От пальцев до ЭВМ: история о том, как менялась вычислительная техника

Благодаря инновационным технологиям нам не обязательно считать и решать задачи в голове. В настоящее время широко применяется ввод информации с голоса и ведется активная работа над роботами. Наше будущее будет тесно связано с квантовыми компьютерами, которые будут использовать центральную нервную систему человека и его мозг. Однако для того, чтобы эти технологии появились, человечество прошло большой путь.

Дактилономия — математические вычисления, при которых человек считает, используя пальцы рук. Счет на пальцах существует со времен палеолита и по сей день.

На смену пальцевому счету в середине XVII века пришел механический. Для арифметических действий в этот период использовали счётнцю доску — абак. Первые упоминания об этом инструменте встречались в литературе Древней Греции и  Древнего Рима.

Доска абака была разделена линиями на полосы, а счёт осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других похожих предметов. 

источник: wikipedia

Первым устройством для выполнения умножения стал набор деревянных брусков, больше известный как «палочки Непера». Изобрел его шотландец Джон Непер. На таком наборе из деревянных брусков впервые была размещена таблица умножения. 

источник: calculator888

В 1654 году «Логарифмическая линейка бала» была создана Уильямом Отредом. Это аналоговое вычислительное устройство позволяет выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень, вычисление тригонометрических и гиперболических функций и другие операции.

источник: wikipedia

В 1645 году 18-летний французский физик и математик Блез Паскаль создал первую счётную машину. Эта машина выполняла сложение и вычитание многозначных чисел.

Вычислительные операции машина производила с помощью зубчатых колёс. В 1673 году немецкий учёный Вильгельм Лейбниц создал арифметическую машину, которая механически выполняла все четыре операции с многозначными числами.

Первый счетно-аналитический комплекс изобрел Герман Холлерит в США в 1887 году. Машина состояла из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Такого рода сочетание делало машину настолько работоспособной, что она получила широкое применение в свое время.

источник: timetoast

В 1823 году Чарльзом Бэббиджем была выдвинута идея создания универсальной программируемой счётной машины. Однако программы для этой машины были написаны в 1846 году Ада Лавлейс. Она считается первой женщиной-программистом, а в её честь назван язык программирования АДА. 

источник: ai-news

Работы по изготовлению «аналитической машины» были прерваны смертью Бэббиджа. Полностью «разностная машина» Бэббиджа была достроена только в 1991 году двумя инженерами Криком и Холловеем. Она состоит из четыре тысяч деталей и может вычислять разности седьмого порядка.

Что такое ЭВМ и как она менялась? 

С начала возникновения и до наших дней электронно-вычислительная машина — ЭВМ — претерпела значительные изменения, с каждым разом становясь все более совершенной.

Первое поколение ЭВМ создавалось с 1944 по 1954 год на электронных лампах. В основе устройства лежит принцип программного управления и принцип двоичного кодирования.

Электронная лампа — это прибор, работа которого осуществляется за счет изменения потока электронов, двигающихся в вакууме от катода к аноду.

источник: bourabai

Во втором поколении компьютеров с 1955 до 1964 годы вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить размеры и стоимость компьютеров, которые тогда начали продаваться. 

источник: bourabai

В третьем поколении ЭВМ с 1965 по 1974 годы впервые стали использоваться интегральные схемы — целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника. В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. 

источник: time.graphics

Основой ЭВМ четвертого поколения становятся большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные в 1970-1980-х годах.  Такие ИС содержат уже десятки, сотни тысяч и миллионы транзисторов на одном чипе. 

источник: m24

С середины 70-х в компьютерной науке появляется все меньше принципиальных новаций. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано — прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной с начала 80-х годов, благодаря появлению персональных компьютеров.

Появление персонального компьютера прямо связано с рождением микрокомпьютера. Эти компьютеры относят к вычислительным машинам четвертого и пятого поколений. Помимо ноутбуков, к переносным микрокомпьютерам относят и карманные. 

ЭВМ пятого поколения датируются с 1992 по 2013 годы. Их основная концепция формулируется так: это компьютеры, созданные на основе сверхсложных микропроцессоров, имеющие параллельно-векторную структуру, которая делает возможным одновременное выполнение десятков последовательных команд, заложенных в программу. Машины с несколькими сотнями процессоров, работающих параллельно, позволяют ещё более точно и быстро обрабатывать данные, а также создавать эффективно работающие сети.