Почему современный компьютер называют универсальным электронным программно-управляемым устройством
Обновлено: 24.11.2024
Эти статьи дают некоторое представление о ранней истории компьютеров и знакомят с мощными идеями, которые позволили создать компьютерную архитектуру наших дней и повлияют на компьютерную архитектуру завтрашнего дня.
Чарльз Бэббидж и Говард Эйкен
«В 1936 году [Говард] Эйкен предложил свою идею [построить гигантскую вычислительную машину] физическому факультету [Гарвардского университета]… Председатель Фредерик Сондерс сказал ему, что лаборант , Кармело Ланца, рассказал ему об аналогичном приспособлении, уже хранящемся на чердаке Научного центра.
Заинтригованный Айкен приказал Ланце подвести его к машине, которая оказалась набором латунных колес от незавершенной «аналитической машины» английского математика и философа Чарльза Бэббиджа, созданной почти 100 лет назад.
< /цитата>Айкен сразу понял, что он и Бэббидж имели в виду один и тот же механизм. К счастью для Айкена, где из-за нехватки денег и плохих материалов мечта Бэббиджа не была реализована, он добился гораздо большего успеха
Позже эти медные колеса вместе с набором книг, подаренных ему внуком Бэббиджа, займут видное место в кабинете Айкена. В интервью И. Бернарду Коэну '37, доктору философии '47, Виктору С. Томасу, почетному профессору истории науки, Айкен указал на книги Бэббиджа и сказал: «Вот мое компьютерное образование, вот оно. , все, что я выучил из книги."
-- The Harvard University Gazette. Говард Айкен: создание компьютерного чуда Кэсси Фургюсон
Демонстрация разностной машины I Чарльза Бэббиджа (спереди)
Цитата неверна. «Латунные колеса» были небольшим демонстрационным образцом для разностной машины, а не для аналитической машины. Они были одним из шести таких произведений, построенных сыном Бэббиджа Генри после смерти отца. Эти демонстрационные образцы были распространены среди различных университетов, включая Гарвард. Эйкен, должно быть, был достаточно заинтригован механизмом, чтобы исследовать Бэббиджа. В ходе этого расследования он обнаружил бы аналитическую машину Бэббиджа и сходство ее с его собственной машиной. Неясно, когда Эйкену дали «книги» Бэббиджа или что в них было. В них не было планов аналитической машины, поскольку единственные планы всегда хранились в Музее науки в Кенсингтоне в Лондоне. Айкен, возможно, смог получить некоторые документы, которые вместе составляют полный опубликованный отчет об аналитической машине. Эти документы вместе с «книгами» Бэббиджа дали бы Айкену высокоуровневое описание запланированной Бэббиджем машины.
На рисунках ниже показаны виды спереди и сзади одной из шести демонстрационных частей разностной машины I, созданной Генри Бэббиджем после смерти его отца. Это произведение похоже на то, что было показано Говарду Айкену в 1936 году.
Айкен, возможно, также видел фотографии самого большого образца разностной машины, который я хранил в Музее науки в Кенсингтоне, Лондон, Великобритания.
Демонстрационные образцы разностной машины Чарльза Бэббиджа в Музее науки в Лондоне.
Два больших фрагмента аналитической машины были сконструированы сыном Бэббиджа, и Эйкен, возможно, видел фотографии или иным образом узнал об их существовании.
Части аналитической машины Чарльза Бэббиджа, сконструированные его сыном.
В 1991 году в Музее науки в Лондоне была построена разностная машина II, принтер был добавлен в 2001 году. Эти экспонаты выставлены в музее, который стоит посетить. Конструкция Разностной машины II описана Дороном Суэйдом в его книге Разностная машина. Разностная машина II была последней машиной, разработанной Бэббиджем, и в ней используются уроки, которые он извлек из разностной машины I и аналитической машины. Например, принтер был разработан для использования в аналитической машине, и Бэббидж повторно использовал его для разностной машины II. Сходство между Difference Engine II и машиной, которую построил Айкен, поразительно. Обратите внимание на приводной вал, проходящий вдоль нижней части обеих машин, и общее расположение принтеров на одном конце длинной высокой рамы. Это может быть результатом конвергентной эволюции, а не прямого влияния, но сходство все же поразительно.
Разностная машина II в Музее науки в Лондоне и Harvard Mk I Говарда Эйкена, IBM Automatic Sequence Control Calculator, строящийся в Endicott
В предисловии к руководству по эксплуатации Калькулятора с автоматическим управлением последовательностью (ASCC) Ховард Айкен утверждает, что «приложения были подготовлены лейтенантом [Грейс] Хоппер» с помощью других и что «[Она] действовала как главный редактор и больше, чем кто-либо другой, несет ответственность за книгу». Можно с уверенностью заключить, что Ховард Эйкен и Грейс Хоппер не только находились под влиянием Чарльза Бэббиджа, но и сами и их команда высоко ценили его и считали себя хранителями его репутации и наследниками его поисков.
"Если, не предупрежденный моим примером, кто-нибудь возьмется и действительно преуспеет в создании машины, воплощающей в себе всю исполнительную часть математического анализа, на иных принципах или более простыми механическими средствами, я не имею права страх оставить мою репутацию в его ведении, потому что только он сможет полностью оценить природу моих усилий и ценность их результатов."
Сотрудники вычислительной лаборатории оказали значительное влияние на разработку современного компьютера. Не последним из них была Грейс Хупер, которая разработала первый компилятор и несколько популярных языков.
Не следует переоценивать влияние Говарда Эйкена и машины IBM ASCC — Harvard Mk I на дальнейшее развитие компьютеров. Опубликованные заметки из лекций школы Мура (проведенных в 1946 году) довольно язвительны в отношении Эйкена и его понимания того, в каком направлении поведут себя новые электронно-вычислительные машины.
"Хартри был очень дальновидным и был взволнован математическим потенциалом компьютера с хранимой программой. С другой стороны, Айкен был поглощен своим собственным способом ведения дел и, похоже, не осознавал значение новых электронных машин."
— Лекции школы Мура (перепечатка Института Чарльза Бэббиджа)
В отличие от Эйкена и его машины, Грейс Хоппер и некоторые ее коллеги в дальнейшем оказали значительное влияние на раннюю разработку компиляторов и разработку языков. Интересно, какое влияние Бэббидж и Ада Лавлейс оказали на идеи Грейс Хоппер? К сожалению, я не могу найти комментариев Хоппера ни о Бэббидже, ни о Лавлейс.
Эти статьи дают некоторое представление о ранней истории компьютеров и знакомят с мощными идеями, которые позволили создать компьютерную архитектуру наших дней и повлияют на компьютерную архитектуру завтрашнего дня.
Чарльз Бэббидж и Говард Эйкен
«В 1936 году [Говард] Эйкен предложил свою идею [построить гигантскую вычислительную машину] физическому факультету [Гарвардского университета]… Председатель Фредерик Сондерс сказал ему, что лаборант , Кармело Ланца, рассказал ему об аналогичном приспособлении, уже хранящемся на чердаке Научного центра.
Заинтригованный Айкен приказал Ланце подвести его к машине, которая оказалась набором латунных колес от незавершенной «аналитической машины» английского математика и философа Чарльза Бэббиджа, созданной почти 100 лет назад.
< /цитата>Айкен сразу понял, что он и Бэббидж имели в виду один и тот же механизм. К счастью для Айкена, где из-за нехватки денег и плохих материалов мечта Бэббиджа не была реализована, он добился гораздо большего успеха
Позже эти медные колеса вместе с набором книг, подаренных ему внуком Бэббиджа, займут видное место в кабинете Айкена. В интервью И. Бернарду Коэну '37, доктору философии '47, Виктору С. Томасу, почетному профессору истории науки, Айкен указал на книги Бэббиджа и сказал: «Вот мое компьютерное образование, вот оно. , все, что я выучил из книги."
-- The Harvard University Gazette. Говард Айкен: создание компьютерного чуда Кэсси Фургюсон
Демонстрация разностной машины I Чарльза Бэббиджа (спереди)
Цитата неверна. «Латунные колеса» были небольшим демонстрационным образцом для разностной машины, а не для аналитической машины. Они были одним из шести таких произведений, построенных сыном Бэббиджа Генри после смерти отца. Эти демонстрационные образцы были распространены среди различных университетов, включая Гарвард. Эйкен, должно быть, был достаточно заинтригован механизмом, чтобы исследовать Бэббиджа. В ходе этого расследования он обнаружил бы аналитическую машину Бэббиджа и сходство ее с его собственной машиной. Неясно, когда Эйкену дали «книги» Бэббиджа или что в них было.В них не было планов аналитической машины, поскольку единственные планы всегда хранились в Музее науки в Кенсингтоне в Лондоне. Айкен, возможно, смог получить некоторые документы, которые вместе составляют полный опубликованный отчет об аналитической машине. Эти документы вместе с «книгами» Бэббиджа дали бы Айкену высокоуровневое описание запланированной Бэббиджем машины.
На рисунках ниже показаны виды спереди и сзади одной из шести демонстрационных частей разностной машины I, созданной Генри Бэббиджем после смерти его отца. Это произведение похоже на то, что было показано Говарду Айкену в 1936 году.
Айкен, возможно, также видел фотографии самого большого образца разностной машины, который я хранил в Музее науки в Кенсингтоне, Лондон, Великобритания.
Демонстрационные образцы разностной машины Чарльза Бэббиджа в Музее науки в Лондоне.
Два больших фрагмента аналитической машины были сконструированы сыном Бэббиджа, и Эйкен, возможно, видел фотографии или иным образом узнал об их существовании.
Части аналитической машины Чарльза Бэббиджа, сконструированные его сыном.
В 1991 году в Музее науки в Лондоне была построена разностная машина II, принтер был добавлен в 2001 году. Эти экспонаты выставлены в музее, который стоит посетить. Конструкция Разностной машины II описана Дороном Суэйдом в его книге Разностная машина. Разностная машина II была последней машиной, разработанной Бэббиджем, и в ней используются уроки, которые он извлек из разностной машины I и аналитической машины. Например, принтер был разработан для использования в аналитической машине, и Бэббидж повторно использовал его для разностной машины II. Сходство между Difference Engine II и машиной, которую построил Айкен, поразительно. Обратите внимание на приводной вал, проходящий вдоль нижней части обеих машин, и общее расположение принтеров на одном конце длинной высокой рамы. Это может быть результатом конвергентной эволюции, а не прямого влияния, но сходство все же поразительно.
Разностная машина II в Музее науки в Лондоне и Harvard Mk I Говарда Эйкена, IBM Automatic Sequence Control Calculator, строящийся в Endicott
В предисловии к руководству по эксплуатации Калькулятора с автоматическим управлением последовательностью (ASCC) Ховард Айкен утверждает, что «приложения были подготовлены лейтенантом [Грейс] Хоппер» с помощью других и что «[Она] действовала как главный редактор и больше, чем кто-либо другой, несет ответственность за книгу». Можно с уверенностью заключить, что Ховард Эйкен и Грейс Хоппер не только находились под влиянием Чарльза Бэббиджа, но и сами и их команда высоко ценили его и считали себя хранителями его репутации и наследниками его поисков.
"Если, не предупрежденный моим примером, кто-нибудь возьмется и действительно преуспеет в создании машины, воплощающей в себе всю исполнительную часть математического анализа, на иных принципах или более простыми механическими средствами, я не имею права страх оставить мою репутацию в его ведении, потому что только он сможет полностью оценить природу моих усилий и ценность их результатов."
Сотрудники вычислительной лаборатории оказали значительное влияние на разработку современного компьютера. Не последним из них была Грейс Хупер, которая разработала первый компилятор и несколько популярных языков.
Не следует переоценивать влияние Говарда Эйкена и машины IBM ASCC — Harvard Mk I на дальнейшее развитие компьютеров. Опубликованные заметки из лекций школы Мура (проведенных в 1946 году) довольно язвительны в отношении Эйкена и его понимания того, в каком направлении поведут себя новые электронно-вычислительные машины.
"Хартри был очень дальновидным и был взволнован математическим потенциалом компьютера с хранимой программой. С другой стороны, Айкен был поглощен своим собственным способом ведения дел и, похоже, не осознавал значение новых электронных машин."
— Лекции школы Мура (перепечатка Института Чарльза Бэббиджа)
В отличие от Эйкена и его машины, Грейс Хоппер и некоторые ее коллеги в дальнейшем оказали значительное влияние на раннюю разработку компиляторов и разработку языков. Интересно, какое влияние Бэббидж и Ада Лавлейс оказали на идеи Грейс Хоппер? К сожалению, я не могу найти комментариев Хоппера ни о Бэббидже, ни о Лавлейс.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
цифровой компьютер, любое из класса устройств, способных решать задачи путем обработки информации в дискретной форме. Он работает с данными, включая величины, буквы и символы, которые выражены в двоичном коде, т. е. с использованием только двух цифр 0 и 1. Считая, сравнивая и манипулируя этими цифрами или их комбинациями в соответствии с набором инструкций, хранимых в своей памяти цифровая вычислительная машина может выполнять такие задачи, как управление производственными процессами и регулирование работы машин; анализировать и систематизировать огромные объемы бизнес-данных; и моделировать поведение динамических систем (например, глобальные погодные условия и химические реакции) в научных исследованиях.
Далее следует краткое описание цифровых компьютеров. Полное описание см. в см. информатике: основные компьютерные компоненты.
Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.
Функциональные элементы
Типичная цифровая компьютерная система имеет четыре основных функциональных элемента: (1) оборудование ввода-вывода, (2) основную память, (3) блок управления и (4) арифметико-логическое устройство. Любое из ряда устройств используется для ввода данных и программных инструкций в компьютер и для получения доступа к результатам операции обработки. Общие устройства ввода включают клавиатуры и оптические сканеры; устройства вывода включают принтеры и мониторы. Информация, полученная компьютером от своего блока ввода, сохраняется в основной памяти или, если не для непосредственного использования, во вспомогательном запоминающем устройстве. Блок управления выбирает и вызывает инструкции из памяти в соответствующей последовательности и передает соответствующие команды соответствующему блоку. Он также синхронизирует различные рабочие скорости устройств ввода и вывода со скоростью арифметико-логического устройства (ALU), чтобы обеспечить правильное перемещение данных по всей компьютерной системе. АЛУ выполняет арифметические и логические алгоритмы, выбранные для обработки входящих данных, с чрезвычайно высокой скоростью — во многих случаях за наносекунды (миллиардные доли секунды). Основная память, блок управления и АЛУ вместе составляют центральный процессор (ЦП) большинства цифровых компьютерных систем, а устройства ввода-вывода и вспомогательные запоминающие устройства составляют периферийное оборудование.
Разработка цифрового компьютера
Блез Паскаль из Франции и Готфрид Вильгельм Лейбниц из Германии изобрели механические цифровые вычислительные машины в 17 веке. Однако обычно считается, что английский изобретатель Чарльз Бэббидж создал первый автоматический цифровой компьютер. В 1830-х годах Бэббидж разработал свою так называемую аналитическую машину, механическое устройство, предназначенное для объединения основных арифметических операций с решениями, основанными на собственных вычислениях. Планы Бэббиджа воплотили в себе большинство фундаментальных элементов современного цифрового компьютера. Например, они призывали к последовательному управлению, т. е. программному управлению, которое включало ветвление, циклирование, а также арифметические и запоминающие устройства с автоматической распечаткой. Однако устройство Бэббиджа так и не было завершено и было забыто до тех пор, пока его труды не были заново открыты более века спустя.
Огромное значение в эволюции цифрового компьютера имели работы английского математика и логика Джорджа Буля. В различных эссе, написанных в середине 1800-х годов, Буль обсуждал аналогию между символами алгебры и символами логики, используемыми для представления логических форм и силлогизмов. Его формализм, работающий только с 0 и 1, стал основой того, что сейчас называется булевой алгеброй, на которой основаны теория и процедуры компьютерного переключения.
Джону В. Атанасову, американскому математику и физику, приписывают создание первого электронного цифрового компьютера, который он построил с 1939 по 1942 год с помощью своего аспиранта Клиффорда Э. Берри. Конрад Цузе, немецкий инженер, фактически изолированный от других разработок, в 1941 году завершил строительство первой действующей вычислительной машины с программным управлением (Z3). В 1944 году Ховард Эйкен и группа инженеров корпорации International Business Machines (IBM) завершили работу над Harvard Mark I – машиной, операции обработки данных которой контролировались главным образом электрическими реле (коммутационными устройствами).
Клиффорд Э. Берри и компьютер Атанасова-Берри, или ABC, c. 1942 г. ABC, возможно, был первым электронным цифровым компьютером.
С момента разработки Harvard Mark I цифровой компьютер развивался быстрыми темпами. Последовательность достижений в компьютерном оборудовании, главным образом в области логических схем, часто делится на поколения, при этом каждое поколение включает группу машин, использующих общую технологию.
В 1946 году Дж. Преспер Эккерт и Джон У. Мочли из Пенсильванского университета сконструировали ENIAC (аббревиатура от eэлектронный nмерический i). интегратор ии cкомпьютер), цифровая машина и первый электронный компьютер общего назначения. Его вычислительные возможности были заимствованы у машины Атанасова; оба компьютера включали электронные лампы вместо реле в качестве активных логических элементов, что привело к значительному увеличению скорости работы. Концепция компьютера с хранимой программой была представлена в середине 1940-х годов, а идея хранения кодов инструкций, а также данных в электрически изменяемой памяти была реализована в EDVAC (electronic, d создать vпеременный аавтоматический cкомпьютер).
Второе поколение компьютеров появилось в конце 1950-х годов, когда в продажу поступили цифровые машины, использующие транзисторы. Хотя этот тип полупроводникового устройства был изобретен в 1948 году, потребовалось более 10 лет опытно-конструкторских работ, чтобы сделать его жизнеспособной альтернативой электронной лампе. Небольшой размер транзистора, его большая надежность и относительно низкое энергопотребление значительно превосходили лампу. Его использование в компьютерных схемах позволило производить цифровые системы, которые были значительно эффективнее, меньше и быстрее, чем их предки первого поколения.
Транзистор был изобретен в 1947 году в Bell Laboratories Джоном Бардином, Уолтером Х. Браттейном и Уильямом Б. Шокли.
В конце 1960-х и 1970-х годах компьютерное оборудование стало еще более значительным. Первым было изготовление интегральной схемы, твердотельного устройства, содержащего сотни транзисторов, диодов и резисторов на крошечном кремниевом чипе. Эта микросхема сделала возможным производство мейнфреймов (крупномасштабных) компьютеров с более высокими рабочими скоростями, мощностью и надежностью при значительно меньших затратах. Другим типом компьютеров третьего поколения, которые были разработаны в результате микроэлектроники, были миникомпьютеры, машина значительно меньшего размера, чем стандартный мэйнфрейм, но достаточно мощная, чтобы управлять приборами целой научной лаборатории.
Развитие крупномасштабной интеграции (БИС) позволило производителям оборудования разместить тысячи транзисторов и других связанных компонентов на одном кремниевом чипе размером с ноготь ребенка. Такая микросхема дала два устройства, которые произвели революцию в компьютерной технике. Первым из них был микропроцессор, представляющий собой интегральную схему, содержащую все арифметические, логические и управляющие схемы центрального процессора. Его производство привело к разработке микрокомпьютеров, систем размером не больше портативных телевизоров, но со значительной вычислительной мощностью. Другим важным устройством, появившимся из схем БИС, была полупроводниковая память. Это компактное запоминающее устройство, состоящее всего из нескольких микросхем, хорошо подходит для использования в миникомпьютерах и микрокомпьютерах. Кроме того, он находит применение во все большем количестве мейнфреймов, особенно в тех, которые предназначены для высокоскоростных приложений, из-за его высокой скорости доступа и большой емкости памяти. Такая компактная электроника привела в конце 1970-х годов к разработке персонального компьютера, цифрового компьютера, достаточно небольшого и недорогого, чтобы его могли использовать обычные потребители.
К началу 1980-х интегральные схемы продвинулись до очень крупномасштабной интеграции (СБИС).Этот дизайн и технология производства значительно увеличили плотность схем микропроцессора, памяти и вспомогательных микросхем, т. Е. Те, которые служат для сопряжения микропроцессоров с устройствами ввода-вывода. К 1990-м годам некоторые схемы СБИС содержали более 3 миллионов транзисторов на кремниевой микросхеме площадью менее 0,3 квадратных дюйма (2 квадратных см).
Цифровые компьютеры 1980-х и 90-х годов, использующие технологии БИС и СБИС, часто называют системами четвертого поколения. Многие микрокомпьютеры, произведенные в 1980-х годах, были оснащены одним чипом, на котором были интегрированы схемы процессора, памяти и функций интерфейса. (См. также суперкомпьютер.)
Использование персональных компьютеров выросло в 1980-х и 90-х годах. Распространение Всемирной паутины в 1990-х годах привело миллионы пользователей к Интернету, всемирной компьютерной сети, и к 2019 году около 4,5 миллиардов человек, более половины населения мира, имели доступ к Интернету. Компьютеры становились меньше и быстрее, и в начале 21 века они были широко распространены в смартфонах, а затем и в планшетных компьютерах.
Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
цифровой компьютер, любое из класса устройств, способных решать задачи путем обработки информации в дискретной форме. Он работает с данными, включая величины, буквы и символы, которые выражены в двоичном коде, т. е. с использованием только двух цифр 0 и 1. Считая, сравнивая и манипулируя этими цифрами или их комбинациями в соответствии с набором инструкций, хранимых в своей памяти цифровая вычислительная машина может выполнять такие задачи, как управление производственными процессами и регулирование работы машин; анализировать и систематизировать огромные объемы бизнес-данных; и моделировать поведение динамических систем (например, глобальные погодные условия и химические реакции) в научных исследованиях.
Далее следует краткое описание цифровых компьютеров. Полное описание см. в см. информатике: основные компьютерные компоненты.
Вы используете его прямо сейчас. Но вы должны пройти этот тест, чтобы узнать, что вы на самом деле знаете об Интернете.
Функциональные элементы
Типичная цифровая компьютерная система имеет четыре основных функциональных элемента: (1) оборудование ввода-вывода, (2) основную память, (3) блок управления и (4) арифметико-логическое устройство. Любое из ряда устройств используется для ввода данных и программных инструкций в компьютер и для получения доступа к результатам операции обработки. Общие устройства ввода включают клавиатуры и оптические сканеры; устройства вывода включают принтеры и мониторы. Информация, полученная компьютером от своего блока ввода, сохраняется в основной памяти или, если не для непосредственного использования, во вспомогательном запоминающем устройстве. Блок управления выбирает и вызывает инструкции из памяти в соответствующей последовательности и передает соответствующие команды соответствующему блоку. Он также синхронизирует различные рабочие скорости устройств ввода и вывода со скоростью арифметико-логического устройства (ALU), чтобы обеспечить правильное перемещение данных по всей компьютерной системе. АЛУ выполняет арифметические и логические алгоритмы, выбранные для обработки входящих данных, с чрезвычайно высокой скоростью — во многих случаях за наносекунды (миллиардные доли секунды). Основная память, блок управления и АЛУ вместе составляют центральный процессор (ЦП) большинства цифровых компьютерных систем, а устройства ввода-вывода и вспомогательные запоминающие устройства составляют периферийное оборудование.
Разработка цифрового компьютера
Блез Паскаль из Франции и Готфрид Вильгельм Лейбниц из Германии изобрели механические цифровые вычислительные машины в 17 веке. Однако обычно считается, что английский изобретатель Чарльз Бэббидж создал первый автоматический цифровой компьютер. В 1830-х годах Бэббидж разработал свою так называемую аналитическую машину, механическое устройство, предназначенное для объединения основных арифметических операций с решениями, основанными на собственных вычислениях. Планы Бэббиджа воплотили в себе большинство фундаментальных элементов современного цифрового компьютера. Например, они призывали к последовательному управлению, т. е. программному управлению, которое включало ветвление, циклирование, а также арифметические и запоминающие устройства с автоматической распечаткой.Однако устройство Бэббиджа так и не было завершено и было забыто до тех пор, пока его труды не были заново открыты более века спустя.
Огромное значение в эволюции цифрового компьютера имели работы английского математика и логика Джорджа Буля. В различных эссе, написанных в середине 1800-х годов, Буль обсуждал аналогию между символами алгебры и символами логики, используемыми для представления логических форм и силлогизмов. Его формализм, работающий только с 0 и 1, стал основой того, что сейчас называется булевой алгеброй, на которой основаны теория и процедуры компьютерного переключения.
Джону В. Атанасову, американскому математику и физику, приписывают создание первого электронного цифрового компьютера, который он построил с 1939 по 1942 год с помощью своего аспиранта Клиффорда Э. Берри. Конрад Цузе, немецкий инженер, фактически изолированный от других разработок, в 1941 году завершил строительство первой действующей вычислительной машины с программным управлением (Z3). В 1944 году Ховард Эйкен и группа инженеров корпорации International Business Machines (IBM) завершили работу над Harvard Mark I – машиной, операции обработки данных которой контролировались главным образом электрическими реле (коммутационными устройствами).
Клиффорд Э. Берри и компьютер Атанасова-Берри, или ABC, c. 1942 г. ABC, возможно, был первым электронным цифровым компьютером.
С момента разработки Harvard Mark I цифровой компьютер развивался быстрыми темпами. Последовательность достижений в компьютерном оборудовании, главным образом в области логических схем, часто делится на поколения, при этом каждое поколение включает группу машин, использующих общую технологию.
В 1946 году Дж. Преспер Эккерт и Джон У. Мочли из Пенсильванского университета сконструировали ENIAC (аббревиатура от eэлектронный nмерический i). интегратор ии cкомпьютер), цифровая машина и первый электронный компьютер общего назначения. Его вычислительные возможности были заимствованы у машины Атанасова; оба компьютера включали электронные лампы вместо реле в качестве активных логических элементов, что привело к значительному увеличению скорости работы. Концепция компьютера с хранимой программой была представлена в середине 1940-х годов, а идея хранения кодов инструкций, а также данных в электрически изменяемой памяти была реализована в EDVAC (electronic, d создать vпеременный аавтоматический cкомпьютер).
Второе поколение компьютеров появилось в конце 1950-х годов, когда в продажу поступили цифровые машины, использующие транзисторы. Хотя этот тип полупроводникового устройства был изобретен в 1948 году, потребовалось более 10 лет опытно-конструкторских работ, чтобы сделать его жизнеспособной альтернативой электронной лампе. Небольшой размер транзистора, его большая надежность и относительно низкое энергопотребление значительно превосходили лампу. Его использование в компьютерных схемах позволило производить цифровые системы, которые были значительно эффективнее, меньше и быстрее, чем их предки первого поколения.
Транзистор был изобретен в 1947 году в Bell Laboratories Джоном Бардином, Уолтером Х. Браттейном и Уильямом Б. Шокли.
В конце 1960-х и 1970-х годах компьютерное оборудование стало еще более значительным. Первым было изготовление интегральной схемы, твердотельного устройства, содержащего сотни транзисторов, диодов и резисторов на крошечном кремниевом чипе. Эта микросхема сделала возможным производство мейнфреймов (крупномасштабных) компьютеров с более высокими рабочими скоростями, мощностью и надежностью при значительно меньших затратах. Другим типом компьютеров третьего поколения, которые были разработаны в результате микроэлектроники, были миникомпьютеры, машина значительно меньшего размера, чем стандартный мэйнфрейм, но достаточно мощная, чтобы управлять приборами целой научной лаборатории.
Развитие крупномасштабной интеграции (БИС) позволило производителям оборудования разместить тысячи транзисторов и других связанных компонентов на одном кремниевом чипе размером с ноготь ребенка.Такая микросхема дала два устройства, которые произвели революцию в компьютерной технике. Первым из них был микропроцессор, представляющий собой интегральную схему, содержащую все арифметические, логические и управляющие схемы центрального процессора. Его производство привело к разработке микрокомпьютеров, систем размером не больше портативных телевизоров, но со значительной вычислительной мощностью. Другим важным устройством, появившимся из схем БИС, была полупроводниковая память. Это компактное запоминающее устройство, состоящее всего из нескольких микросхем, хорошо подходит для использования в миникомпьютерах и микрокомпьютерах. Кроме того, он находит применение во все большем количестве мейнфреймов, особенно в тех, которые предназначены для высокоскоростных приложений, из-за его высокой скорости доступа и большой емкости памяти. Такая компактная электроника привела в конце 1970-х годов к разработке персонального компьютера, цифрового компьютера, достаточно небольшого и недорогого, чтобы его могли использовать обычные потребители.
К началу 1980-х интегральные схемы продвинулись до очень крупномасштабной интеграции (СБИС). Этот дизайн и технология производства значительно увеличили плотность схем микропроцессора, памяти и вспомогательных микросхем, т. Е. Те, которые служат для сопряжения микропроцессоров с устройствами ввода-вывода. К 1990-м годам некоторые схемы СБИС содержали более 3 миллионов транзисторов на кремниевой микросхеме площадью менее 0,3 квадратных дюйма (2 квадратных см).
Цифровые компьютеры 1980-х и 90-х годов, использующие технологии БИС и СБИС, часто называют системами четвертого поколения. Многие микрокомпьютеры, произведенные в 1980-х годах, были оснащены одним чипом, на котором были интегрированы схемы процессора, памяти и функций интерфейса. (См. также суперкомпьютер.)
Использование персональных компьютеров выросло в 1980-х и 90-х годах. Распространение Всемирной паутины в 1990-х годах привело миллионы пользователей к Интернету, всемирной компьютерной сети, и к 2019 году около 4,5 миллиардов человек, более половины населения мира, имели доступ к Интернету. Компьютеры становились меньше и быстрее, и в начале 21 века они были широко распространены в смартфонах, а затем и в планшетных компьютерах.
Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.
История компьютеров началась с примитивных конструкций в начале 19 века и продолжила изменять мир в 20 веке.
История компьютеров насчитывает более 200 лет. Сначала теоретизированные математиками и предпринимателями, в 19 веке механические вычислительные машины были спроектированы и построены для решения все более сложных задач обработки чисел. Развитие технологий позволило к началу 20 века создавать еще более сложные компьютеры, а компьютеры становились больше и мощнее.
Сегодня компьютеры почти неотличимы от разработок XIX века, таких как аналитическая машина Чарльза Бэббиджа, или даже от огромных компьютеров XX века, занимавших целые комнаты, таких как электронный числовой интегратор и калькулятор.
Вот краткая история компьютеров, от их примитивного происхождения до мощных современных машин, которые выходят в Интернет, запускают игры и транслируют мультимедиа.
19 век
1801: Жозеф Мари Жаккард, французский торговец и изобретатель, изобретает ткацкий станок, в котором перфокарты используются для автоматического ткачества тканей. В ранних компьютерах использовались аналогичные перфокарты.
1821: английский математик Чарльз Бэббидж изобретает паровую вычислительную машину, которая могла бы вычислять таблицы чисел. По данным Университета Миннесоты, проект под названием «Двигатель различий», финансируемый британским правительством, потерпел неудачу из-за отсутствия технологий в то время.
1848: Ада Лавлейс, английский математик и дочь поэта лорда Байрона, пишет первую в мире компьютерную программу. По словам Анны Зифферт, профессора теоретической математики Мюнстерского университета в Германии, Лавлейс пишет первую программу, переводя статью об аналитической машине Бэббиджа с французского на английский. «Она также дает свои собственные комментарии к тексту. Ее аннотации, называемые просто «заметками», оказываются в три раза длиннее фактической расшифровки», — написал Зифферт в статье для The Max Planck Society.«Лавлейс также добавляет пошаговое описание вычисления чисел Бернулли с помощью машины Бэббиджа — по сути, алгоритм — что, по сути, делает ее первым в мире программистом». Числа Бернулли – это последовательность рациональных чисел, часто используемая в вычислениях.
1853: Шведский изобретатель Пер Георг Шойц и его сын Эдвард разработали первый в мире печатный калькулятор. По словам Уты Мерцбах в книге «Георг Шойц и первый печатный калькулятор» (Smithsonian Institution Press, 1977), эта машина стала первой, кто «вычислил табличные различия и распечатал результаты».
1890 г.: Герман Холлерит разрабатывает систему перфокарт для подсчета данных переписи населения США 1890 г. По данным Колумбийского университета, машина экономит правительству несколько лет расчетов, а налогоплательщикам США — около 5 миллионов долларов. Позже Холлерит создает компанию, которая в конечном итоге станет International Business Machines Corporation (IBM).
Начало 20 века
1931: В Массачусетском технологическом институте (MIT) Ванневар Буш изобретает и строит дифференциальный анализатор, первый крупномасштабный автоматический механический аналоговый компьютер общего назначения, согласно Стэнфордскому университету.< /p>
1936: Алан Тьюринг, британский ученый и математик, представляет принцип универсальной машины, позже названной машиной Тьюринга, в статье под названием «О вычислимых числах…» согласно книге Криса Бернхардта. «Видение Тьюринга» (MIT Press, 2017). Машины Тьюринга способны вычислить все, что можно вычислить. Центральная концепция современного компьютера основана на его идеях. Позже Тьюринг участвовал в разработке бомбы Тьюринга-Уэлчмана, электромеханического устройства, предназначенного для расшифровки нацистских кодов во время Второй мировой войны, согласно Национальному музею вычислительной техники Великобритании.
1937: Джон Винсент Атанасов, профессор физики и математики в Университете штата Айова, подает заявку на получение гранта на создание первого компьютера, работающего только на электричестве, без шестерен, кулачков, ремней или валов.
1939: Дэвид Паккард и Билл Хьюлетт основали компанию Hewlett Packard Company в Пало-Альто, Калифорния. Пара выбирает название своей новой компании подбрасыванием монеты, и согласно MIT, первая штаб-квартира Hewlett-Packard находится в гараже Packard.
1941: немецкий изобретатель и инженер Конрад Цузе завершает работу над своей машиной Z3, первым в мире цифровым компьютером, согласно книге Джерарда О'Регана "Краткая история вычислений" (Springer, 2021). Машина была уничтожена во время бомбардировки Берлина во время Второй мировой войны. Цузе бежал из немецкой столицы после поражения нацистской Германии и позже, по словам О'Регана, выпустил первый в мире коммерческий цифровой компьютер Z4 в 1950 году.
1941: Атанасов и его аспирант Клиффорд Берри проектируют первый в США цифровой электронный компьютер под названием Atanasoff-Berry Computer (ABC). Согласно книге «Рождение компьютера» (Cambridge Scholars Publishing, 2016 г.), это первый раз, когда компьютер может хранить информацию в своей основной памяти и способен выполнять одну операцию каждые 15 секунд. )
1945: Два профессора Пенсильванского университета, Джон Мочли и Дж. Преспер Эккерт, проектируют и создают электронный числовой интегратор и калькулятор (ENIAC). Согласно книге Эдвина Д. Рейли «Вехи компьютерных наук и информационных технологий» (Greenwood Press, 2003), эта машина является первым «автоматическим, универсальным, электронным, десятичным, цифровым компьютером».
1946: Мокли и Преспер покидают Пенсильванский университет и получают финансирование от Бюро переписи населения для создания UNIVAC, первого коммерческого компьютера для бизнеса и государственных приложений.
1947: Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн из Bell Laboratories изобретают транзистор. Они узнают, как сделать электрический выключатель из твердых материалов и без вакуума.
1949 г. Группа Кембриджского университета разрабатывает автоматический калькулятор с электронным хранением данных с задержкой (EDSAC), «первый практичный компьютер с хранимой в памяти программой», по словам О'Регана. «EDSAC запустила свою первую программу в мае 1949 года, когда вычислила таблицу квадратов и список простых чисел, — писал О'Реган. В ноябре 1949 года ученые из Совета по научным и промышленным исследованиям (CSIR), который теперь называется CSIRO, построили первый в Австралии цифровой компьютер под названием Автоматический компьютер Совета по научным и промышленным исследованиям (CSIRAC). По словам О'Регана, CSIRAC — это первый в мире цифровой компьютер для воспроизведения музыки.
Конец 20 века
1953: Грейс Хоппер разрабатывает первый компьютерный язык, который впоследствии стал известен как COBOL, что означает ОБЩИЙ бизнес-ориентированный язык, согласно Национальному музею американской истории.Позже Хоппер была названа «Первой леди программного обеспечения» в ее посмертной цитате из Президентской медали свободы. Томас Джонсон Уотсон-младший, сын генерального директора IBM Томаса Джонсона Уотсона-старшего, разрабатывает IBM 701 EDPM, чтобы помочь Организации Объединенных Наций следить за Кореей во время войны.
1954 г.: Джон Бэкус и его команда программистов из IBM публикуют документ, описывающий их недавно созданный язык программирования FORTRAN (аббревиатура от FORmula TRANslation), согласно данным MIT.
1958: Джек Килби и Роберт Нойс представили интегральную схему, известную как компьютерный чип. Позже Килби получает Нобелевскую премию по физике за свою работу.
1968: Дуглас Энгельбарт демонстрирует прототип современного компьютера на Осенней объединенной компьютерной конференции в Сан-Франциско. По данным Института Дуга Энгельбарта, его презентация под названием «Исследовательский центр развития человеческого интеллекта» включает живую демонстрацию его компьютера, включая мышь и графический интерфейс пользователя (GUI). Это знаменует собой превращение компьютера из специализированной машины для ученых в технологию, более доступную для широкой публики.
1969 г.: Кен Томпсон, Деннис Ритчи и группа других разработчиков из Bell Labs создают UNIX, операционную систему, которая, по словам Bell, сделала "крупномасштабное объединение в сеть различных вычислительных систем и Интернета практичным". Labs.. Команда разработчиков UNIX продолжила разработку операционной системы с использованием языка программирования C, который они также оптимизировали.
1970: недавно созданная корпорация Intel представляет Intel 1103, первую микросхему памяти с динамическим доступом (DRAM).
1971. Группа инженеров IBM во главе с Аланом Шугартом изобретает "дискету", позволяющую обмениваться данными между разными компьютерами.
1972: Ральф Бэр, немецко-американский инженер, выпускает Magnavox Odyssey, первую в мире домашнюю игровую консоль, в сентябре 1972 года, по данным Компьютерного музея Америки. Несколько месяцев спустя предприниматель Нолан Бушнелл и инженер Эл Алкорн из Atari выпускают Pong, первую в мире коммерчески успешную видеоигру.
1973 г.: Роберт Меткалф, член научно-исследовательского отдела Xerox, разрабатывает Ethernet для соединения нескольких компьютеров и другого оборудования.
1975: На обложке январского номера журнала «Популярная электроника» Altair 8080 назван «первым в мире комплектом миникомпьютеров, способным конкурировать с коммерческими моделями». Увидев номер журнала, два «компьютерщика», Пол Аллен и Билл Гейтс, предлагают написать программное обеспечение для «Альтаира» с использованием нового языка BASIC. 4 апреля, после успеха этого первого начинания, двое друзей детства создают собственную компанию по разработке программного обеспечения Microsoft.
1976: Стив Джобс и Стив Возняк основали компанию Apple Computer в День дурака. По данным Массачусетского технологического института, они представляют Apple I — первый компьютер с односхемной платой и постоянной памятью.
1977: Radio Shack начала производство 3000 компьютеров TRS-80 Model 1, пренебрежительно называемых «Trash 80», по цене 599 долларов США, согласно данным Национального музея американской истории. Согласно книге «Как энтузиасты TRS-80 помогли зажечь компьютерную революцию» (The Seeker Books, 2007), в течение года компания приняла 250 000 заказов на компьютер.
1977: в Сан-Франциско проходит первая компьютерная ярмарка Западного побережья. Джобс и Возняк представляют на выставке компьютер Apple II с цветной графикой и дисководом для аудиокассет для хранения данных.
1978: Представлена VisiCalc, первая компьютерная программа для работы с электронными таблицами.
1979: компания MicroPro International, основанная инженером-программистом Сеймуром Рубинштейном, выпускает WordStar, первый в мире коммерчески успешный текстовый процессор. WordStar запрограммирован Робом Барнаби и включает 137 000 строк кода, согласно книге Мэтью Г. Киршенбаума «Отслеживание изменений: литературная история обработки текстов» (Harvard University Press, 2016).
1981: "Acorn", первый персональный компьютер IBM, выпущен на рынок по цене 1565 долларов США, по данным IBM. Acorn использует операционную систему MS-DOS из Windows. Дополнительные функции включают дисплей, принтер, два дисковода для гибких дисков, дополнительную память, игровой адаптер и многое другое.
1983: Apple Lisa, что означает «локальная интегрированная программная архитектура», а также имя дочери Стива Джобса, по данным Национального музея американской истории (NMAH), является первым персональным компьютером с графическим интерфейсом. Машина также включает в себя раскрывающееся меню и значки. Также в этом году выпущен Gavilan SC, который является первым портативным компьютером с откидной конструкцией и первым, продаваемым как «ноутбук».
1984: Apple Macintosh анонсирован миру во время рекламы Суперкубка. По данным NMAH, Macintosh продается по розничной цене 2 500 долларов США.
1985: В ответ на графический интерфейс Apple Lisa Microsoft выпускает Windows в ноябре 1985 года, сообщает Guardian.Тем временем Commodore анонсирует Amiga 1000.
1989: Тим Бернерс-Ли, британский исследователь из Европейской организации ядерных исследований (CERN), представляет свое предложение о том, что впоследствии станет Всемирной паутиной. В его статье подробно изложены его идеи для языка разметки гипертекста (HTML), строительных блоков Интернета.
1993: микропроцессор Pentium расширяет возможности использования графики и музыки на ПК.
1996: Сергей Брин и Ларри Пейдж разрабатывают поисковую систему Google в Стэнфордском университете.
1997: Microsoft инвестирует 150 млн долларов в Apple, которая в то время испытывает финансовые трудности. Эта инвестиция положила конец текущему судебному делу, в котором Apple обвинила Microsoft в копировании ее операционной системы.
1999: Wi-Fi, сокращенный термин для "беспроводной точности", разработан, первоначально охватывающий расстояние до 300 футов (91 метр) сообщение Wired.
21 век
2001: Mac OS X, позже переименованная в OS X, а затем просто в macOS, выпущена Apple в качестве преемника своей стандартной операционной системы Mac. OS X проходит через 16 различных версий, каждая из которых имеет «10» в качестве названия, а первые девять итераций получили прозвище в честь больших кошек, а первая носит кодовое название «Cheetah», сообщает TechRadar.
2003: AMD Athlon 64, первый 64-разрядный процессор для персональных компьютеров, выпущен для клиентов.
2004: Корпорация Mozilla выпускает Mozilla Firefox 1.0. Веб-браузер является одним из первых серьезных вызовов для Internet Explorer, принадлежащего Microsoft. По данным Музея веб-дизайна, за первые пять лет Firefox скачали более миллиарда пользователей.
2005: Google покупает Android, операционную систему для мобильных телефонов на базе Linux
2006: MacBook Pro от Apple поступил в продажу. Pro — это первый двухъядерный мобильный компьютер компании на базе процессора Intel.
2009: Microsoft выпускает Windows 7 22 июля. В новой операционной системе есть возможность закреплять приложения на панели задач, разбрасывать окна, встряхивая другое окно, легкодоступные списки переходов, упрощенный предварительный просмотр плиток и многое другое, TechRadar. сообщили.
2010: Представлен iPad, флагманский портативный планшет Apple.
2011: Google выпускает Chromebook, работающий на Google Chrome OS.
2015: Apple выпускает Apple Watch. Microsoft выпускает Windows 10.
2016: Создан первый перепрограммируемый квантовый компьютер. «До сих пор не существовало ни одной платформы квантовых вычислений, которая могла бы запрограммировать новые алгоритмы в свою систему. Обычно каждый из них предназначен для атаки на определенный алгоритм», — сказал ведущий автор исследования Шантану Дебнат, квантовый физик и инженер-оптик из Мэрилендского университета в Колледж-Парке.
2017: Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) разрабатывает новую программу «Молекулярная информатика», которая использует молекулы в качестве компьютеров. «Химия предлагает богатый набор свойств, которые мы можем использовать для быстрого и масштабируемого хранения и обработки информации», — заявила в своем заявлении Энн Фишер, руководитель программ в Управлении оборонных наук DARPA. «Существуют миллионы молекул, и каждая молекула имеет уникальную трехмерную атомную структуру, а также переменные, такие как форма, размер или даже цвет. Это богатство предоставляет обширное пространство для разработки новых и многозначных способов кодирования и обработки. данные за пределами 0 и 1 современных логических цифровых архитектур."
Дополнительные ресурсы
Тимоти – главный редактор печатных и цифровых журналов All About History и History of War. Ранее он работал над сестринским журналом All About Space, а также над фотографиями и творческими брендами, включая Digital Photographer и 3D Artist. Он также писал статьи для журнала How It Works и нескольких журналов по истории, а также получил степень по английской литературе в Университете Бат-Спа.
Читайте также: