История компьютера: от калькулятора до кубитов

Первый ПК в мире

Стоит отметить, что персональный компьютер впервые был создан Пьером Перрото. Именно он начал использовать этот термин после создания Programma 101. Что касательно его выпуска, то этим занималась компания Olivetti.

Programma 101

Цена на это творение составила 3 тысячи 200 долларов, при этом было продано 44 тысячи компьютеров. Интересно то, что десяток таких машин приобрела NASA, для того чтобы произвести вычисления связанные с посадкой на луну в 1969 году. Кроме того, сеть ABC занималась прогнозированием выборов с помощью данного компьютера в 1968 году. Также и американская армия решила использовать технологии во время военной операции во Вьетнаме. Кроме того, этот компьютер использовался для других целей.

Первый частный компьютер массового производства за рубежом

Был такой достаточно интересный журнал «Популярная электроника», так вот там впервые появилась статья в 1975 году об Altair 8800. Сразу после того, как этот компьютер заявил о себе, производитель MITS, получил множество заказов. Компьютер имел 256 байт памяти, впоследствии можно было расширить до 64килобит. Также имелась шина стандарта «С-100». Стоит отметить, что она активно использовалась в компьютерах той эпохи.

Altair 8800

Цена такого компьютера начиналась от 397 долларов. И тут начинались трудности, его нужно было самостоятельно паять, и потом осваивать программирование без клавиатуры и монитора. Программа писалась с помощью нулей и единиц, щелкая тумблерами на передней панели пк.

А уже в 1976 году Apple показали свой компьютер, который был создан вручную Стивом Джобсом и Стивом Возняком, этот компьютер считается первым из ПК, который поставлялся в готов виде.

Apple 1

У данного компьютера цена была действительно дьявольская — 666, 66 баксов, но оно того стоило, ведь данный ПК не нужно было собирать из кучи деталей как конкурентные компьютеры, год спустя цена снизилась до 475 долларов. Спустя время Apple выпустили дополнительную плату за 75 баксов, благодаря которой можно было записывать данные на кассетный магнитофон.

История развития компьютерной техники

Потребность в хранении, преобразовании и передачи информации у человека появилась значительно раньше, чем был создан телеграфный аппарат, первая телефонная станция и электронная вычислительная машина (ЭВМ). Фактически весь опыт, все знания, накопленные человечеством, так или иначе, способствовали появлению вычислительной техники. История создания ЭВМ — общее название электронных машин для выполнения вычислений — начинается далеко в прошлом и связана с развитием практически всех сторон жизни и деятельности человека. Сколько существует человеческая цивилизация, столько времени используется определенная автоматизация вычислений.

История развития компьютерной техники насчитывает около пяти десятилетий. За это время сменилось несколько поколений ЭВМ. Каждое следующее поколение отличалось новыми элементами (электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы), технология изготовления которых была принципиально иной. В настоящее время существует общепринятая классификация поколений ЭВМ:

Первое поколение (1946 — начало 50-х гг.). Элементная база — электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.
Второе поколение (конец 50-х — начало 60-х гг.). Элементная база — полупроводниковые элементы. Улучшились по сравнению с ЭВМ предыдущего поколения практически все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.
3-е поколение (конец 60-х — конец 70-х). Элементная база — интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Доступ с удаленных терминалов.
Четвёртое поколение (с середины 70-х — конец 80-х). Элементная база — микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшились технические характеристики. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития: мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью, создание дешевых микроЭВМ.
Пятое поколение (с середины 80-х гг.). Началась разработка интеллектуальных компьютеров, которая пока не увенчалась успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий.

Вместе со сменой поколений ЭВМ менялся и характер их использования. Если сначала они создавались и использовались в основном для решения вычислительных задач, то в дальнейшем сфера их применения расширилась. Сюда можно отнести обработку информации, автоматизацию управления производственно-технологическими и научными процессами и многое другое.

1956 год: IBM 305 RAMAC

IBM 305 RAMAC примечателен не мощностью, не миниатюризацией или своими транзисторами, он отметился в истории как первый компьютер, использующий жёсткий диск для хранения информации. Диски были огромными, 60 см в диметре. Каждое отделение хранилища, носящее название IBM 350 Disk Storage System, оснащалось 50-ю дисками ёмкостью 5 миллионов 7-битных слов, что эквивалентно 5 Мбайтам. Для выбора нужного диска и последующего чтения, две головки на кронштейнах перемещались в вертикальной плоскости. Диски вращались на скорости 1200 об/мин, а скорость передачи данных при чтении достигала 52,8 Кбит/с.

Первые продажи

Благодаря внедрению микропроцессора, разработка новых PC стала занимать все меньше времени. Компания IBM в далеком 1974 собиралась продвинуть на рынок устройство, вот только продаж практически не было. В ЭВМ этого производителя были установлены кассеты, используемые для хранения данных, поэтому цена на самый первый компьютер в мире была впечатляющая – 10 тыс. долларов. Позволить себе такую роскошь могли единицы.

IBM 5100 был способен выполнять некоторые программы, его память составляла 64 Кб. Кассеты напоминали известные нам аудио кассеты. Понятно, что на уровень продаж влияла не только высокая стоимость, но и примитивный и слабо продуманный интерфейс. Хотя все-таки были люди, которые нашли деньги на его покупку, тем самым, начав новую эпоху в истории мирового рынка – продажа ПК.

1998 год: Apple iMac

Для компании Apple 1990-е оказались сложным временем. Её доля на рынке уменьшалась, потери росли, а операционная система Mac OS устарела по сравнению с Windows 95, которая произвела революцию в мире PC. Но в 1997 году в Apple вернулся Стив Джобс (Steve Jobs) и всё изменил. Первое, что было необходимо, получить существенные инвестиции. Денежные вливания осуществил заклятый враг Apple – компания Microsoft, которая также согласилась создать пакет Office для Mac. В августе 1998 года Стив Джобс представил миру iMac, напоминающий первый Macintosh 1984 года. Конструкция «всё-в-одном» скрывала большую часть кабелей и шнуров, а прозрачный корпус радикально отличался от тогда ещё стандартных корпусов PC. Первый iMac оснащался быстрым процессором G3, сетевым контроллером 100 Мбит/с, большим дисплеем высокого разрешения, быстрым CD-приводом, разъёмами USB, к тому же инженеры отказались от дискет. Смелый дизайн в паре с мощным «железом» обеспечил iMac незамедлительный успех. За первые пять месяцев было продано не менее 800 000 штук. Этот успех восстановил доверие пользователей к Apple. Остальное — история.

Электронные логические операции

Электронные логические операции представляют собой базовые манипуляции с электрическими сигналами, которые используются в компьютерных системах для обработки данных. Они основаны на принципе работы электрических компонентов, таких как транзисторы. В первом поколении компьютеров эти операции выполнялись с использованием ламповых элементов.

Есть три основных логических операции, которые используются в компьютерах:

Операция	Описание	Символ
И	Логическое умножение. Результирующий сигнал будет высоким только в том случае, если оба входных сигнала также являются высокими.	∧
ИЛИ	Логическое сложение. Результирующий сигнал будет высоким, если хотя бы один из входных сигналов является высоким.	∨
НЕ	Отрицание. Результирующий сигнал будет противоположным по отношению к входному сигналу.	¬

С помощью этих логических операций можно выполнять широкий спектр задач в компьютерных системах, включая сравнение, управление ветвлением, арифметические операции и многое другое.

Важно отметить, что данная статья описывает электронные логические операции в контексте первого поколения компьютеров. С появлением новых технологий и развитием компьютерных систем, применяемые методы и компоненты могут изменяться

Первый компьютер в Советском союзе

Стоит отметить, что Советский союз не собирался отставать от США и Запада в целом, поэтому создавалась своя ЭВМ. Благодаря активной работе была создана так называемая «МЭСМ». Запуск данной машины осуществился только в 1950 году. В данной машине применялось около 6000 лампочек, она занимала практически 60 квадратных метров и потребляла 25 киловатт.

МЭСМ

Данная машина имела возможность выполнять до 3 тысяч вычислений в секунду. Что касательно данной машины, то изначально она использовалась для сложнейших вычислительных действий, позже в качестве учебного пособия, а уже в 1959 году ее полностью разобрали.

Спустя два года после создания МЭСМ (малая электронная счетная машина), появилась еще одна машина БЭСМ (большая электронная счетная машина). В данном случае использовалось уже около 5000 ламп, что касательно количества операций в секунду, то этот показатель вырос до 10 000.

БЭСМ

2007 год: Asus Eee PC

В начале 2000-х Microsoft, Intel и некоторые другие производители пытались найти победную формулу миниатюрного компьютера. После Tablet PC были слишком медленные Ultra Mobile PC (UMPC) от Microsoft и Mobile Internet Device (MID) от Intel, успехом они не пользовались и в технологическом плане вели в тупик. Однако разработка Intel MID побудила компанию к созданию процессора Atom, который позволил Asus разработать свой Eee PC. Эти семи- и десятидюймовые устройства дали ход новой категории маленьких доступных лёгких портативных компьютеров, известных как нетбуки. Всего за несколько месяцев, нетбуки произвели революцию на рынке ноутбуков. Ни один производитель PC не хотел упускать шанс, что привело к изобилию моделей. В 2008 году на долю нетбуков приходилось примерно 40% всех проданных ноутбуков. Однако успех был недолгим, их начали вытеснять планшеты. На сегодняшний день нетбуки занимают совершенно незначительную долю рынка.

Компьютерное поколение

После Второй Мировой Войны началась главная «ступень» развития IT. Наступило мирное время, когда люди смогли изучить интегральные схемы, а также производить различные механизмы без спешки. В этот период в свет вышли несколько компьютерных поколений.

Первая ступень

История развития вычислительной техники современного типа началась с ламповых компьютеров. Основаны они на архитектуре фон Неймана. Малая экспериментальная машина создана в Манчестерском университете в 1948.

В «мирном режиме» ученые произвели:

Марк 1;
EDSAC;
EDVAC.

Это – «Евы» современной архитектуры ПК. В Европе к первому поколению относят Z4, в СССР – МЭСМ.

Серийный выпуск компьютеров в Советском Союзе начался с 1953 – с ЭВМ «Стрела». В 1954 IBM представила IBM 360, которая быстро набрала популярность. Этот «модельный ряд» выпускался в 2 000 экземплярах.

В 1955 появилось понятие микропрограммирования. В 1956 IBM продает устройство для хранения – магнитные ленты, основанные на дисках – RAMAC. Устройство могло хранить до 5 МБ данных.

Второе поколение

Началось с изобретения транзистора. IBM представили IBM 650 на лампах. Но размер устройства достигал письменного стола. Доступны такие устройства были только для работы крупных организаций из-за своей стоимости.

Далее популярностью пользовались следующие «девайсы»:

IBM 7090;
IBM 1401 – задействовала перфокарточный ввод;
IBM 1620 – на перфолентах, позже – на перфокартах;
PDP-1 от DEC в 1960;
B5000 от Burroughs Corporation со стековой архитектурой и дескрипторами;
Atlas – с виртуальной памятью на основе подкачке страниц и конвейерным выполнением инструкций.

В этот же период началось развитие языков программирования высокого уровня. Они помогали прямо задавать цели ПО и применяются по сей день.

Третье поколение

Начало – в 1960. Это – период бурного роста ПК. Началось все с изобретения интегральной схемы. В 1964 мир увидел мейнфрейм IBM/360. Аналогом в СССР послужили устройства типа ЕС ЭВМ.

Вместе с третьим поколением выпускалось второе. Это происходило до 1970.

Четвертое поколение

Информация уже передавалась через шину данных с достойной тактовой частотой. В 1970-е появилось 4 поколение компьютерных устройств. Началось все с создания центрального процессора на одном кристалле. Так появились микропроцессоры от Intel.

Стив Возняк, работающий в Apple, придумал первый домашний ПК. Он получил массовое производство.

Пятое поколение

Датируется 1992 годом. Можно назвать это «современным движением». Техника для вычисления была основана на сверхсложных микропроцессорах, включающих в себя параллельно-векторную структуру. Она подходит для выполнения огромного количества команд одновременно. Технику такого типа, предназначенную для широкого применения, задействуют для быстрой и точной обработки данных, создания эффективно функционирующих сетей.

Шестое поколение

Сейчас все еще актуально развитие вычислительных техник. Но теперь набора элементарных математических функций для удовлетворения потребностей населения мало.

Шестое поколение ЭВМ началось примерно с 2013. Представлены оптоэлектронными и электронными устройствами. Включают в себя тысячи микропроцессоров. Они обладают массовым параллелизмом, а также моделирующей архитектурой нейронных биологических систем.

Этапы становления истории ЭВМ, состоящей как из больших шагов, так и мелких открытий, позволили подойти к внедрению искусственного интеллекта. Сейчас можно сделать вывод о том, что IT-сфера стремительно развивается. Она начинает использовать биоданные и совершенные технологии программирования, чтобы облегчать жизнь компаниям и рядовым гражданам.

История развития вычислительной техники в наши времена привела к созданию практически совершенных цифровых машин. И пока неизвестно, что будет дальше. Но разработчики стараются производить «девайсы», которые требовали бы минимального вмешательства человека в процесс работы.

Также вам может быть интересна статья «Электронно-вычислительная техника: с чего все началось.

1965 год: DEC PDP-8

В 1965 году, компания DEC сделала новый прорыв, представив компьютер PDP-8. Этот миникомпьютер был значительно дешевле своего предшественника и не превышал размеров домашнего холодильника. На момент премьеры PDP-8 стоил $18000 – это всего одна пятая от стоимости популярного на то время мейнфрейма IBM System/360. Более низкая производительность компенсировалась поддержкой большого количества периферийных устройств. С коммерческой точки зрения, это был огромный успех. Корпорация DEC продала 50000 штук PDP-8, и, по сути, он явился первым компьютером для массового рынка.

1981 год: Osborne 1

Компьютеры становились более компактными и доступными, естественно возникла идея сделать их портативными. Osborne 1 был первым портативным компьютером на рынке. Его создатель Адам Осборн (Adam Osborne) использовал процессор Zilog Z-80 4 МГц – это более быстрый и дешёвый клон Intel 8080. Но, как и в случае с Apple Macintosh, на Osborne 1 сильно повлияли авангардные идеи Xerox. В 1976 году Xerox создала Notetaker – портативный прототип PC, который по аналогии с Alto на рынок так и не вышел. Сравнивая Osborne 1 с современными ноутбуками, на лице невольно возникает улыбка, поскольку система оснащалась 5-дюймовым монохромным дисплеем, весила более десяти килограмм и не имела аккумулятора.

Перфокарты

Известные миру ученые старались изобретать различные приспособления для облегчения подсчетов в той или иной степени. Соответствующая задача оказалась не слишком простой в реализации. Она часто требовала огромного количества времени и ресурсов.

С развитием уровня технологий начали возникать совершенно новые счетные приспособления. В 1804 Мари Жаккар создал ткацкий станок, узор на котором определяли при помощи перфокарт. Их замена не требовала корректировок в механике станка. Это стало основой прогресса в формировании программирования.

В 1832 Семен Корсаков задействовал перфокарты в интеллектуальных машинах. Они применялись для информационного поиска. Эти машины стали прообразами нынешних баз данных и экспертных систем.

В 1838 Бэрридж начал разработку аналитической машины. В 1890 Бюро Переписи Америки стало использовать механизмы сортировки (табуляторы) и перфокарты Холлерита для обработки данных переписи, задействованной для мандатов. В итоге компания Холлерита стала основой известной IBM.

Компьютерные решения, известные по сей день, долгое время основывались на перфокартах. Эти приспособления применялись примерно до 1970 с завидной регулярностью.

Гарвардский Марк-1

Марк-1 был запущен в 1944 году Марк-1 управлялся при помощи реле. В каждом реле имелся контакт, прикрепленный к точке опоры. Пружина на одном из его концов сохраняла контакт открытым. Когда электрический ток проходил по обмотке, намагниченный стержень притягивал контакт, замыкая электрическую цепь. Электрический ток устремлялся по пути, показанному стрелкой.

Сравнительные размеры и скоростиЭНИАК по многим параметрам превосходил Марк-1, но не мог идти ни в какое сравнение с Крэй-1, суперкомпьютером, выпущенным в 1975 году. На иллюстрации внизу даны сравнительные размеры и вычислительные возможности этих компьютеров, изображенных в виде коробок.

Светокопирование ЭЦИиККомпьютер располагался вдоль трех стен просторного помещения с отсеками для различных функций. Каждый раз, когда программисты изменяли программу, им приходилось переделывать монтажную схему.

Крэй-1

Крэй-1 стал первым суперкомпьютером, более мощным и скоростным, чем компьютеры предшествующего поколения. Ранние компьютеры работали на вакуумных радиолампах, транзисторах, или интегральных схемах (ИС), работа же суперкомпьютера зависела от схем интеграции сверхвысокого уровня.

1982 год: Commodore 64

Через пять лет после выхода PET компания Commodore выпустила на рынок компьютер, оставивший неизгладимое впечатление: Commodore 64 или C64. 8-битный символ 1980-х был выполнен в форме достаточно толстой клавиатуры, в которую были интегрированы все основные компоненты. Он работал на процессоре MOS 6510 с частотой приблизительно 1 МГц. Новый чип являлся улучшенной версией MOS 6502 и мог работать с 64 Кбайтами оперативной памяти. Commodore 64 также мог похвастаться очень хорошими графическими и звуковыми возможностями для своего времени. Цепь видеосигнала MOS VIC-II выводила изображение в разрешении 320×200 пикселей в шестнадцати цветах. К тому же C64 аппаратно мог генерировать спрайты, что привело к созданию множества игр. После покупки производителя чипов MOS Technology, компания Commodore продавала C64 всего за $595, и он пользовался огромным коммерческим успехом. За три года (1983 – 1986 гг.) было продано более двух миллионов единиц, 30 – 40% от этого числа приходилось на рынок персональных компьютеров.

Направления развития компьютеров

Первые микросхемы

Одним из основных достижений первого поколения компьютеров было внедрение микросхем. Микросхемы представляли собой небольшие кристаллы полупроводникового материала, на которых размещались электронные компоненты, такие как транзисторы, резисторы и конденсаторы.

Микросхемы позволили существенно уменьшить размеры компьютеров и повысить их производительность. Они заменили ранее используемые лампы и реле, которые были громоздкими и требовали большого количества энергии.

Первые микросхемы, которые были созданы в 1960-х годах, содержали всего несколько элементов и имели малую вычислительную мощность. Однако, уже в 1970-х годах, микросхемы стали содержать до нескольких сотен элементов и использовались в суперкомпьютерах и мейнфреймах.

Использование микросхем стало ключевым фактором прогресса в развитии компьютеров. Это позволило создавать более мощные и компактные устройства, способные обрабатывать большое количество информации и выполнять сложные вычисления.

Преимущества микросхем:	Недостатки микросхем:
Малый размер и масса	Сложность производства и монтажа
Низкое энергопотребление	Чувствительность к статическому электричеству
Высокая надежность и долговечность	Высокая стоимость производства

В первом поколении компьютеров использовались различные типы микросхем, включая оперативную память, управляющие блоки и арифметико-логические устройства. Они открыли дверь для новых возможностей и стали отправной точкой для развития компьютерной технологии.

Отечественные успехи – самый первый компьютер в мире… или нет?

В Советском союзе также проводились разработки по созданию ЭВМ. Итогом работы стала первейшая в Евразии модель, созданная в лаборатории им. С.А. Лебедева. После нее было разработано еще несколько других агрегатов, которые уже не были так известны, хотя они внесли немалый вклад в научную деятельность Союза. Малая электронная счетная машина – МЭСМ, получила свое наименование благодаря тому, что являлась макетом «большого» аппарата.

По ходу испытаний были получены положительные результаты и в ноябре 1950 года запустили первый полноценный компьютер. На протяжении последующих шести лет устройство использовали для сложнейших вычислений в области науки, а после его использовали как учебное пособие и только через 9 лет после создания машину разобрали. Интересно вам узнать о рабочих параметрах советского устройства? Не буду долго томить, они были следующими:

6 000 ламп;
постоянная память на тридцать одно число и шестьдесят три команды;
частота – 5 кГц;
система команд трехадресная и 20 двоичные разряды;
в секунду выполнялось 3000 операций;
площадь примерно шестьдесят квадратов.

Второе поколение — ЭВМ на транзисторах.

Транзисторы пришли на смену электронным лампам в начале 60-х годов. Транзисторы (которые действуют как электрические переключатели), потребляя меньше электроэнергии и выделяя меньше тепла, занимают и меньше места. Объединение нескольких транзисторных схем на одной плате дает интегральную схему (chip — «щепка», «стружка» буквально, пластинка ). Транзисторы это счетчики двоичных чисел. Эти детали фиксируют два состояния — наличие тока и отсутствие тока, и тем самым обрабатывают информацию, представленную им именно в таком двоичном виде.

В 1953 г.. Уильям Шокли изобрел транзистор с p — n переходом ( junction transistor ). Транзистор заменяет электронную лампу и при этом работает с большей скоростью, выделяет очень мало тепла и почти не потребляет электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации: как устройства памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны, а уже в 60-е годы получило распространение хранение информации на дисках.

Один из первых компьютеров на транзисторах — Atlas Guidance Computer — был запущен в 1957 г. и использовался при управлении запуском ракеты Atlas.

Созданный в 1957 г.. RAMAC был недорогим компьютером с модульной внешней памятью на дисках, комбинированным оперативным запоминающим устройством на магнитных сердечниках и барабанах. И хотя этот компьютер еще не был полностью транзисторным, он отличался высокой работоспособностью и простотой обслуживания и пользовался большим спросом на рынке средств автоматизации делопроизводства в офисах. Поэтому для корпоративных заказчиков срочно выпустили уже «большой» RAMAC (IBM-305), для размещения 5 Мбайт данных системе RAMAC нужно было 50 дисков диаметром 24 дюйма. Созданная на основе этой модели информационная система безотказно обрабатывала массивы запросов на 10 языках.

В 1959 году IBM создала свой первый полностью транзисторный большой универсальный компьютер модели 7090, способный выполнять 229 тыс. операций в секунду — настоящий транзисторный мэйнфрейм. В 1964 году на основе двух 7090-х мейнфреймов американская авиакомпания SABRE впервые применила автоматизированную систему продажи и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.

В 1960 году DEC представила первый в мире миникомпьютер — модель PDP-1 (Programmed Data Processor, программируемый процессор данных), компьютер с монитором и клавиатурой, который стал одним из самых заметных явлений на рынке. Этот компьютер был способен выполнять 100 000 операций в секунду. Сама машина занимала на полу всего 1,5 м2. PDP-1 стал, по сути, первой в мире игровой платформой благодаря студенту MIT Стиву Расселу, который написал для него компьютерную игрушку Star War!

Представители II-го поколения ЭВМ: 1) RAMAC ; 2) PDP -1

В 1968 году Digital впервые наладила серийное производство мини-компьютеров — это был PDP-8: цена их была около $ 10000, а размером модель была холодильник. Именно эту модель PDP-8 смогли покупать лаборатории, университеты и небольшие предприятия.

Отечественные компьютеры того времени можно охарактеризовать так: по архитектурным, схемным и функциональных решений они соответствовали своему времени, но их возможности были ограничены из-за несовершенства производственной и элементной базы. Наибольшей популярностью пользовались машины серии БЭСМ. Серийное производство, достаточно незначительное, началось выпуском ЭВМ «Урал-2» (1958), БЭСМ-2, « Минск-1» и « Урал-3» (все — 1959 г.). В 1960 г. пошли в серию « М-20» и «Урал-4». Максимальной производительностью в конце 1960 располагал «М-20» (4500 ламп, 35 тыс. полупроводниковых диодов, память на 4096 ячеек) — 20 тыс. операций в секунду. Первые компьютеры на полупроводниковых элементах ( «Раздан-2», «Минск — 2», «М-220» и «Днепр» ) находились еще в стадии разработки.