Как создавался компьютер?

[Antonius_Klenkus]

Двадцать первый век мало кто представляет себе жизнь без компьютера.

Теперь все операции мы проводим только на компьютере. Нам становится страшно подумать о том, что какой-то текст придется писать на бумаге ручкой, ведь мы это можем сделать на компьютере, проверить все ошибки и распечатать на принтере.

У компьютера нет одного «отца», в его создании принимали участие многие люди, это плод коллективного разума, достойное дитя достойнейших представителей рода человеческого!

Вспомнить всех поименно нет возможности, можно только отметить ключевые фигуры и ключевые моменты.

 

• История компьютера тесно связана с попытками облегчить и автоматизировать всевозможные вычисления. Уже в древности появилось простейшее счетное устройство – абак. Затем появились счёты.

• В XVII в. была изобретена логарифмическая линейка – счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел.

• В 1642 г. французский математик и физик Блез Паскаль (Pascal; 1623-1662) сконструировал восьмиразрядную суммирующую машину.

• В 1820 г. француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление.

• В 1812 г. английский математик и изобретатель Чарлз Бэббидж (Babbage; 1791-1871), решив искоренить ошибки из логарифмических таблиц, пришел к идее механических расчетов. В 1833 г. он разработал проект машины для выполнения расчетов. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем.

• В 1833 г. знаменитую дочь знаменитого поэта лорда Байрона – англичанку Аду Лавлейс (Lovelace; 1815-1852) – заинтересовала аналитическая машина Бэббиджа. Она стала первым программистом, создав первую программу для этой вычислительной машины.

• В 1888 г. американский инженер Герман Холлерит (Hollerith; 1860-1929) сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 г. изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Работа, которую пятьсот сотрудников выполняли в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 табуляторах за один месяц.

В 1896 г. Герман Холлерит основал фирму Tabulating Machine Company, которая стала основой для будущей IBM (International Business Machines Corporation) – компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

 

Работа над теоретическим обоснованием компьютера шла двумя параллельными потоками: обоснование аппаратной части и обоснование программной части. Но поскольку компьютер работает с информацией, для начала нужно было разобраться, что это такое – информация?

 

Один из создателей математической теории информации – амер. инженер и математик Шеннон Клод Элвуд (Claude Shannon; 1916–2001) – в 1948 г. опубликовал работу «Математическая теория связи», в которой представил свою унифицированную теорию передачи и обработки информации. По Шеннону, информация включает все виды сообщений, в том числе те, которые передаются по нервным волокнам в живых организмах. Шеннон предложил измерять информацию в математическом смысле, сводя ее к выбору между двумя значениями, или двоичными разрядами, — «да» или «нет» (1 или 0, истина или ложь, есть сигнал или нет сигнала, замкнута цепь или разомкнута).

• В 1944 г. на одном из предприятий IBM в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1». Это был монстр весом около 35 тонн. «Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длиной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо четыре секунды.

• Электромеханические реле работали недостаточно быстро. Поэтому была начата разработка альтернативного варианта – вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 г. была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC. Ее вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 кв. метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал 18 тысяч электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила пять тысяч операций сложения или триста операций умножения в секунду.

• Машина на электронных лампах работала намного быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. И вот в 1947 г. американский физики Джон Бардин (Bardeen; 1908-1991), Уолтер Браттейн (Brattain; 1902-1987) и Уильям Брэдфорд Шокли (Chockley; 1910-1989) предложили использовать изобретенные ими «стабильные переключающие полупроводниковые элементы» – транзисторы (в 1956 г. за это изобретение они получили Нобелевскую премию).

Параллельно с Шенноном американский математик и философ Норберт Винер (Norbert Wiener; 1894-1964) работает над созданием кибернетики и теории искусственного интеллекта.

Кибернетика – это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики – ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики, как самостоятельной науки, связано с созданием в 40-х гг. XX в. ЭВМ, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах – с прогрессом электронной вычислительной техники.

• В 50-е гг. XX в. началось активное внедрение транзисторов в электронной промышленности. Один транзистор способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой объем информации.

• В 1959 г. были изобретены интегральные микросхемы (чипы), в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволяет сократить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Существенно уменьшаются и габариты машин.

• Процесс миниатюризации позволил в 1965 г. американской фирме Digital Equipment выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тыс. долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.

Далее, после процесса изобретения интегральных схем, размеры компьютеров были уменьшены.

• В 1970 г. сотрудник компании Intel Тед Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Этот 8-разрядный микропроцессор, названный 4004, представлял собой «компьютер в одном кристалле». Подобные чипы предложили также Motorola и Zilog. С микропроцессором появляются микрокомпьютеры – компьютеры, способные разместиться на письменном столе пользователя.

В продажу данный процессор поступил только к середине семидесятых годов.

В 1973 году был выпущен микропроцессор Intel-8008, который являлся 8-битовым.

• В 70-е гг. предпринимаются попытки создания персонального компьютера – вычислительной машины, предназначенной для одного – персонального! – пользователя (компании Xerox, Apple). Широкое распространение персональные компьютеры получили с созданием в августе 1981 г. фирмой IBM модели микрокомпьютера IBM PC. Началось победное шествие ПК!..