, ни клавиатуры, ни мыши. Ввод информации в них осуществлялся с помощью переключателей на передней панели, а результаты отображались с помощью светодиодных индикаторов. Позднее стали выводить результаты с помощью телетайпа — телеграфного аппарата с клавиатурой.
В 1976 г. инженер Стив Возняк из компании «Hewlett—Packard» создал принципиально новый микрокомпьютер. Он впервые применил для ввода данных клавиатуру, подобную клавиатуре пишущей машинки, а для отображения информации — обыкновенный телевизор. Символы выводились на его экран в 24 строки по 40 символов в каждой. Компьютер имел 8 Кбайт памяти, половину из которых занимал встроенный язык Бейсик, а половину пользователь мог использовать для введения своих программ. Этот компьютер значительно превосходил «Altair-8800», имевший всего 256 байт памяти. С. Возняк предусмотрел для своего нового компьютера разъем (так называемый «слот») для подсоединения дополнительных устройств. Первым понял и оценил перспективы этого компьютера Стив Джобс. Он предложил организовать фирму для его серийного изготовления. И 1 апреля 1976 г. они основали компанию «Apple». Новый компьютер они назвали «Apple-I». В течение 10 месяцев им удалось собрать и продать около 200 компьютеров «Apple-I». В это время Возняк уже работал над его усовершенствованием. Новая версия называлась «Apple-II». Компьютер был выполнен в пластмассовом корпусе, он обладал графическим режимом, функциями звука, цвета, расширенной памятью, имел 8 разъемов расширения (слотов) вместо одного. Для сохранения программ в нем использовался кассетный магнитофон. Основу первой модели «Apple-II» составлял, как и в «Apple-I», микропроцессор 6502 фирмы «MOS Technology» с тактовой частотой 1 МГц. В постоянной памяти был записан Бейсик. Объем оперативной памяти в 4 Кбайт расширялся до 48 Кбайт. Информация выводилась на цветной или черно-белый телевизор, работающий в стандартной для США системе NTSC. В текстовом режиме отображались 24 строки, по 40 символов в каждой, а в графическом — разрешение составляло 280 на 192 точки (шесть цветов). Основное достоинство «Apple-II» заключалось в возможности расширения его оперативной памяти до 48 Кбайт и использования 8 разъемов для подключения дополнительных устройств. Благодаря использованию цветной графики его можно было использовать для различных игр.
Благодаря своим возможностям «Apple-II» завоевал популярность среди людей самых различных профессий. От его пользователей не требовалось знания электроники и языков программирования. «Apple-II» стал первым по-настоящему персональным компьютером для ученых, инженеров, юристов, бизнесменов, домохозяек и школьников.
В июле 1978 г. «Apple-II» был дополнен дисководом Disk II, значительно расширившим его возможности. Для него была создана дисковая операционная система Apple-DOS. В конце 1978 г. компьютер снова усовершенствовали под именем «Apple-II Plus». Теперь его можно было использовать в деловой сфере для хранения информации, ведения дел, помощи в принятии решений. Началось создание таких прикладных программ, как текстовые редакторы, органайзеры, электронные таблицы.
В 1979 г. Дэн Бриклин и Боб Фрэнкстон создали программу VisiCalc — первую в мире электронную таблицу. Этот инструмент лучше всего подходил для бухгалтерских расчетов. Первая его версия была написана для «Apple-II», который зачастую покупали только для того, чтобы работать с VisiCalc.
Таким образом, за несколько лет микрокомпьютер во многом благодаря фирме «Apple» и ее основателям Стивену Джобсу и Стиву Возняку превратился в персональный компьютер для людей самых различных профессий.
В 1981 г. появился персональный компьютер «IBM PC», который вскоре стал стандартом компьютерной индустрии и вытеснил с рынка почти все конкурирующие модели персональных компьютеров. Исключение составил только компьютер «Apple». В 1984 г. был создан «Apple Macintosh» — первый компьютер с графическим интерфейсом, управляемый мышью. Благодаря его преимуществам фирме «Apple» удалось удержаться на рынке персональных компьютеров. Она завоевала рынок в области образования, издательского дела, где используются их выдающиеся графические возможности для верстки и обработки изображений.
Сегодня фирма «Apple» контролирует 8—10% мирового рынка персональных компьютеров. Большая часть компьютеров «Macintosh» находится у пользователей США.
В 1979 г. появился оптический компакт-диск (CD), разработанный фирмой «Philips» и предназначенный только для прослушивания музыкальных записей.
В 1979 г. фирма «Intel» разработала микропроцессор «8088» для персональных компьютеров.
Широкое распространение персональные компьютеры получили с созданием в 1981 г. фирмой «IBM» модели «IBM PC» на базе микропроцессора «8088».
В IBM PC был применен принцип открытой архитектуры, позволивший вносить усовершенствования и дополнения в существующие конструкции ПК. Этот принцип означает применение в конструкции при сборке компьютера готовых блоков и устройств, а также стандартизацию способов соединения компьютерных устройств.
Принцип открытой архитектуры способствовал широкому распространению IBM PC-совместимых микрокомпьютеров-клонов. Их сборкой из готовых блоков и устройств занялось большое число фирм во всем мире. Пользователи, в свою очередь, получили возможность самостоятельно модернизировать свои микрокомпьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен производителей.
В конце 1990-х годов IBM PC-совместимые компьютеры составили 90% рынка персональных компьютеров.
За последние десятилетия XX века компьютеры многократно увеличили свое быстродействие и объемы перерабатываемой и запоминаемой информации.
В 1965 г. Гордон Мур, один из основателей корпорации «Intel», лидирующей в области компьютерных интегральных схем — чипов, высказал предположение, что число транзисторов в них будет ежегодно удваиваться. В течение последующих 10 лет это предсказание сбылось; и тогда он предположил, что теперь это число будет удваиваться каждые два года. Действительно, число транзисторов в микропроцессорах удваивается каждые 18 месяцев. Теперь специалисты по компьютерной технике называют эту тенденцию законом Мура. Похожая закономерность наблюдается и в области разработки и производства устройств оперативной памяти и накопителей информации.
Не отставало и развитие программного обеспечения, без которого вообще невозможно пользование персональным компьютером, и прежде всего операционных систем, обеспечивающих взаимодействие между пользователем и ПК.
В 1981 г. фирма «Microsoft» разработала операционную систему MS-DOS для своих персональных компьютеров.
В 1983 г. был создан усовершенствованный персональный компьютер «IBM PC/XT» фирмы «IBM».
В 1980-х годах были созданы черно-белые и цветные струйные и лазерные принтеры для распечатки информации на выходе из компьютеров. Они значительно превосходят матричные принтеры по качеству и скорости печати.
В 1983—1993 годах происходило создание глобальной компьютерной сети «Internet» и электронной почты «E-mail», которыми смогли воспользоваться миллионы пользователей во всем мире.
Мощный толчок к популяризации и развитию Internet дало появление Всемирной паутины (World Wide Web, WWW) — системы гипертекста (hypertext), которая сделала путешествие по сети Internet быстрым и понятным.
Идея связывания документов через гипертекст впервые была предложена Тедом Нельсоном в 1960-е годы, однако уровень существующих в то время компьютерных технологий не позволял воплотить ее в жизнь.
Основы WWW заложил Тим Бернерс—Ли с сотрудниками в процессе работ по созданию системы гипертекста в Европейской лаборатории физики элементарных частиц (European Laboratary for Particle Physics, Европейский центр ядерных исследований).
В январе 1991 г. они создали протокол передачи, т.е. язык описания документов — HTML (Hypertext Markup Language), в результате чего родилась служба World Wide Web (WWW) или сокращенно Web.
Служба WWW позволила объединять в одном документе текстовые и графические данные, а позднее и другие мультимедиаэлементы (например, звук), и обмениваться ими между компьютерами самых различных типов на общем «языке». С этой целью был разработан ряд правил, названных протоколами.
Для обмена HTML-документами между клиентами и серверами используется интернет-протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol).
Тим Бернерс—Ли подарил свои изобретения всему человечеству. Это сделало Internet общественным достоянием. Эта дата — январь 1991 г. — может считаться днем рождения Internet.
В 1992 г. фирма «Microsoft» выпустила операционную систему «Windows-3.1» для IBM PC-совместимых компьютеров. Слово «windows» в переводе с английского означает «окна». Эта «оконная» операционная система позволяет работать сразу с несколькими документами. Она представляет собой так называемый «графический интерфейс». Это система взаимодействия с ПК, при которой пользователь имеет дело с так называемыми «иконками» — картинками, которыми он может управлять с помощью компьютерной мыши. Такой графический интерфейс и система окон был впервые создан в исследовательском центре фирмы «Xerox» в 1975 г. и применен для ПК «Apple».
В 1995 г. фирма «Microsoft» выпустила операционную систему «Windows-95» для IBM PC-совместимых компьютеров, более совершенную по сравнению с «Windows-3.1», в 1998 г. — ее модификацию — «Windows-98», а в 2000 г. — «Windows-2000», а затем «Windows-ХР». В их состав входит ряд прикладных программ: текстовый редактор Word, электронные таблицы Excel, программа для пользования системой Internet и электронной почтой E-mail — Internet Explorer, графический редактор Paint, стандартные прикладные программы (калькулятор, часы, номеронабиратель), дневник, универсальный проигрыватель, фонограф и лазерный проигрыватель.
За последние годы стало возможным объединить на персональном компьютере текст и графику со звуком и движущимися изображениями. Такая технология получила название «мультимедиа». В качестве носителей информации в таких мультимедийных компьютерах используются оптические компакт-диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory, т.е. память на компакт-диске «только для чтения»). Внешне они не отличаются от звуковых компакт-дисков, используемых в проигрывателях и музыкальных центрах.
Емкость одного CD-ROM достигает 650 Мбайт, по емкости он занимает промежуточное положение между дискетами и винчестером. Для чтения компакт-дисков используется CD-дисковод. Информация на компакт-диск записывается только один раз в промышленных условиях, а на ПК ее можно только читать. На CD-ROM издаются самые различные игры, энциклопедии, художественные альбомы, карты, атласы, словари и справочники. Все они снабжаются удобными поисковыми системами, позволяющими быстро найти нужный материал. Объема памяти трех компакт-дисков CD-ROM достаточно для размещения энциклопедии, превышающей по объему Большую Советскую энциклопедию.
В конце 1990-х гг. были созданы однократно записываемые CD-R и многократно перезаписываемые CD-RW оптические компакт-диски и дисководы для них, позволяющие пользователю делать любые записи звука и изображения по своему вкусу.
В 1990—2000 гг. помимо настольных персональных компьютеров были созданы ПК «ноутбук» в виде портативного чемоданчика и еще более миниатюрные карманные «палмтоп» («наладонники»), помещающиеся в кармане и на ладони. Ноутбуки снабжены жидкокристаллическим экраном — дисплеем, размещенным в откидной крышке, а палмтопы — на передней панели корпуса.
В 1998—2000 гг. была создана миниатюрная твердотельная флэш- память (без подвижных деталей). Габариты ее не превышают размеров почтовой марки, а емкость достигает 1 Гбайт.
Кроме портативных персональных компьютеров создаются суперкомпьютеры для решения сложных задач в науке и технике — прогнозов погоды и землетрясений, расчетов ракет и самолетов, ядерных реакций, расшифровки генетического кода человека.
Изобретателем суперкомпьютера стал Сеймур Крей (1925— 1996 гг.). Он разработал мультипроцессорные компьютеры, способные осуществлять одновременную (параллельную) обработку данных с высокой операционной скоростью. Первым суперкомпьютером стал выпущенный в 1976 г. «Крей-1». Он мог осуществлять 240 миллионов вычислений в секунду и применялся для научных исследований, таких как моделирование сложных физических явлений.
В 2002 г. в Японии был построен суперкомпьютер «NEC Earth Simulator», выполняющий 35,6 триллионов операций в секунду. На сегодня это самый быстродействующий в мире суперкомпьютер.
Компания «IBM» разработала суперкомпьютер «Blue Gene» производительностью свыше 30 триллионов операций в секунду (2005 г.). Он содержит 12 000 процессоров. В отличие от персональных компьютеров, содержащих всего один микропроцессор и совершающих все операции последовательно, в суперкомпьютерах операции совершаются параллельно, что многократно увеличивает их быстродействие.
В 2001 г. персональным компьютерам исполнилось 20 лет. Посмотрим, как они изменились за эти годы. Первые из них, оборудованные микропроцессором «Intel», работали с тактовой частотой всего 4,77 МГц и имели оперативную память 16 Кбайт. Современные ПК, оборудованные микропроцессором «Pentium 4», созданном в 2001 г., имеют тактовую частоту 2—3 ГГц, оперативную память 128—512 Мбайт и более и долговременную память (винчестер) емкостью 20—80 Гбайт и более. Такого гигантского прогресса не наблюдается ни в одной отрасли техники, кроме цифровой вычислительной.
Компьютеры создавались для численных расчетов, но они могут обрабатывать и другие виды информации, так как практически все виды информации могут быть представлены в цифровой форме. Для обработки различной информации компьютеры снабжаются средствами для ее преобразования в цифровую форму и обратно. Поэтому с помощью компьютера можно производить не только численные расчеты, но и работать с текстами, рисунками, фотографиями, видео, звуком, управлять производством и транспортом, осуществлять различные виды связи. Компьютеры превратились в универсальные средства обработки всех видов информации, используемых человеком. Миллионы компьютеров используются практически во всех отраслях экономики, промышленности, науки, техники, педагогики, медицины.
Основные причины такого прогресса — необычайно высокие темпы микроминиатюризации устройств цифровой электроники и успехи программирования, сделавшие «общение» рядовых пользователей с персональными компьютерами простым и удобным.
Все современные компьютеры делятся на классы — микрокомпьютеры и мини-компьютеры, мейнфреймы, суперкомпьютеры.
Микрокомпьютер, настольный или портативный компьютер, использует микропроцессор в качестве единственного центрального процессора, выполняющего все логические и арифметические операции. К микропроцессорам относятся настольные персональные компьютеры, портативные персональные компьютеры — ноутбуки и карманные компьютеры — палмтопы.
Мини-компьютер занимает промежуточное положение между большими вычислительными машинами — мейнфреймами и микрокомпьютерами; они играют роль серверов, к которым подключаются десятки и сотни терминалов или микрокомпьютеров. Персональные компьютеры предназначены для работы с персональным пользователем.
Мини-компьютеры используются в крупных фирмах, государственных и научных учреждениях, учебных заведениях, компьютерных центрах для решения задач, с которыми не способны справиться микрокомпьютеры, и для централизованного хранения и переработки больших объемов информации.
Мейнфрейм — это универсальный, большой компьютер высокого уровня, предназначенный для решения задач, связанных с интенсивными вычислениями и обработкой больших объемов информации.
Суперкомпьютер — это компьютер, способный производить как минимум сотни миллиардов операций в секунду. Такие громадные объемы вычислений нужны для решения задач в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, геофизике, генетике. Суперкомпьютеры нашли свое применение и в финансовой сфере.
Таким образом, компьютеры всего за полвека превратились из многотонных гигантов в миниатюрные быстродействующие устройства, позволяющие решать самые разнообразные задачи во всех видах человеческой деятельности.


<< | >>
Источник: под ред. С.Я. Казанцева, Н.М. Дубининой. Информатика и математика для юристов: учебник для студентов вузов, обучающихся по юридическим специальностям. 2010

Еще по теме История компьютера:

  1. 12. ДИДАКТИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЬЮТЕРОВ
  2. Применение компьютеров в социологии
  3. Безопасность при работе с компьютером
  4. Проблемы взаимодействия между человеком и компьютером
  5. Компьютер в системе средств обучения
  6. КОМПЬЮТЕР — ТАКТИК, ЭВМ — СТРАТЕГ...
  7. 2. Какие программы установить на компьютер в кабинете физики?
  8. Предел для компьютера
  9. Психолингвистические аспекты работы с компьютером
  10. 1. Место компьютера в учебном процессе
  11. Осмотр компьютера
  12. Компьютер повышает урожай
  13. ЗАЩИЩЕННОСТЬ, КОМПЬЮТЕР И ИНТЕРНЕТ
  14. Глава 2 Компьютеры. Вчера, сегодня, завтра
  15. Компьютер в помощь учителю
  16. 1.2.3. Личностные аспекты взаимодействия «человек - компьютер»
  17. Компьютер вместо пишущей машинки и калькулятора
  18. Глава 5 Компьютеры вокруг. Все для человека