История обчислювальної техники

Історія обчислювальної техники Сушко Сергей Клайпеда Литва.

Люди навчалися вважати, використовуючи власні пальці. Коли виявилося замало, виникли найпростіші лічильні пристосування. Особливе місце у тому числі зайняв АБАК, що у стародавньому світі широке распространение.

Зробити абак зовсім неважко, досить разлиновать стовпчиками дощечку чи навіть намалювати стовпчики піску. Кожен з шпальт присвоювалося значення розряду чисел: розряд одиниць, десятків, сотень, тисяч. Числа позначалися набором камінчиків, черепашок, гілочок тощо., раскладываемых по різним столбцам — розрядам. Додаючи чи прибираючи з відповідних шпальт ту чи іншу кількість камінчиків, можна було виробляти складання чи віднімання і навіть множення і розподіл як багаторазове складання і віднімання соответственно.

Дуже нагадують абак за принципом дії російські рахунки. Вони замість шпальт — горизонтальні направляючі з кісточками. На Руси рахунками користувалися просто віртуозно. Вони повинні були незамінним інструментом торговців, прикажчиків, чиновників. Із Росії ця проста і корисний прилад проник й у Европу.

Першим механічним рахунковим пристроєм була лічильна машина, побудована 1642 року видатним французьким ученим Блезом Паскалем. Механічний «комп'ютер» Паскаля міг складати і вичитати. «Паскалина» — так називали машину — складалася з набору вертикально встановлених коліс з нанесеними ними цифрами від 0 до 9. За повної обороті колеса воно сцеплялось з сусіднім колесом і повертало його за одне розподіл. Кількість коліс визначало число розрядів — так, двоє коліс дозволяли вважати до 99, три — до 999, а п’ять коліс робили машину «знає» навіть ті великі числа як 99 999. Вважати на «Паскалине» було досить просто.

У 1673 року німецький математик і філософ Готфрід Вільгельм Ляйбніц створив механічне рахункове пристрій, яке лише складывало і вычитало, а й множило і поділяло. Машина Лейбніца була складніше «Паскалины». Числові колеса, сьогодні вже зубчасті, мали зубці дев’яти різних довжин, і обчислення проводилися з допомогою зчеплення коліс. Саме кілька видозмінені колеса Лейбніца стали основою масових рахункових приладів — арифмометрів, якими широко користувалися у ХIХ столітті, а й порівняно недавно наші дідусі та бабусі. Є у історії обчислювальної техніки вчені, чиї прізвища, пов’язані з найбільш значними відкриттями у цій галузі, відомі то навіть нефахівцям. У тому числі англійський математик ХІХ століття Чарльз Бэббидж, якого часто називають «батьком сучасної обчислювальної техніки». У 1823 року Бэббидж почав працювати над своєї обчислювальної машиною, яка з двох частин: вычисляющей і друкуючої. Машина призначалася на допомогу британському морському відомству упорядкування різних морехідних таблиць. Перша, вычисляющая частина машини становила майже завершено до 1833 року, а другу, друкуючу, вдалося довести майже половини, коли перевищили 17 000 фунтів стерлінгів (близько 30 000 доларів). Більше грошей не було, й досвід роботи довелося закрыть.

Хоча машина Бэббиджа не була завершено, її творець висунув ідеї, що й стали основою устрою всіх сучасних комп’ютерів. Бэббидж дійшов висновку — обчислювальну машину повинен мати пристрій для зберігання чисел, виділені на обчислень, і навіть вказівок (команд) машині у тому, що з тими числами робити. Наступні одна одною команди дістали назву «програми» роботи комп’ютера, а пристрій для зберігання інформації назвали «пам'яттю» машини. Проте зберігання чисел навіть разом із програмою — лише півсправи. Головне — машина має робити з тими числами вказаних у програмі операції. Бэббидж зрозумів, що задля цього в машині може бути спеціальний обчислювальний блок — процесор. Саме з такому принципу й влаштовані сучасні компьютеры.

Наукові ідеї Бэббиджа захопили дочка знаменитого англійського поета лорда Джорджа Байрона — графиню Аду Августу Лавлейс. Тоді не було таких понять, як програмування для ЕОМ, але з тих щонайменше Аду Лавлейс з права вважають першою у світі програмістом — так тепер називаються людей, здатних «пояснити» зрозумілою машині мові неї покладено. Річ у тім, що Бэббидж не залишив жодного повний опис винайденому їм машини. Це один з учнів художника у статті французькою. Ада Лавлейс перевела в англійський, додавши власні програми, якими машина міг би проводити складні математичні розрахунки. Через війну початковий обсяг статті виріс утричі, а Бэббидж отримав таку можливість продемонструвати міць своєї машини. Багатьма поняттями, уведеними Адою Лавлейс в описах тих перших у світі програм, широко користуються сучасні програмісти. У честь першої у світі програміста названо одне із найбільш сучасних американських і скоєних мов комп’ютерного програмування — АДА.

Новинки техніки сучасності виявилися нерозривно пов’язані з електрикою. Невдовзі по появи електронних ламп, в 1918 року радянський учений М.А.Бонч-Бруевич винайшов ламповий тригер — електронне пристрій, здатне запам’ятовувати електричні сигнали. За принципом дії тригер нагадує гойдалки з засувками, установлених у верхніх точках качання. Досягнуть гойдалки однієї верхньої точки — спрацює засувка, хитання зупиниться, й у усталеному стані є підстави скільки завгодно довго. Відкриється засувка — хитання відновиться до інший верхньої точки, тут також спрацює засувка, знову зупинка, й дуже — скільки завгодно разів. З того, де виявляться гойдалки кілька днів після їх установки у відомому становищі, можна судити, відкривали засувку чи ні. Гойдалки хіба що запам’ятовують відкривання засувки — ще й електронний тригер запам’ятовує, надходив нею електричний сигнал чи нет.

Один тригер, запам’ятовуючи один сигнал, дозволяє вважати лише до одного, але вже настав кілька тригерів розширюють обчислювальні можливості. Якщо тепер придумати спосіб реєстрації з допомогою групи тригерів як одиничних сигналів, а й їхні десятків, сотень, тисяч — з’являється можливість застосувати цей спосіб в електронно-обчислювальної машині. 5 липня 1943 року вчені Пенсільванського університету у США підписують контракт, відповідно до якої створюють першим у світі електронний комп’ютер, відомий під назвою ЭНИАК. Не значуще російською назва походить від скорочення досить довгого англійського найменування — «електронний цифровий комп’ютер». 15 лютого 1946 року ЭНИАК офіційно запровадили строй.

Перші комп’ютери це вважали на тисячі разів швидше механічних рахункових машин, але дуже громіздкими. ЕОМ займала приміщення розміром 9×15 м, важила близько тридцяти тонн і споживала 150 кіловатів на годину. У такій ЕОМ було близько 18 тисяч електронних ламп.

Друге покоління електронних комп’ютерів зобов’язане своєю появою найважливішим винаходу електроніки сучасності - транзисторові. Мініатюрний напівпровідниковий прилад дозволив різко зменшити габарити комп’ютерів, і знизити споживану потужність. Швидкість комп’ютерів зросла мільйон операцій на секунду.

У в сотні разів скоротити кількість електронних елементів в комп’ютері дозволило винахід в 1950 року інтегральних мікросхем — напівпровідникових кристалів, що містять велику кількість з'єднаних між собою транзисторів та інших елементів. ЕОМ третього покоління на інтегральних мікросхемах з’явилися торік у 1964 году.

У червні 1971 року вперше розроблена дуже непроста універсальна інтегральна мікросхема, названа мікропроцесором — найважливішим елементом комп’ютерів четвертого поколения.