История вычислительной техники

Вычислительная техника – одна из самых полезных областей в наше время, ее использование не ограничивается только нашими домами, она также охватила промышленность, образование и даже официальное государственное использование.

Мы знаем о ее применении и преимуществах, которые она нам приносит, но знаете ли вы, как зародилась вычислительная техника? Наверняка вы имеете минимальное представление о том, как все начиналось, но для того, чтобы вы узнали все самые важные факты истории, мы приведем ее краткое изложение.

В этой статье мы покажем вам, как эволюция вычислительной техники не только принесла пользу ее основным целям, которые, как вы поймете в процессе чтения, изначально не были предназначены для повседневного использования, но и охватила области, которые даже не представлялись ее создателям.

Что такое вычислительная техника и каковы основные характеристики этой информационной науки?

Вычислительная техника – одна из тех наук, которые произвели революцию в мире, оставив положительный след с момента своего появления. Эта отрасль инженерии занимается изучением аппаратных средств, данных и всех их преобразований. Компьютерные ресурсы – это элементы, которые мы ежедневно, сознательно или бессознательно, используем в своей жизни, деталь, которая позволяет нам быстро понять любую концепцию, связанную с этим предметом.

Наверняка вы знаете, что такое аппаратное обеспечение, ведь это осязаемые части всего нашего компьютерного оборудования. Другими словами, это самые важные элементы компьютера, потому что без них вы не смогли бы оценить физические части, такие как монитор, мышь, телефоны, колонки, DVD-плееры и другие. Но тот факт, что они имеют большое значение, не означает, что они единственное, что позволяет компьютеру развиваться, поскольку они взаимосвязаны между собой посредством электронных компонентов.

Теперь, когда вы знаете, что объединение электронных компонентов и программного обеспечения является частью изучения информатики, мы можем прийти к выводу, что эта наука гораздо шире, чем мы себе представляем. Благодаря ей были разработаны технологические достижения, которые принесли пользу здоровью людей, облегчили труд, она стала лучшей инженерией, смешанной с любой другой наукой, а в будущем она станет передовым достижением истории.

История вычислительной техники. Важные события, произошедшие с момента ее зарождения до наших дней?

Вычисления начались с тех пор, как человек захотел облегчить свою жизнь, а родоначальником всех машин стали “Большие китайские счеты” (Абак), где эта табличка разного размера прямоугольной формы была разделена на разные столбцы, отсчитываемые справа.

Абак широко использовался для выполнения любых математических операций вычитания и сложения, просто перемещая его части с отверстиями, соединенные между собой деревянной осью. Этот инструмент, позволивший в будущем продвинуться в вычислениях, был создан за 300 лет до нашей эры, а термин “абак” был синонимом арифметики.

По мере роста потребностей росла и изобретательность, и произошли важные для технологической эволюции события: в 17 веке французский ученый Блез Паскаль изобрел машину для вычислений.

Хотя он не предполагал математических операций, отличных от операций с использованием абак, простота использования была его выдающейся особенностью:

Первые калькуляторы

Устройство, созданное Паскалем, стало основой для эволюции вычислений, что позволило немцу Лейбницу адаптировать к ним свои идеи и инновации, и именно в XIII веке он разработал машину, которая также включала среди своих операций использование произведений и коэффициентов. Эти машины появились на рынке в 19 веке, став первыми машинами для вычислений.

В том же веке выдающийся английский математик по фамилии Бэббидж построил то, что в его время было известно как “Аналитическая машина”, которая позволяла выполнять любые математические операции и даже была оснащена памятью, в которой хранилась тысяча пятидесятизначных чисел.

Среди ее различных характеристик были и вспомогательные функции, что сделало ее самой известной новинкой того времени, хотя она все еще была механической, что ограничивало ее в некоторых смыслах. Развитие электроники в 20 веке стало тем двигателем, который был необходим компьютерной науке, чтобы совершить поворот на 360º, достигнув невиданных для своего времени успехов.

Именно в это время было обнаружено, что машины могут лучше помогать, если заменить их детали, такие как стержни и шестерни, на электрические приводы. На основе калькуляторов, вместе с электроникой, были созданы первые компьютеры, хотя они появились на свет во время Второй мировой войны. Это оборудование было названо Mark I, и его функции и характеристики были базовыми, основанными на полностью механических переключателях.

Эволюция компьютеров

Не говоря уже о войне, компьютеры создавались и для более практических целей, имя которым было Eniac, их разработка началась в 1944 году, когда считалось, что компьютер может облегчить многие управленческие задачи.

Но настоящее рождение компьютера произошло в 1951 году, когда были разработаны Univac I и Univac II, открывшие доступ всем обычным людям, и с более универсальным подходом. Позже компьютерная инженерия позволила разработать компьютеры других поколений.

Первое поколение

Это поколение компьютеров, разработанное с 1940 по 1952 год, машины которого отличались электронной системой вакуумных клапанов и языком программирования, который мог интерпретироваться машиной. Программа, используемая для этих компьютеров, содержала только базовые алгоритмы, которые позволяли машине выполнять простые задачи, являясь самым простым машинным языком всех времен. Запись программы осуществлялась с помощью набора двоичных кодов.

Теперь, если мы сделаем краткий обзор эволюции компьютеров этого первого поколения, то получим следующий список:

• 1938: Первая электромеханическая машина, известная под названием Z1, названная в честь немца Конрада Цузе, где ее создание подверглось критике, так как было сказано, что она предназначена только для использования в войнах, в связи с тем, что она была создана во время Второй мировой войны.
• 1939: Именно в этом году появилась модель Z2, включающая в себя улучшения в удобстве использования, такие как улучшенная система монообработки и простота использования.
• 1941: На самом деле это была первая машина, работавшая на 90% с использованием реле, известная как Z3.
• 1944: В этом году родился ENIAC, первый электронный цифровой компьютер, зафиксированный в компьютерной хронологии, хотя он не был полностью коммерциализированной моделью, поскольку его разработка велась в экспериментальном режиме. Этот огромный компьютер мог занять целый подвал, и хотя он не был программируемым, он был наиболее приближен к реальности, построенный на 18 000 вакуумных трубках, потреблял огромную мощность, а его вес составлял около 30 тонн.
• 1945: Рождение модели Z4, дизайн которой был сфокусирован на решении для документации и расчетов, и которая была полностью коммерциализирована в 1950 году.
• 1949: Оставив в стороне серию “Z”, на свет появился EDVAC – программируемый компьютер, ставший вторым компьютером после Z4, включивший в свою конструкцию архитектуру, которая легла в основу создания современных компьютеров.
• 1951: В этом году UNIVAC I стал первым коммерческим компьютером, поступившим в продажу, хотя, согласно истории, возникли разногласия из-за того, что Mark I был на рынке уже несколько месяцев, но по характеристикам они были очень похожи.
• 1953: Когда необходимость введения данных возросла, были достигнуты большие успехи в электронике, получены перфокарты, оказавшие огромное влияние на промышленную революцию 18 века, где компьютер с названием IBM 701, принадлежал к серии компьютеров номер один на рынке в то время.
• 1954: IBM продолжила постоянное движение вперед, создавая другие модели с важными механизмами и функциями в мире компьютерного управления, чей магнитный диск, также известный как магнитный барабан, обеспечил большую ценность в механизме массивного хранения информации.
• 1955: Завершая первое поколение, ZUSE Z22 был создан Контадом Цузе, где электроника с механизмом вакуумной трубки и машинный язык позволили создать компьютер для более коммерческого использования.

Второе поколение

Это поколение началось в 1955 году, хотя некоторые источники указывают, что оно началось на несколько лет раньше, причем в качестве базового года взят 1952 год, и так до 1964 года. Именно в этом поколении клапаны были заменены электронными транзисторами.

Наряду с этим поколением компьютеров были созданы программируемые системы и языки, известные как Cobol и Fortran, где язык интерпретировался и преобразовывался компьютером в машинный язык. Компьютеры второго поколения отличались меньшими размерами, чем предыдущие, за счет того, что в них было больше электронных деталей, а также за счет того, что они потребляли гораздо меньше электроэнергии.

Ниже перечислены некоторые из наиболее важных событий в истории вычислительной техники и эволюции второго поколения компьютеров:

• 1959: В этом году Морис Уилкс изобрел микропрограммирование, которое представляло собой способ создания алгоритмов и функций в гораздо более простом компьютере, что упростило разработку центральных процессоров.
• 1959: IBM создала механизм отправки данных с использованием перфокарт, преобразовав простой компьютер в компьютер более общего назначения, включая ядро магнитной памяти на 4000 символов, в ходе дальнейших исследований расширенное до 16000 символов.
• 1960: В этом году IBM выпустила первый научный компьютер, основанный на транзисторах и перфокартах, улучшив его предыдущие характеристики, доведя до 60000 десятичных цифр его магнитное ядро, назвав компьютер IBM 1620.
• 1962: Наряду с компьютерной инженерией была создана первая компьютерная игра под названием Spacewar. В том же году компания DEC выпустила первый компьютер, предназначенный для научных разработок в лабораториях.
• 1964: Последним событием этого поколения стало объявление компании IBM, оповестившей мир о своем каталоге компьютеров, каждый из которых имел разную скорость и мощность, поэтому на стоимость влияли эти характеристики.

Третье поколение

Что касается третьего поколения, которое пришлось на период с 1964 по 1971 год, то именно тогда интегральные схемы были включены более глубоко, что резко повлияло на высокую стоимость компьютера, а также на пространство, увеличив вычислительную мощность. Совершенствование языков программирования было еще одной характеристикой, которая была воспринята как эволюция компьютера для своего времени, также появились служебные программы.

Роберт Нойс и Джек Килби посвятили часть своей жизни изобретению интегральных схем, и в последние годы 1950-х годов был сделан вывод, что эта разработка была успешной. Позже Тед Хофф посвятил себя исследованиям в области микропроцессоров. Стоит отметить, что в этом третьем поколении произошло не только усовершенствование компьютерной техники, но и исследователям, таким как Георгий Гамов, удалось сформировать новый код для программирования или кодирования, причем годом окончания исследования был 1960.

После 1960 года была изобретена упаковка маленьких транзисторов вместе с другими электронными деталями для создания единой микросхемы, содержащей усилитель, осциллятор и логический гейт. Это принесло пользу не только компьютерам, ведь эта технология также использовалась для создания радиоприемников, телевизоров и других подобных электрических устройств. IBM также воспользовалась этой эпохой и объявила о своей категории машин с интегральными схемами, назвав их “Edgar Series”.

Четвертое поколение

Четвертое поколение длилось с 1971 по 1981 год, это был наиболее характерный этап эволюции вычислительной техники для электронных компонентов, приведший к появлению интегрированных микропроцессоров вместе с основными элементами компьютеров с единой интегральной схемой. Влияние уменьшения размеров схем позволило создать больше персональных компьютеров.

Такие, с которыми были знакомы наши родители, сначала назывались PC (Personal Computer): Смешение этих технологий также позволило позже разработать технологии LSI (Large Scale Integration) и VLSI (Very Large Scale Integration), которые в более общем смысле позволили получить микрочип с большим набором электронных компонентов.

Микрочипы, используемые в компьютерах этого поколения, имели ту же совместимость и структуру, что и микрочипы, созданные IBM. В ходе этого постоянного развития были изобретены микрокомпьютеры, которые использовались для создания калькуляторов в 1971 году. Эти чипы имели 2300 транзисторов в 4-битном микропроцессоре, который был ограничен максимум 60000 операциями в секунду.

Пятое поколение

Это было последнее поколение компьютеров, начиная с 1981 года и до наших дней. Правда, эта тема открыта для дискуссий, поскольку эксперты считают, что это поколение закончилось с появлением процессоров Pentium. Именно в начале 1982 года многие ученые приняли японский проект по интеграции системы искусственного интеллекта в компьютеры, создав новый компьютер для домашнего и общего пользования.

Предложенный язык программирования был PROLOG234, начинающийся с уровня машинного языка, далее облегчающий обработку, чтобы компьютер мог обрабатывать более одной операции в секунду, известной как фоновая. Этот проект был не вполне осуществим, поскольку в то время получить компьютер с искусственным интеллектом было практически невозможно, однако поколение компьютеров с более совершенным процессором поддерживалось.

С развитием новых технологий детали компьютера уменьшились, появились портативные компьютеры, а также были созданы другие функции, используемые сегодня, например, сенсорные. Это также проявилось в разработке новых телефонных архитектур и интеграции микрокомпьютера в телефонные системы.

Влияние вычислительной техники на общество

Как мы уже видели, на протяжении истории было много технологических достижений, вызванных вычислительной техникой, которые позволили обществу эволюционировать в более гибкий мир для большинства задач.

Начиная с первого момента, когда компьютеры вошли в промышленность, облегчая некоторые административные задачи (1990 год), и некоторое время спустя, с некоторыми передовыми разработками, заменив рабочую силу компьютеризированными машинами, которые выполняли задачи более эффективно и за меньшее время, максимизируя прибыль предпринимателя. Но дело не только в этом, потому что произошло также включение в образовательный сектор, когда университеты должны были включить эти специальности в свои курсы.

А также школы, добавляющие компьютерную грамотность в свои учебные планы. Помимо пользы, которую он принес в сфере коммуникаций, чем многие из нас наслаждаются каждый день, разговаривая с друзьями или родственниками по телефону или с компьютера, ведь теперь Интернет стал каналом, объединяющим людей независимо от границ и расстояний.

Читайте полный курс “Основы информатики”:

Бесплатный онлайн-курс по основам информатики