История развития вычислительной техники презентация

Первые шаги в развитии счетных устройств
Древнейшим счетным инструментом была рука человека.
Следующим шагом в развитии счета стало использование камешков или других предметов, а для запоминания чисел - зарубок на костях животных, узелков на веревках.
К V веку до н.э. широкое распространение в Египте, Греции, Риме получил АБАК. Он представлял собой доску с желобками, в которых по позиционному принципу размещали какие-нибудь предметы - камешки, косточки.

Мухаммед бен Муса ал-Хорезм
Приблизительно в 850 году н.э. арабский ученый математик Мухаммед бен Муса ал-Хорезм (из города Хорезма на реке Аму-Дарья) написал книгу об общих правилах решения арифметических задач при помощи уравнений. Она называлась "Китаб ал-Джебр". Эта книга дала имя науке алгебре. Очень большую роль сыграла еще одна книга ал-Хорезми, в которой он подробно описал индийскую арифметику. Триста лет спустя (в 1120 году) эту книгу перевели на латинский язык, и она стала первым учебником "индийской" (то есть нашей современной) арифметики для всех европейских городов.
Мухаммеду бен Муса ал-Хорезму мы обязаны появлению термина "алгоритм".

Механические счетные устройства
В 1614 году шотландский математик Джон Непер (John Naiper, 1550-1617) изобрел таблицы логарифмов.
Принцип их заключается в том, что каждому числу соответствует специальное число - логарифм - показатель степени, в которую нужно возвести число (основание логарифма), чтобы получить заданное число. Таким способом можно выразить любое число. Логарифмы очень упрощают деление и умножение. Для умножения двух чисел достаточно сложить их логарифмы.
Непер предложил в 1617 году другой (не логарифмический) способ перемножения чисел. Инструмент, получивший название палочки (или костяшки) Непера, состоял из тонких пластин, или блоков.

Счетное устройство Паскаля
В 1642 г. французский математик Блез Паскаль (Blaise Pascal, 1623-1662) сконструировал счетное устройство, чтобы облегчить труд своего отца - налогового инспектора. Это устройство позволяло суммировать десятичные числа. Внешне оно представляло собой ящик с многочисленными шестеренками.

«Ступенчатый вычислитель» Лейбница
В 1673 г. немецкий философ, математик, физик Готфрид Вильгельм Лейбниц (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646-1716) создал "ступенчатый вычислитель" - счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни, при этом использовалась двоичная система счисления.
Машина являлась прототипом арифмометра, использующегося с 1820 года до 60-х годов ХХ века.
В 1703 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц написал трактат "Expication de l'Arithmetique Binary" - об использовании двоичной системы счисления в вычислительных машинах. Первые его работы по двоичной арифметике относятся к 1679 году.

Счетные устройства 19 века
В 1804 г. французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар (Joseph-Marie Jacquard, 1752-1834) придумал способ автоматического контроля за нитью при работе на ткацком станке. Способ заключался в использовании специальных карточек с просверленными в нужных местах (в зависимости от узора, который предполагалось нанести на ткань) отверстиями. Таким образом, он сконструировал прядильную машину, работу которой можно было программировать с помощью специальных карт .

Механический калькулятор
Бурное развитие механических калькуляторов привело к тому, что к 1890 году добавился ряд полезных функций:
запоминание промежуточных результатов с использованием их в последующих операциях,
печать результата и т.п.
Чарльз Ксавьер Томас (1785-1870) в 1820г. создал первый механический калькулятор, который мог не только складывать и умножать, но и вычитать и делить.
Создание недорогих, надежных машин позволило использовать эти машины для коммерческих целей и научных расчетов.

Чарлз Беббидж
В 1822г. английский математик Чарлз Бэббидж (Charles Babbage, 1792-1871) выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей:
арифметическое устройство,
устройство управления,
устройства ввода и печати.
Однако полностью осуществить свой проект ему не удалось, главным образом из-за недостаточного развития техники в то время.

«Разностная машина» Беббиджа
Первая спроектированная Беббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Она высчитывала таблицы логарифмов и заносила результаты на металлическую пластину.
Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шестицифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы.
Разностная машина, сконструированная по записям Бэббиджа через сто лет после его смерти.

Первый программист –
Ада Лавлейс
Одновременно с английским ученым работала леди Ада Лавлейс(Ada Byron, Countess of Lovelace, 1815-1852), дочь великого поэта Байрона.
Она разработала первые программы для машины, заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.
Программы, написанные Адой Лавлейс, никогда не отлаживались и не работали, однако ряд высказанных Лавлейс в 1843 г. общих положений (принцип экономии рабочих ячеек, связь рекуррентных формул с циклическими процессами вычислений и др.) сохранил свое принципиальное значение и для современного программирования, а её определение "цикла" почти дословно совпадает с приводящимся в современных учебниках программирования.

Электрический телеграф создали в 1837 году английские изобретатели Уильям Кук и Чарлз Уитстон.
Американский художник Сэмюэл Морзе изобрел новый телеграфный код. Он разработал для каждой буквы знаки из точек и тире.
В 1876г.Александр Грэхэм Белл, шотландец из Бостона (штат Массачусетс, США), совместно с Томасом Уитсоном сконструировали прибор, состоявший из передатчика (микрофона) и приемника (динамика). Микрофон превращал звуки голоса в переменный ток. Ток по проводам поступал в динамик другого аппарата, где сигналы вновь превращались в звуки голоса. Так появился телефон.
Томас Эдисон в 1880г начал коммерческий выпуск безопасных лампочек.

Булева алгебра
В 1847 г. английский математик Джордж Буль (George Boole, 1815-1864) опубликовал работу "Математический анализ логики". Так появился новый раздел математики. Его назвали Булева алгебра. Каждая величина в ней может принимать только одно из двух значений: истина или ложь, 1 или 0. Эта алгебра очень пригодилась создателям современных компьютеров. Ведь компьютер понимает только два символа: 0 и 1.

Перфокарта
В 1884 г.Американский инженер Герман Холлерит (Herman Hillerith, 1860-1929) взял патент "на машину для переписи населения» (статистический табулятор). Изобретение включало перфокарту и сортировальную машину.
Идея наносить данные на перфокарты и затем считывать и обрабатывать их автоматически принадлежала Джону Биллингсу, а ее техническое решение принадлежит Герману Холлериту.
Табулятор принимал карточки размером с долларовую бумажку. На карточках имелось 240 позиций (12 рядов по 20 позиций). При считывании информации с перфокарт 240 игл пронизывали эти карты. Там, где игла попадала в отверстие, она замыкала электрический контакт, в результате чего увеличивалось на единицу значение в соответствующем счетчике.
Разработанная Холеритом 80-колонная перфокарта не претерпела существенных изменений и в качестве носителя информации использовалась в первых трех поколениях компьютеров.

Клавиатура «QWERTY»
В 1867 году американский издатель и политик Кристофер Шоулз (1819-1890) вместе со своим другом Карлом Глидденом изобрели счетную машинку, которую затем преобразовали в пишущую. Шоулз создал около 30 машинок и разработал клавиатуру, аналогичную современной (с раскладкой QWERTY). Кстати, клавишу Shift добавили только в 1878 году, до того заглавные буквы располагались на клавиатуре отдельно.
В 1936 году Август Дворак, неудовлетворенный QWERTY, придумывает собственную, более эргономичную раскладку, но популярность детища Кристофера Шоулза оказалась к тому времени уже столь велика, что, несмотря на достоинства, раскладка Дворака не получает распространения.

«Машина Тьюринга»
В 1936г. американский математик А.Тьюринг (статья "О вычислительных числах") и независимо от него американский математик и логик Э.Пост (уроженец Польши) выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины.
"Машина Тьюринга" - гипотетический универсальный преобразователь дискретной информации, теоретическая вычислительная система.
Тьюринг и Пост показали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности ее алгоритмизации с учетом выполняемых ими операций.

В 1941 году Конрад Цузе построил первый в мире действующий релейный двоичный компьютер Z3 с программным управлением.
Конрад Цузе запатентовал способ автоматических вычислений.

ПОКОЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО- ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Первое поколение ЭВМ
(1942-1958)
Элементная база - электронные лампы
Инженер подключает кабели, при помощи которых осуществлялось программирование машины ENIAC.

ЭВМ ENIAC
В 1942 году американский физик Джон Моучли (John Mauchly) (1907-1980), представил проект вычислительной машины. В работе над проектом ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и калькулятор) под руководством Джона Моучли и Джона Эккерта (John Presper Eckert) участвовало 200 человек. Весной 1945 года ЭВМ была построена, а в феврале 1946 года рассекречена. ENIAC, содержащий 178468 электронных ламп шести различных типов, 7200 кристалических диодов, 4100 магнитных элементов, занимавший площадь в 300 кв.метра, в 1000 раз превосходил по быстродействию релейные вычислительные машины.
Компьютер прожил девять лет и последний раз был включен в 1955 году.

В течение 1943 году в Лондоне была построена машина Colossus на 1500 электронных лампах. Разработчики машины - М.Ньюмен и Т.Ф.Флауэрс.
Хотя и ENIAC, и Colossus работали на электронных лампах, они по существу копировали электромеханические машины: новое содержание (электроника) было втиснуто в старую форму (структуру доэлектронных машин).

Mark-1
В 1937 году гарвардский математик Говард Эйкен (Howard Aiken) предложил проект создания большой счетной машины. Спонсировал работу президент компании IBM Томас Уотсон (Tomas Watson), который вложил в нее 500 тыс.$. Проектирование Mark-1 началось в 1939 году, строило этот компьютер нью-йоркское предприятие IBM. Компьютер содержал около 750 тыс. деталей, 3304 реле и более 800 км проводов.
В 1944 году готовая машина была официально передана Гарвардскому университету.
В 1944 году американский инженер Джон Эккерт (John Presper Eckert) впервые выдвинул концепцию хранимой в памяти компьютера программы.

Mark-2
Говард Эйкен, который располагал интеллектуальными ресурсами Гарварда и работоспособной машиной Mark-1, получил несколько заказов от военных. Так следующая модель - Mark-2 была заказана управлением вооружения ВМФ США. Проектирование началось в 1945 году, а постройка закончилась в 1947 году. Mark-2 представляла собой первую многозадачную машину - наличие нескольких шин позволяло одновременно передавать из одной части компьютера в другую несколько чисел.

Джон фон Нейман
В 1946 году Джон фон Нейман на основе критического анализа конструкции ENIAC предложил ряд новых идей организации ЭВМ, в том числе концепцию хранимой программы, т.е. хранения программы в запоминающем устройстве.
В результате реализации идей фон Неймана была создана архитектура ЭВМ, во многих чертах сохранившаяся до настоящего времени.

Первый компилятор. 1951 г.
Офицер ВМФ США и руководитель группы программистов, в то время капитан (в дальнейшем единственная женщина в ВМФ - адмирал) Грейс Хоппер (Grace Hopper) разработала первую транслирующую программу, которую она назвала компилятором (фирма Remington Rand). Эта программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме.

В 1952г. началась опытная эксплуатация отечественного компьютера БЭСМ-1.
В СССР в 1952-1953 годах А.А.Ляпунов разработал операторный метод программирования операторное программирование), а в 1953-1954 годах Л.В.Канторович - концепцию крупноблочного программирования.

В 1953г. выпущена первая серийная отечественная вычислительная машина Стрела.

Второе поколение ЭВМ
(1955-1965)
Элементная база – транзисторы (полупроводники)
"Традис", выпущенный в 1955г. - первый транзисторный компьютер фирмы "Белл телефон лабораторис" - содержал 800 транзисторов, каждый из которых был заключен в отдельный корпус.

1959 г. Под руководством С.А. Лебедева создана машина БЭСМ-2 производительностью 10 тыс. опер./с. С ее применением связаны расчеты запусков космических ракет и первых в мире искусственных спутников Земли.
1959 г. Создана машина М-20, ее главный конструктором был С.А. Лебедев. Для своего времени это одна из самых быстродействующих в мире (20 тыс. опер./с.) машин. На ней было решено большинство теоретических и прикладных задач, связанных с развитием самых передовых областей науки и техники того времени. На основе М-20 была создана уникальная многопроцессорная М-40 — самая быстродействующая ЭВМ того времени в мире (40 тыс. опер./с.). На смену М-20 пришли полупроводниковые БЭСМ-4 и М-220 (200 тыс. опер./с.).

Первая «мышь»
В 1964г. сотрудник Стэнфордского исследовательского центра
Дуглас Энгельбарт (Douglas (Doug) Engelbart) продемонстрировал работу первой мыши.

Третье поколение ЭВМ
(1964-1971)
Элементная база – интегральные схемы
В 1964г фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью.
В 1958г. Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor независимо друг от друга изобретают интегральную схему.

В 1967г. под руководством С.А.Лебедева и В.М.Мельникова в ИТМ и ВТ создана быстродействующая вычислительная машина БЭСМ-6.
За ним последовал "Эльбрус" — ЭВМ нового типа, производительностью 10 млн. опер./с.

БИС
1968г. в США фирма "Барроуз" выпустила первую быстродействующую ЭВМ на БИСах (больших интегральных схемах) - В2500 и В3500.

PASCAL
В 1968-1970 годах профессор Никлаус Вирт создал в Цюрихском политехническом университете язык PASCAL.

Четвертое поколение ЭВМ
(1964-1971)
Элементная база – микропроцессоры
В 1971г. фирмой Intel (США) создан первый микропроцессор (МП) - программируемое логическое устройство, изготовленное по технологии СБИС.
Автором микропроцессора Intel-4004 - многокристальной схемы, содержащей все основные компоненты центрального процессора, являлся Эдвард Хофф.
Процессор 4004 был 4-битный и мог выполнять 60 тыс. операций в секунду.

1973г. фирма IBM (International Business Machines Corporation) сконструировала первый жёсткий диск типа "винчестер".
1974 г. фирма Intel разработала первый универсальный восьмиразрядный микропроцессор 8080 с 4500 транзисторами.

Первый массовый ПК
Altair оказался первым массовым ПК, положившим, по существу, начало целой индустрии. В комплект входили процессор, 256-байтный модуль памяти, системная шина и некоторые другие мелочи.
Эдвард Робертс из фирмы MITS построил первый персональный компьютер Altair на новом чипе от Intel - 8080.

Apple
В 1976г. молодые американцы Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров "Apple" ("Яблоко").
Apple-1 с этого неуклюжего ящичка начинался путь к звездам. Продавался Apple-1 по весьма интересной цене - 666,66 доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.
Apple-2 представлял собой достаточно дорогой (1300$ без монитора и кассетного магнитофона) компьютер, но был выполнен на невиданном дотоле техническом уровне. Эта была машина для пользователей. Она содержала процессор 6502 и минимальное число микросхем (расположенных на одной печатной плате), зашитое в ПЗУ программное обеспечение - ограниченную операционную систему и Basic, 4 Кбайт ОЗУ, два игровых электронных пульта, интерфейс для подсоединения к кассетному магнитофону и систему цветной графики для работы с цветным монитором или обычным телевизором.

TRS-80, с процессором Z-80, состоял из четырех модулей - 12-дюймового монитора, системного блока с интегрированной клавиатурой, блока питания и кассетного магнитофона Radio Shack CTR-41. Компьютер поставлялся с зашитым в ПЗУ Basic Level и двумя кассетами, одна из которых содержала игровые программы.
PET (Personal Electronic Transactor) фирмы Commodore принадлежал к немногочисленным компьютерам, объединившим в одном модуле системный блок, монитор, накопители и клавиатуру. РЕТ содержал процессор 6502, 14 Кбайт ПЗУ с Basic и операционной системой, 4 Кбайт ОЗУ, 9-дюймовый монитор и кассетный магнитофон. Этот компьютер считался идеальным решением для преподавателей и учащихся при цене 595$.