ЛЕКЦИЯ 1
Информатика и вычислительные средства за всю историю человечества прошли долгий путь развития - от счета на пальцах, счета с помощью камешков и палочек до современных супер-ЭВМ, от боя тамтамов, посылки гонцов и пламени сигнальных костров до космической спутниковой связи, телевизионных передач с поверхности далеких планет. Хронология развития вычислительной техники тесно переплетена с хронологией развития науки и техники - физики, химии, машиностроения, средств связи и, конечно же, в первую очередь - математики.
Мы не будем здесь подробно останавливаться на таких этапах в развитии средств вычислений, как зарубки на деревьях, различные виды счетов (которые используются и по сей день, например, в торговле), многообразные механические устройства, логарифмические линейки и т.п., которые конечно же облегчали счет, но обеспечивали не более чем его механизацию. Тем не менее надо отметить, что эти этапы составили колоссальный период истории человечества в десятки тысячелетий. В дополнение к этому - один интересный факт. В начале VIII века один из первых европейских математиков Беда Достопочтенный в трактате "О счислении" писал: " В мире есть много трудных вещей, но нет ничего труднее, чем четыре действия арифметики".
Что же касается не механизации, а автоматизации вычислительных работ, то здесь надо обратиться сразу к середине XVII века. В 1642 г. молодой 18-летний французский математик и физик Блез Паскаль создает первую модель вычислительной машины, которая могла выполнять арифметические действия. В 1645 г. эта машина, получившая название "Паскалина" или "Паскалево колесо" приобретает законченный вид, а в 1649 г. Паскаль получает королевскую привилегию на изготовление и продажу своей машины. До наших дней сохранилось восемь экземпляров "Паскалины". И тем не менее "Паскалина" не являлась вычислительной машиной в современном понимании этого термина, так как не имела программного управления.
В 1833 г. английский ученый Чарльз Бэббидж начал работу над проектом "аналитической машины". Эта машина предполагала в своем устройстве три основные части: "склад" для хранения чисел (прототип современной оперативной памяти компьютера); "фабрику" или "мельницу" для выполнения операций над числами (прототип процессора); устройства ввода данных, представлявшего собой сложную систему зубчатых колес. Управление операциями в этой машине (программа) осуществлялось с помощью перфокарт. Одновременно с разработкой самой машины шла и разработка первых программ. Этим занималась дочь Байрона леди Ада Лавлейс. Она заложила многие идеи и ввела ряд терминов и понятий, сохранившихся до настоящего времени. К сожалению, проект так и не был доведен до практического исполнения, виной чему оказались и тогдашний низкий технический уровень, и финансовые трудности. Проект появился слишком рано, и им не заинтересовались те люди, которые могли бы оказать какую-то поддержку.
1826 г. - Первое упоминание о полупроводниках. В вычислительной технике первое использование полупроводников состоялось лишь в 50-х годах ХХ века.
1834 г. - Французский ученый Андре Мари Ампер впервые предложил термин "кибернетика" для обозначения гипотетической науки об управлении.
40-е годы XIX века - Американский художник и изобретатель Самюэл Морзе разрабатывает кодирование букв, цифр и знаков препинания для быстрой, в том числе и электрической передачи информации (азбука Морзе).
1847 г. - Английский математик Джордж Буль излагает основы современной математической логики. В его честь логический тип данных в языке программирования Паскаль назван булевским (boolean).
1867 г. - Изобретена первая пишущая машинка, серийное производство которой вскоре осваивает машиностроительная фабрика Ф.Ремингтона.
1888 г. - Американский инженер Г.Холлерит создает действующую счетно-аналитическую машину, которую сразу же применяют для обработки данных переписи населения США. Самым примечательным в этой машине были носители информации - перфокарты. Во-первых, считывание данных с перфокарт впервые было осуществлено электрическим способом. Во-вторых, разработанные Холлеритом форма и размер перфокарт сохранились вплоть до наших дней. До сих пор на многих вычислительных центрах, оснащенных машинами 1970 - 80-х годов изготовления, применяются холлеритовские перфокарты.
1907 г. - Русский ученый Б.Л.Розинг заявил патент на использование в телевидении электронно-лучевой трубки.
1929 г. - Русский инженер А.И.Волков получил патент на электронную систему цветного телевидения.
1931 г. - Французский инженер Валтат выдвигает идею использования двоичной системы счисления при создании механических счетных устройств. Все современные компьютеры имеют в качестве своей, внутренней системы счисления - двоичную.
1936 г. - Английский ученый А.Тьюринг выдвинул и разработал концепцию "абстрактной вычислительной машины". В своих работах Тьюринг показал принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности ее алгоритмизации в рамках выполняемых ими операций.
1944 г. - В Гарвардском университете (США) сконструирована автоматическая вычислительная машина "Марк-1" с программным управлением на релейных и механических элементах.
1946 г. - В Пенсильванском университете (США) сконструирована и построена первая в мире электронно-вычислительная машина "ЭНИАК". Она имела почти 20 000 электронных ламп, и поэтому "ЭНИАК" считается первым представителем ЭВМ первого поколения. Кроме ламп в его состав входили 1500 электромеханических реле. За одну секунду "ЭНИАК" производил 300 операций умножения или 5000 сложений многоразрядных чисел. "ЭНИАК" потреблял мощность 150 кВт - на уровне небольшого современного завода. Набор программ в "ЭНИАКе" осуществлялся на коммутационных панелях, в связи с чем выигрыш в счете практически полностью покрывался проигрышем во времени на подготовку программ.
1948 г. - Американские физики У.Браттейн, Дж.Бардин и У.Шокли сконструировали транзистор. В 1956 г. им за это изобретение присуждена Нобелевская премия.
1948 г. - Американский математик Норберт Винер выпустил книгу "Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине", что положило начало развитию теории автоматов и становлению кибернетики - науки об управлении и передаче информации.
1948 г. - Американский математик и инженер Клод Шеннон выпускает книгу "Математическая теория передачи информации".
1950 г. - Вступает в действие первая в СССР вычислительная электронная цифровая машина МЭСМ (малая электронная счетная машина), самая быстродействующая тогда в Европе. МЭСМ оперировала с 20-разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах. Ее конструктор - советский академик С.А.Лебедев. На этой машине решаются задачи ядерной физики, ракетной баллистики, рассчитывается линия электропередачи Куйбышев - Москва. Кроме этого, МЭСМ используется в качестве полигона для разработки и испытания новых блоков и модулей для будущей машины - БЭСМ.
1952 г. - Английский инженер Дж.Даммер выдвинул идею возможности создания интегральных микросхем - элементной базы будущих компьютеров 3-го и 4-го поколений.
1953 г. - Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина) с быстродействием около 10 тысяч операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами. Оперативная память - 1024 ячейки - сначала реализована на электронно-акустических линиях задержки, затем на электронно-лучевых трубках и позже на фер-ритовых сердечниках. В составе машины имелись внешние запоминающие устройства на магнитных барабанах и магнитных лентах общей емкостью свыше 100 тысяч слов.
1953 г. - В Москве закончена разработка серийных ЭВМ БЭСМ и "Стрела"; в Пензе - ЭВМ серии "Урал"; в Минске - ЭВМ серии "Минск".
1957 г. - В США группой под руководством Дж.Бэйкуса закончена разработка алгоритмического языка Фортран - одного из самых популярных языков программирования 1970 - 80-х годов.
1957 г. - В США создается первый компьютер на транзисторах (ЭВМ 2-го поколения) NCR-304.
1957 г. - Разработан первый вариант процедурно-ориентированного алгоритмического языка Алгол - прототипа многих современных языков программирования.
1958 г. - Академик В.М.Глушков выдвигает идею создания управляющей ЭВМ, имеющей стандартный интерфейс с аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями и с дискретными устройствами ввода-вывода. Такая ЭВМ предназначена для контроля и управления технологическими процессами на различных производствах. Одновременно предложена идея операционной системы реального времени. Таким образом впервые сформулирована идея использования ЭВМ не только как средства вычислений, но и как элемента технического оснащения технологических процессов.
50-е годы - Самой мощной ЭВМ в Европе была советская ЭВМ М-20. Ее основные характеристики: среднее быстродействие - 20 тыс. трехадресных команд в секунду; работа с вещественными числами; объем оперативной памяти - 4096 45-разрядных слов; ферритовая оперативная память; внешняя память - накопители на магнитных лентах и барабанах.
Конец 50-годов - Массовое внедрение ЭВМ приводит во всем мире к мощному развитию численных методов решения задач. Большинство этих методов в виду необходимости проведения огромных объемов вычислений совершенно непригодны без использования ЭВМ.
1959 г. - В США созданы первые в мире интегральные микросхемы.
1960 г. - В США созданы языки программирования: ЛИСП - для работ по проблемам искусственного интеллекта; КОБОЛ - для решения задач коммерческого характера; ЛОГО - для управления роботами.
60-е годы - В СССР начато серийное производство ЭВМ второго поколения (на транзисторной элементной базе). Наиболее распространенные из них: М-220, БЭСМ-3, БЭСМ-4, МИНСК-22, МИНСК-32.
1965 г. - Американская фирма IBM начала выпуск семейства машин третьего поколения - IBM/360. Элементной базой машин третьего поколения являются интегральные микросхемы (ИС) малой и средней степени интеграции. Самая первая микросхема (1961г.) содержала 6 радиоэлементов - 4 транзистора и 2 резистора. В 1963 г. ИС имела 10-20 элементов, в 1967 г. - около 100 элементов, в 1970 г. - 1000 элементов.
1965 г. - Дж.Кемени и Т.Курц в Дортмутском колледже (США) разрабатывают для вводного курса по информатике язык программирования Бейсик, который сейчас считается самым распространенным языком в мире и имеет множество версий.
1967-1969 гг. - В СССР создаются первые мини-ЭВМ второго поколения НАИРИ-2 и МИР-2, получившие широкое распространение в 70-е годы.
1967 г. - В СССР под руководством С.А.Лебедева создается мощная полупроводниковая ЭВМ БЭСМ-6, которая в силу своих высоких характеристик используется до сих пор на крупнейших вычислительных центрах: ВЦ сибирского отделения Академии наук (г.Новосибирск), Объединенный центр ядерных исследований (г. Дубна Московской обл.), ВЦ Академии наук Узбекистана (г.Ташкент).
1970 г. - Н.Вирт в швейцарском федеральном институте технологии в Цюрихе создает язык программирования Паскаль - самый популярный язык 80-х, 90-х годов.
70-е годы - В СССР и странах-членах СЭВ разрабатываются и выпускаются универсальные ЭВМ третьего поколения - ЕС ЭВМ (единая система ЭВМ) средней и высокой производительности, совместимые и аппаратно и программно с американскими машинами семейства IBM/360.
70-е годы - В СССР выпускаются первые управляющие ЭВМ: М1010(транзисторная) и М6000(микросхемная). ЭВМ М6000 широко внедряется на предприятиях нефтехимии и атомных электростанциях.
70-годы - В СССР появляются первые ЭВМ четвертого поколения - мини-ЭВМ "Электроника-100", "Электроника Д3-28" и микро-ЭВМ "Электроника-60". Последняя становится одной из самых популярных машин среди разработчиков автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).
1971 г. - Фирмой "INTEL" создан первый микропроцессор - программируемое логическое устройство, изготовленное по технологии больших интегральных схем - основа будущих персональных компьютеров.
1974 г. - В США появились первые сообщения о персональных компьютерах.
1975-76 гг. - В СССР и странах-членах СЭВ создаются и выпускаются управляющие мини-ЭВМ СМ1, СМ2 и СМ3, СМ4. Несколько позже, в 80-е годы Киевское производственное объединение "Электронмаш" осваивает производство управляющих ЭВМ СМ1800, СМ1810 и их многочисленных модификаций с широкой номенклатурой средств сопряжения с технологическими объектами. Они оснащаются операционными системами и языками программирования реального времени Фортран-РВ, ПЛ-М и даже Бейсик-РВ.
1977 г. - Молодые американцы С.Джобс и В.Возняк организовали первое специализированное предприятие по изготовлению недорогих персональных компьютеров "APPLE", предназначенных для широкого круга непрофессиональных пользователей.
Начало 80-х годов - Американская фирма IBM, занимавшая ведущее место в мире по производству больших и супер-ЭВМ, оказывается на грани краха в связи с резким падением спроса на ее продукцию, обусловленным доступностью и низкими ценами на персональные компьютеры. В 1982 г. фирма осваивает и начинает выпуск персональных компьютеров IBM PC на базе микропроцессоров фирмы "INTEL". В течение нескольких лет фирма восстанавливает свое лидирующее положение и сейчас является крупнейшей в мире кампанией по производству вычислительной техники и "законодателем мод" в области технического оснащения и дизайна персональных компьютеров. У кампании появляется масса дочерних предприятий во всем мире, осуществляющих изготовление отдельных узлов и сборку IBM-совместимых ПК. В течение 80-х годов IBM разрабатывает и осваивает производство новых моделей ПК - IBM PC/XT, IBM PC/AT и IBM PS/2.
Конец 80-х годов - В СССР выпускаются отечественные IBM-совместимые компьютеры ЕС-1840, ЕС-1841, ЕС-1842. Киевский "Электронмаш" осваивает производство IBM-совместимой модификации компьютера СМ1810.
90-е годы - практически весь мир использует IBM-совместимые компьютеры. Появляются новые модели: на основе микропроцессора Intel-80386 (386-е компьютеры - тактовая частота микропроцессора - 25-40 МГц), на основе Intel-80486 (50-100МГц), компьютеры серии PENTIUM c тактовой частотой свыше 100 МГЦ.
Подводя итог этим довольно кратким сведениям из истории развития вычислительной техники следует еще раз отметить, что основным принципом разделения вычислительных машин по поколениям является их элементная база:
первое поколение - электронные лампы;
второе поколение - полупроводниковые приборы (транзисторы и диоды);
третье поколение - микросхемы малой и средней степени интеграции;
четвертое поколение - микросхемы большой (БИС) и сверхбольшой (СБИС) степени интеграции.
С каждым новым поколением уменьшались физические размеры ЭВМ и их стоимость и одновременно возрастали их объемы памяти и быстродействие. Все эти факторы приводили к внушительным успехам в развитии программного обеспечения ЭВМ и расширению области их применения.
