История развития вычислительной техники

Муниципальное общеобразовательное учреждение
Первомайская средняя общеобразовательная школа №3


	

РЕФЕРАТ
Тема: История развития вычислительной техники






Выполнил: 
ученица 11А класса
Пушкарёва Ксения.





пгт. Первомайский, 2016.

Содержание
Введение………………………………………………………….3      
1. Глава 1. От пальцев до абака …………………………….4    
2. Глава 2. Арифмометры…………………………………....6   
3. Глава 3. Первые «Вычислители»…………………………8
4. Глава 4. От реле – к процессорам………………………..11
Заключение……………………………………………………….16
Список литературы………………………………………………18













2
    Введение.
    «Компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность в обработки данных и вычислений, возникла давно. Более 1500 лет тому назад, использовались тогда для счёта счётные палочки, камешки и т.д.
    Трудно представить в наше время, жизнь без компьютера, что как-то можно обойтись без него. А ведь не так давно, до начала 70-х годов доступно это было только ограниченному кругу специалистов, которые могли пользоваться вычислительными машинами и для чего они применялись, было окутано завесой секретности и известно было только малому кругу широкой публике. Но уже в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и превратило компьютер, с фантастической скоростью, в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, очень знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с известным названием Санта-Клара, выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем – персональных компьютеров, которыми теперь пользуются все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до ученых и инженеров.
    В конце 20 века компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. Невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.
    В данном реферате мы рассмотрим историю развития вычислительной техники, а также краткий обзор о возможностях применения современных вычислительных систем и дальнейшие тенденции развития персональных компьютеров.

3
    
Глава 1.
    От пальцев до абака.
    Объяснение будет на пальцах. Так как именно с них всё и началось. В древнейшие века пальцы работали и счётными приборами. Но, для сложных вычислений, ни пальцев, ни интеллекта у древних людей не хватало – именно их можно считать теми, кто открыл двоичную систему. Палец можно загнуть (логический 0), разогнуть (логическая 1). С помощью этой системы можно было «на пальцах» показать все числа от 0 до 1023.  Т.е. в диапазоне от 0000000000 до 1111111111.
    Однако современникам этот способ был сложным. Поэтому на неопределённый срок отложили реализацию новых проектов в области информатики.
    Срок определился к  Vв. д.н.э., когда в мире активно начала развиваться торговля. Самые активные торговцы – древние египтяне и греки – обнаружили, что прежний пальцевый метод счёта устарел и больше не пригоден. Именно тогда был придуман абак – первое механическое вычислительное устройство на основе примитивных каменных «процессоров» - счётных камней, размещавшихся на разрядных линейках. Каждая линейка имела значение на порядок больше, чем соседняя снизу: камешек в первой линейке обозначал единицы, во второй десятки, в третьей сотни. Так как  линеек было много, то возможностей абака хватало купцам для подсчёта крупнооптовых партий.
    После изобретения абака в мире настала полоса спокойствия – почти на 5 тыс. лет. За это время появилось много разновидностей абаков – от стационарных до портативных, которые можно было носить в кармане камзола. Абаки делали из железа, золота и серебра… своим, особым путём пошла Россия, создав собственную, несовместимую с другими абаками, модель деревянного абака – счёты. Прогресс не стоял на месте: ещё во 2 столетии д.н.э. в Древней Греции существовали
    4
вычислительные механизмы. 
    Очередной технологический прорыв начался в XVII в. – в начале «эпохи науки». Торговцев сменили учёные – они стали инициаторами создания новых вычислительных устройств нового поколения. Джон Непер, шотландский барон-математик, в свободное время работал над созданием «оружие смерти». Для ускорения работы, Непер изобрёл логарифмы, а в качестве приложения к ним – прибор, «счётные палочки».  Именно эти палочки стали звёздным часом Джона Непера. Они предназначались для простых арифметических вычислений, но именно через логарифмы, сводящие умножение к сложению.  Первую логарифметическую линейку создал уже после смерти Непера англичанин Роберт Биссакар.
    Изобретение Непера не открыло новую эпоху, а лишь закрыло старую – на смену «пальцевому двигателю» шли первые механические считающие устройства на основе зубчатых колёс. Эти устройства были способны выполнять уже не 2, а 4 арифметических действия и назывались «арифмометрами».
    
    
    
    
    
    
    
    

    

    
    5
Глава 2.
    Арифмометры.
    Прародителями вида счётных устройств стали обычные механические часы, появившиеся ещё в XIв. Представлять большие числа в максимально компактной форме, помог как раз человеку абак. Зубчатое колесо впервые позволило автоматизировать часть операций, выполняя их без участия человека. 
    В 1624г. первое механическое считающее устройство создал математик Вильгельм Шиккард, о котором подробно поведал в письме к своему другу астроному Кеплеру. 
    К сожалению, до широкой общественности его изобретение не дошло – эпидемия чумы прервала его жизнь через 8 лет, а машина сгорела в пожаре.
    Весь конец XVIIв. и половина XVIIIв. успешное изобретение начали клонировать конкуренты и прошли под знаком появления арифмометров. Паскаль, в числе самых удачливых последователей, создавший вычислитель с зубодробительным названием «Рабдологический абак», а также учёный Готфрид Лейбниц, создавший первый в мире вычислитель на основе двоичной системы. 
    Сложный механизм помимо 4 действий арифметики умел извлекать квадратный корень. 
    Лишь в начале XVIIIв. дело сдвинулось с мёртой точки. Первым дельцом в мире  IT-технологий стал Филипп-Маттхауз Хан, наладивший небольшое производство «считающих машин». 
    Томас де Кольмар, француз, в начале XIXв. наладил массовое производство арифмометров – благодаря ему, арифмометры начали победоносное шествие по миру. В конце XIXв. они превратились в товар массового спроса.
    
    6
    
    Однако не от них произошли современные компьютеры – потомками однеровских арифмометров стали калькуляторы и кассовые аппараты. А новый принципиально важный шаг в сторону компьютера был сделан задолго до него – ещё в начале XIXв. 
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
	






	7
Глава 3.
    Первые «вычислители».
    
    Чарльз Бэббидж – английский аристократ и математик, который решил построить нечто, что было названо «разностной машиной». Это был первый настоящий прообраз современного компьютера – механическое устройство, которое было способное выполнять расчёты высокой степени сложности. Но это была ещё не революция, а всего лишь усовершенствованный арифмометр,… но в начале 1833г. Бэббидж принялся за новый проект – «Аналитическую машину». Он взял за основу творение Жаккарда, математик хотел, чтобы его машина не просто считывала алгоритм своей работы с внешнего «носителя» (бумажной перфоленты), но и выводила результаты своей работы на такую же ленту. Кроме того Бэббидж сразу же решил, что его машина будет состоять из нескольких разных блоков:
* Устройства для ввода и вывода данных;
* «Накопителя», в котором будут сохраняться промежуточные результаты;
* «Мельницы» для проведения вычислений;
* Управляющего устройства, которое будет контролировать работу «мельницы» и других устройств.
    В дело Бэббиджа вмешалась женщина – юная Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона. Увлечённая математикой, она вперёд, буквально, гнала Бэббиджа, не только придавая идеям законченную форму, но и подбрасывала ему новые ценные мысли. Собственно, Ада Лавлейс всего за пару лет разработала принципы программирования и написала насколько программ для не  существующей ещё машины Бэббиджа.
    Ни Бэббидж, ни Ада не увидели своё творение в работе – «аналитическая машина» так и осталась на бумаге. И лишь в XXв. её построили группа американских студентов – в честь памяти «отцу компьютеров».
    
    8
    После смерти Бэббиджа, через 20 лет, в жизнь его идеи воплотил американский молодой инженер Герман Холлерит. И это уже было устройство новой эпохи – функционально, удобно и практично.
    Правда, табулятор Холлерита не был универсальным устройством в отличие от машины Бэббиджа. Да и к «вычислителям» его трудно отнести. Фактически единственное, что могло делать устройство Холлерита – прогонять через себя бумажные пластинки-карты с пробитыми в определённом порядке отверстиями и считывать с них результаты с помощью металлических игл (если игла попадала в отверстие и касалась металлической подложки, тогда цепь замыкалась и на счётчике результатов прибавлялась 1). Свою машину Холлерит создал специально для подсчёта результатов переписи населения США. 
    Если вдуматься, нового в изобретении Холлерита почти ничего и не было. Да, он одним из первых использовал электричество при вычислениях , но такие попытки делались и ранее. Да, он использовал перфокарты в качестве носителей информации, но это за столетие до него сделал Жаккард. 
    Главная заслуга Холлерита не в этом, и даже не в том, что с его подачи вычислительное устройство было впервые применено для решения задач общенационального масштаба. Гораздо более ценна его задумка – кодировать на перфокартах статистические данные: состав семьи, вероисповедание, пол опрашиваемых.… Благодаря ему, вычислитель впервые работал не просто с цифрами, а с закодированными данными. Сегодня, компьютеры с легкостью переваривают не только числа, но и текст, графику или звук.
    Кстати, через несколько лет после завершения знаменитой переписи Холлерит возглавил не очень большую компанию по производству и продаже вычислительных устройств Tabulating Machine Company, которая ещё через 2 десятилетия  получила название International Business Machines. Сокращено – IBM. Стало быть, именно Холлерит стал в некотором роде «крёстным отцом» наших современных персоналок, появившихся на свет именно благодаря этой компании.

    9

    Но до рождения компьютеров оставалось ещё 8 десятилетий – и несколько поколений вычислительных устройств.
     
    





    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    


    10
Глава 4.
    От реле – к процессорам.
    Перенесёмся немного дальше… Ещё на 3 десятилетия вперёд.
    Но это не значит, что между созданием табулятора Холлерита и интересующим нас концом 30-х г. ничего не произошло. Выпускались десятки моделей новых вычислителей, всё совершеннее становились считающие устройства, но настолько качественного скачка не было. Но «вычислители» оставались лишь вычислителями, даже не смотря на сочетание старых зубчатых колёс с новыми электромеханическими реле.
    Немецкий инженер Конрад Цузе, в 1938г. придумал схему для создания первого вычислителя нового поколения – Z1, через 2 года – Z2, Z3.
    Машина Цузе состояла из нескольких блоков:
* Управляющее устройство;
* Вычислительный блок на основе 2600 электромеханических реле;
* Устройство ввода и вывода;
* Память.
    Именно Цузе создал первый образец механической «оперативной памяти» и получил на него патент в 1936г. Таким образом его устройство могло сохранять в своей памяти промежуточные результаты расчётов – значит, выполняемые операции могли быть сложнее. 
    Конечно же, по сравнению с сегодняшними персоналками, скорость вычислителя Цузе невелика, она всего была около 5Гц. Но компьютер мог понимать простейшие программы, вводимые с перфоленты.
    Американский коллега Цузе Говард Эйкен создал в 1943г. вычислитель  Mark1, который исправно работал на военные ведомства США (рассчитывал баллистические таблицы для артиллерии).
    11
    В 1943г. учёные Джон Мочли и Преспер Эккерт начали работу над другой
  машиной – Первым Компьютером  в истории.
    ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Calculator) – первая вычислительная машина, которая имела электронные лампы, около 18тыс. ENIAC – представитель первого поколения ЭВМ.  Гигантский компьютер занимал почти 300м? и без перерыва мог работать всего несколько минут: лампы перегорали, а если одна выходила из строя, машина останавливалась. 
    К 1949г. ENIAC заменил компьютер EDSAC – это была первая машина, которая могла сохранять программу в своей памяти. А ещё через 2 года появился UNIVAC – первый компьютер, который был с памятью на магнитных лентах. Одновременно родилось новое устройство – принтер. Использовали его для вывода результатов.
    Расцвет отечественной компьютерной индустрии относят к 50-м г. в 1950 – 1952 гг. группа Киевского института электротехники под руководством академика Лебедева создаёт компьютеры МЭСМ (Малая электронно - счетная машина) БЭСМ (Большая электронно - счётная машина), самые мощные компьютеры в мире.
    1948г. летом родилось новое устройство, которое стало сердцем всех настоящих компьютеров, которое вытеснило электронные лампы – это транзистор. Именно из транзисторов выросли современные процессоры. Транзистор может не так уж и много: - пропускать ток через себя;
- перекрывать току дорогу дальше по цепи.
    Достигается это благодаря «полупроводникам». Первоначально при создании транзисторов использовали дорогие германиевые кристаллы, а позже заменили на дешёвый кремний. К подложке полупроводникового кристалла подключаются 3 электрода:
    1 – на кристалл подавался «входящий» ток;
    
    12
    
    2 – служил для исходящего сигнала;
    3 – предназначался для управления «затвором»: если на него подавалось напряжение, кристалл пропускал ток, при его исчезновении поток электронов прерывался.
    Целых 40 прожорливых, донельзя ненадёжных электронных ламп, заменить мог один - единственный транзистор. Так же с переходом на транзисторы, компьютеры значительно уменьшились в размерах. «Вычислитель», которому ранее нужно было помещение с размером в заводской цех, стал умещаться в небольшой комнате. 
    Фирма Bell Laboratories в 1955г. создаёт первый транзисторный компьютер второго поколения TRADIC, который содержал 800 транзисторов.
    Компания DEC в 1960г. выпустила легендарный «мини» - компьютер PDP-1, поместившийся в углу небольшой комнаты.
    Эволюция компьютеров не останавливалась: каждый раз транзисторы уменьшались в размерах, позже, к началу 60-х г. их научились и начали объединять в миниатюрные блоки, т.е. интегральные схемы. Первая интегральная схема содержала всего 6 транзисторов, позже число увеличилось до 10, а потом и  до 100.
    Интегральные микросхемы породила появление нового вида вычислительных машин – компьютеры третьего поколения, мини - ЭВМ, которые могла выполнять 300млн. операций в сек. Эти компьютеры были персональными, в отличии от предыдущих, а главное для них были созданы первые операционные системы. 
Вычислители из серии IBM System/360  - одни из самых успешных компьютеров третьего поколения. По-настоящему массовый, первый компьютер, продававшийся в количестве более 10 тыс. экземпляров в год. Почти около 40 периферийных устройств выпускалось для этой серии компьютеров, при этом впервые все модификации компьютеров и устройства были полностью совместимы между собой. 
    13
    Этому поколению компьютеров жить было недолго: в 1971г. компания Intel представила новую разработку, которая объединила на одном кристалле более 2тыс. транзисторов. Именно так родился микропроцессор, ну а вместе с ним родилось четвёртое поколение компьютеров. Четвёртое поколение компьютеров- то самое, с которыми мы сейчас и работаем. Однако нынешние процессоры работают чуть - чуть быстрее своих предков. В первом процессоре Intel 4004 содержалось  всего лишь 2300 транзисторов, то в Core 2 Duo – новейшем процессоре, их почти уже 300млн., размер одного транзистора в современном процессоре не превышает 65 нанометров. 
    Например, на кончике человеческого волоса может поместиться более 1000 транзисторов.
    Сегодня мы стоим на пороге появления компьютеров нового, пятого поколения, основанного на нанотехнологиях: роль хранителей и обработчиков информации возьмут на себя не кремниевые процессоры, а особые органические молекулы. Удивляться совершенно нечему: достаточно вспомнить о самом ёмком запоминающем устройстве на нашей планете – молекуле ДНК, которая обладает рекордной плотностью записи информации: для хранения одного гена она использует комбинацию всего 32 атомов. 
    Для сравнения: в современной памяти на основе кремниевых микросхем для хранения одного - единственного бита используется более 20 атомов.
    Ну, а если же мы пойдём дальше, до самого теоретического предела – носителя, где один бит информации соответствует одному - единственному атому, может быть это и правда, но пока только в теории. 
    Американский учёный Ричард Фейнман, автор концепции «атомная память», подсчитал, что если использовать «идеальный» носитель, можно сохранить созданную человечеством информацию на крохотном кубике с размером граней не более
    14
0,1мм. Пусть до создания подобной «умной песчинки» далеко, решимость приблизиться к идеалу не покидает учёных.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    15
    Заключение.
    
    Почти для всех людей, мир без компьютера – далекая история. Но каждый раз, включая компьютер, невозможно перестать удивляться человеческому гению, создавшему это чудо.
    Современные персональные IВМ РС-совместимых компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их мощность постоянно увеличивается и применение также постоянно расширяется. Эти компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет десяткам и сотням пользователей легко обмениваться информацией и одновременно получать доступ к общим базам данных. Средства электронной почты позволяют пользователям компьютеров с помощью обычной телефонной сети посылать текстовые и факсимильные сообщения в другие города и страны и получать информацию из крупных банков данных. Глобальная система электронной связи Intеrnеt обеспечивает за крайне низкую цену возможность оперативного получения информации из всех уголков земного шара, предоставляет возможности голосовой и факсимильной связи, облегчает создание внутрикорпоративных сетей передачи информации для фирм, имеющих отделения в разных городах и странах.
    Однако возможности IВМ РС-совместимых персональных компьютеров по обработке информации ограничены, и не во всех ситуациях их применение оправдано.
Для понимания истории компьютерной техники рассмотренный реферат имеет, по крайней мере, два аспекта: первый – вся деятельность, связанная с автоматическими вычислениями, до создания компьютера ENIAC рассматривалась как предыстория; второй – развитие компьютерной техники определяется только в терминах технологии аппаратуры и схем микропроцессора. 
    В своём реферате, я показала историю и этапы развития вычислительной техники 
16 
      от абака до персонального компьютера.  Показаны все четыре поколения
вычислительной техники и то, что на этом учёные не останавливаются и продолжают развивать современные компьютеры. 
	
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    







17
    Список литературы.

    1. В. Э. Фигурнов ; НПО "Информатика и компьютеры". 367 с. ил. 21 см
5-е изд., испр. и доп. М. Финансы и статистика : НПО "Информатика и компьютеры" 1994
    2. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 11 класса  / Н. Д. Угринович. – 3-е изд. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 187 с.
    3. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2008. – М.: ОЛМА Медиа Групп, 2008. – 960 с.: ил. – (Новейшая энциклопедия).
    4. Учебное издание Шафрин Юрий Алексеевич «Основы компьютерной технологии» Учебное пособие для 7 – 11 классов по курсу «Информатика и вычислительная техника» М.: ABF, 1996, ил., 560с.
    5.  Compact disc Digital Audio. Технические рефераты [сессия] [новый учебный год]. Программное обеспечение. 

Интернет-ресурсы:
     1. http://www.bestreferat.ru/referat-52970.html
     2. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%B2%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B8
     3. http://coolreferat.com/Поколения_ЭВМ
     4. http://it-servis.clan.su/publ/2-1-0-6
     5. http://shkolo.ru/istoriya-razvitiya-vyichislitelnoy-tehniki/








18




    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
.......................