ЭВМ (электронно-вычислительная машина) — это комплекс технических и программных средств, предназначенные для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Под пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ. ЭВМ не всегда были такими какими мы их видим сегодня в своем становлении они прошли долгий процесс становления, и все еще продолжают развиваться. [1]
Ключевые слова: ЭВМ, электронно-вычислительная машина, математика, языки программирования, машина Тьюринга, Интернет.
Этапы развития ЭВМ
До 1900 года
История вычислений уходит глубокими корнями вглубь веков так же, как и развитие человечества. Накопление запасов, делёж добычи, обмен — все подобные действия связаны со счётом. Потребность в поиске решений всё более и более сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений, поставила человека перед необходимостью находить способы, изобретать приспособления, которые могли бы ему в этом помочь. Люди начали использовать механические устройства, чтобы облегчить процесс математических вычислений в течение тысяч лет. Например, счеты, вероятно, придумали в Вавилоне (современный Ирак) около 3000 года до н. э. Древние греки разработали несколько очень сложных аналоговых машин. [2]
Джон Нейпир (1550–1617), шотландский изобретатель логарифмов, изобрел Стержни Нейпира (иногда называемые «костями Нейпира»). 1610 для упрощения задачи умножения.
Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г. профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592–1636). В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации. Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины, изготовленной в 1642 г. Блезом Паскалем.
В 1673 г. другой великий математик Готфрид Лейбниц разработал счетное устройство, на котором уже можно было умножать и делить.
Жозеф-Мари Жаккард (1752–1834) изобрел ткацкий станок, который мог ткать сложные узоры, описываемые отверстиями в перфокартах.
Чарльз Бэббидж (1791–1871) работал над двумя механическими устройствами. Для функционирования машины была необходима программа, первый пример которой был написан Адой Лавлейс (1843 г.)
Уильям Стэнли Джевонс (1835–1882), британский экономист и логик, построил в 1869 году машину для решения логических задач. Сейчас он находится в Оксфордский Музей истории науки. [4]
Герман Холлерит (1860–1929) изобрел современную перфокарту для использования в машине, разработанной им для составления таблиц переписи населения 1890 года. [3]
1900–1939: Расцвет математики
Работа над счетными машинами продолжалась. Были построены некоторые специальные вычислительные машины. Так, например, в 1919 году Э. О. Кариссан (1880–1925), лейтенант французской пехоты, спроектировал и построил замечательную машину. механическое устройство для разложения целых чисел и проверки их на первичность. Испанец Леонардо Торрес и Кеведо (1852–1936) построил несколько электромеханических вычислительных устройств, в том числе одно, которое играло простые шахматные эндшпили. [3]
В 1928 году немецкий математик Дэвид Гильберт (1862–1943) выступил на Международном конгрессе математиков. Он поставил три вопроса: 1) является ли математика полной, т. е. Может ли каждое математическое утверждение быть либо доказано, либо опровергнуто? 2) является ли математика последовательной, то есть верно ли, что такие утверждения, как "0 = 1", не могут быть доказаны действительными методами? 3) разрешима ли математика, то есть существует ли механический метод, который может быть применен к любому математическому утверждению и (по крайней мере, в принципе) в конечном счете покажет, истинно это утверждение или нет? Этот последний вопрос был назван «Проблема принятия решений».
В 1931 году, Курт Гедель (1906–1978) ответил на два вопроса Гильберта. Он показал, что любая достаточно мощная формальная система либо непоследовательна, либо неполна. Кроме того, если система аксиом непротиворечива, то эта непротиворечивость не может быть доказана сама по себе. Третий вопрос оставался открытым, и слово «доказуемый» было заменено словом «истинный». [1]
В 1936 году, Алан Тьюринг (1912–1954) предоставил решение проблемы «Проблема принятия решений» Гильберта, построив формальную модель компьютера-машину Тьюринга — и показав, что существуют проблемы, которые такая машина не может решить. Одной из таких проблем является так называемая «проблема остановки».
В 1937 г. в США Дж. Атанасов начал работы по созданию ЭВМ, предназначенной для решения ряда задач математической физики. Им были созданы и запатентованы первые электронные схемы узлов ЭВМ, а совместно с К. Берри к 1942 г. была построена электронная машина ABC (Atanasoff-Berry Computer), состоящая из АУ на 300 вакуумных лампах и выполняющая только операции сложения и вычитания. Еще 300 ламп использовались для реализации различных цепей управления и восстановления памяти. Сама память машины состояла из большого числа конденсаторов, смонтированных на двух вращающихся барабанах с общей емкостью на 60 50-битных чисел Модель ДВС-вычислителя реализовала ряд черт, оказавших большое влияние на инженерные решения последующих средств ВТ. Она и ее прототип 1939 г, были первыми специальными машинами.
1940-е годы: военное время происходит рождение электронно-цифровой вычислительной машины. [3]
Расчеты, необходимые для баллистики во время Второй мировой войны, стимулировали развитие электронной цифровой вычислительной машины общего назначения. В Гарварде, Говард Эйкен (1900–1973) построил Электромеханический компьютер Mark I в 1944 году с помощью IBM.
В Университете штата Айова в 1939 г. Джон Винсент Атанасофф (1904–1995) и Клиффорд Берри разработали и построили электронную вычислительную машину для решения систем линейных уравнений, но она так и не заработала должным образом. [5]
Атанасов обсуждал свое изобретение с Джон Уильям Мочли (1907–1980), который позже вместе с Преспер Экерт-Младший. (1919–1995), спроектировал и построил ENIAC- электронная вычислительная машина общего назначения, первоначально предназначавшаяся для артиллерийских расчетов. Не совсем ясно, какие именно идеи Маучли получил от Атанасоффа, и заслуживает ли Атанасофф, Маучли и Эккерт признания в качестве создателей электронно-цифровой вычислительной машины, было предметом судебных баталий и непрекращающихся исторических дебатов. ENIAC был построен в школе Мура при Пенсильванском университете и закончен в 1946 году. [5]
В 1944 году Мочли, Эккерт и Джон фон Нейман (1903–1957) уже работали над созданием электронной вычислительной машины с сохраненной программой, EDVAC. Доклад фон Неймана, «первый проект доклада по EDVAC», был очень влиятельным и содержит многие идеи, все еще используемые в большинстве современных цифровых компьютеров, включая процедуру слияния. Экерт и Мочли продолжали строить UNIVAC.
Между тем, в Германии Конрад Цузе (1910–1995) в 1941 году был построен первый оперативный, универсальный, управляемый программой калькулятор Z3. [2]
Морис Уилкс (1913), работая в Кембридже, Англия, построил EDSAC, компьютер, основанный на EDVAC. Ф. К. Уильямс (р. 1911) и другие в Манчестерский Университет построили Manchester Mark I, одна версия которого работала еще в июне 1948 года. Эту машину иногда называют первым цифровым компьютером с сохраненной программой.
Изобретение транзистора в 1947 г. Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987), и Уильям Шокли (1910–1989) преобразовал компьютер и сделал возможной микропроцессорную революцию.
Джей Форрестер (р. 1918) изобрел магнитную память сердечника в 1949 году. [4]
1950-е годы
Грейс Мюррей Хоппер (1906–1992) изобрел понятие компилятора в компании Remington Rand в 1951 году. Джон Бэкус и другие разработали первый компилятор FORTRAN в апреле 1957 года. LISP, язык обработки списков для программирования искусственного интеллекта, был изобретен Джон Маккарти, 1958 год. Алан Перлис, Джон Бэкус, Питер Наур и другие разработали Algol.
Эдсгер Дейкстра изобрел эффективный алгоритм для кратчайших путей в графах в качестве демонстрации компьютера ARMAC в 1956 году. Он также изобрел эффективный алгоритм для минимального связующего дерева, чтобы минимизировать проводку, необходимую для компьютера X1. [3]
1960-е годы
Операционные системы достигли значительных успехов. Фред Брукс из IBM разработал System/360, линейку различных компьютеров с одинаковой архитектурой и набором команд, от небольших машин до самых современных. Эдсгер Дейкстра в Эйндховене разработал мультипрограммную систему.
В конце десятилетия появилась ARPAnet, предшественница сегодняшнего Интернета.
Было изобретено много новых языков программирования, таких как BASIC (разработано c. 1964 г. Джон Кемени (1926–1992) и Томас Курц (р. 1928)). [2]
1960-е годы также ознаменовались появлением теории автоматов и теории формальных языков.
Доказательство правильности программ с использованием формальных методов также стало более важным в этом десятилетии. Работа над собой Тони Хоэр сыграл важную роль. Хоэр тоже изобрел Квиксорт.
Дуглас К. Энгельбарт изобретает компьютерную мышь c. 1968, в НИИ.
Тед Хофф (р. 1937) и Федерико Фаггин из Intel разработали первый микропроцессор в 1969–1971 годах. [2]
1970-е годы
Теория баз данных получила значительные успехи благодаря работе Эдгар Ф. Кодд о реляционных базах данных. Кодд получил премию Тьюринга в 1981 году.
Unix, очень влиятельная операционная система, была разработана в Bell Laboratories компанией Кен Томпсон и Деннис Ричи. Брайан Керниган и Ричи вместе разработали язык программирования Си.
Первая архитектура RISC была начата компанией Джон Коке в 1975 году, в лабораториях компании IBM. Примерно в это же время аналогичные проекты начались в Беркли и Стэнфорде.
1970-е годы также ознаменовались появлением суперкомпьютера. Сеймур Крэй (р. 1925) спроектировал CRAY-1. Он может выполнять 160 миллионов операций в секунду. Cray XMP вышел в 1982 году.
1980-е годы
Это десятилетие также ознаменовалось появлением персонального компьютера, благодаря Стиву Возняку и Стиву Джобсу, основателям Apple.
Первый компьютерные вирусы разработаны примерно в 1981 году. Этот термин был придуман Леонард Адлеман, ныне работающий в Южном университете Калифорния.
В 1981 году был выпущен на рынок первый по-настоящему успешный портативный компьютер. В 1984 году Apple впервые выпустила на рынок компьютер Macintosh.
В 1987 году Национальный научный фонд США запустил NSFnet, предшественник современного Интернета. [4]
1990 — е и последующие годы
Параллельные вычислительные системы продолжают развиваться.
Квантовые вычисления получают толчок с открытием Питером Шором того, что целочисленная факторизация может быть эффективно выполнена на (теоретическом) квантовый компьютер.
«Информационная супермагистраль» связывает все больше и больше компьютеров по всему миру. Компьютеры становятся все меньше и меньше.
Литература:
- Информатика: базовый курс. Под. ред. Симоновича С. В., 2001.
- Могилёв А. В., Пак Н. И., Хеннер Е. К. «Практикум по информатике»
- Платонов Ю. М. «IBM PC»
- Шафрин Ю. Информационные технологии. — М., 2010
- Оладьев В. З. Основы компьютерной информатики. — Таллинн, 1999.
