История развития средств вычислительной техники

Содержание:

Введение

Сегодня, пожалуй, мало кто может представить жизнь без компьютерных технологий, настолько прочно они вошли в нашу жизнь и во все ее сферы. Хотя ещё относительно недавно, всего лишь 60ых - 70ых годах прошлого века электронные вычислительные машины были в новинку и доступны только лишь ограниченному числу людей и специалистов, а их применение, как правило, было довольно сложным в освоении для широкого круга простых пользователей. Пока в 1971 году не произошло событие, поменявшее в корне ситуацию и с неимоверной скоростью превратившее компьютер в обычный, относительно доступный, персональный инструмент, который смогли позволить себе и освоить десятки миллионов людей по всему миру. В том знаменательном году почти не известная никому компания Intel из маленького калифорнийского городка Санта-Клара, выпустила свой первый микропроцессор. Именно благодаря этому микропроцессору у нас появился новый класс вычислительных систем - персональный компьютер.

Однако, основа развития средств вычислительной техники была заложена ещё за много тысяч лет назад. С самого зарождения цивилизации человечество начало сталкиваться с необходимостью произведении вычислений, обработки данных и их хранении. Тогда речь шла о простейших операциях вроде подсчета голов скота, собираемых плодов или товаров при обмене, но с развитием общества, технологий и соответствующим увеличением количества окружающей человека информации, человечество впервые подошло к вопросу автоматизации этих операций, условно весь процесс развития можно разделить на несколько этапов.

Глава 1. Ручной этап развития вычислительной техники

1.1 Счет на пальцах

Доподлинно неизвестно точное время появления этого метода, однако, ученые связывают его с эпохой верхнего палеолита или периодом в 35000 - 8000 лет до нашей эры. Пальцевый счет зародился сразу у нескольких народов, общий принцип был один и тот же — использование собственных частей тела, основываясь на конкретных потребностях тех или иных общин, способы реализации имели огромное число вариаций, какие — то из них не претерпели никаких изменений и не получили широкого распространения, как, например, у амазонского племени Пираха, система счета которых ограничена всего тремя числами «Один», «Два» и «Много».

В то время как другим способам пальцевого счета мы в какой - то степени обязаны появлением математики, других точных наук, появлению многих систем счисления, которыми мы пользуемся и на принипах которых работает наша вычислительная техника.

Так, например, по некоторым версиям привычная нам всем десятичная система счисления берет свое начало в Древнем Египте за три тысячелетия до нашей эры. Правда египтяне как и многие другие народы в той эпохе пользовались непозиционной системой счисления, т.е. для каждого числа было уже собственное обозначение, но при записи результат не зависел от местоположения каждого из чисел. Тем не менее уже тогда Египтяне сильно продвинулись в своих техниках счета и научились умножать на пальцах однозначные числа от 6 до 9. Для этого на одной руке вытягивали столько пальцев, на сколько первое число превосходит число 5, а на второй делали то же самое для второго числа. Остальные пальцы загибали. Потом брали число вытянутых пальцев и умножали на 10, далее перемножали числа, показывавшие, сколько загнуто пальцев на руках. К числу вытянутых пальцев, умноженному на 10, добавляли полученное произведение. В то время пальцевый счет позволял cчитать им от 1 до 10000. В последствии система счислений подверглась усовершенствованиям, и Египтяне научились оперировать числами, вплоть миллиона.

Конечно, помимо Египетской системы пальцевого счета были и другие, которые отличались, пожалуй очень многим, кроме того, что все системы объединяло одно — использование собственных частей тела.

Русский счёт на пальцах до десяти начинается загибанием мизинца левой руки и продолжается последовательным ведением до загнутого большого пальца правой руки. Однако, когда требуется наглядно показать количество, руку сжимают в кулак и в начале разжимают указательный палец, затем средний, безымянный, мизинец и последним большой. Из других способов счисления по пальцам на Руси был так же популярен «счёт дюжинами», Употреблялся он в основном в торговле (Был широко распространен на территории Новгородской республики в XII—XV веках). Счет дюжинами вёлся большим пальцем по фалангам остальных четырёх пальцев правой руки и начинался от нижней фаланги указательного пальца, а заканчивался верхней фалангой мизинца. Был и другой вариант — от верхней фаланги мизинца левой руки до нижней фаланги указательного пальца. При достижении 12, если число превышало 12, то считающий загибал один палец на противоположной руке. По достижении шестидесяти или «пяти дюжин» все пальцы руки, означающие полные дюжины, оказывались сжатыми в кулак. До начала XX века на территории России было принято считать дюжинами многое из предметов обихода, например: носовые платки, пишущие перья, карандаши, школьные тетрадки. Набор из 12 предметов по традиции составляли ложки, вилки, ножи, а посудные сервизы и комплекты стульев и кресел рассчитывались на 12 персон (это даже оставило след в названии романа «Двенадцать стульев»).

Не смотря на то, что на Руси были десятичная и двенадцатеричная системы, широчайшее распространение все же получил «счёт сороками» («сороковицами»). Охотники за пушным зверем в Сибири вели счет «сорочками», то есть наполненные шкурками мешки (обычно, сорок собольих хвостов или сорок беличьих шкур), которые полностью уходили на пошив одной дорогой «сорочки» (шубы) русского боярина XVI века. Так, в таможенной грамоте 1586 года «сороками» были подсчитаны шкурки соболей и куниц, посланные в качестве платы за ведение войны с турками от царя Фёдора Ивановича австрийскому императору Рудольфу. Методика счёта «сороками» имела много общего со «счётом дюжинами», разница была в том, что вместо подсчёта фаланг считали суставы пальцев, которых на четырёх пальцах было всего 8. Если число превышало 8, то при достижении 8 считающий загибал один палец на противоположной руке. По достижении числа 40 все пальцы руки, фиксировавшей полные «осьмушки» (восьмерки), оказывались сжатыми в кулак. Влияние пальцевого счёта «сороками» отразилось в народном фольклоре и особенно в народных суевериях. К примеру, для охотника сорок первый медведь считался несчастливым и т. д. Также любая многоножка традиционно называлась, и до сих пор некоторыми называется словом «сороконожка». Выражение «сорок сороков» или по — другому «тьма» для простого крестьянина символизировало некое запредельное число, превосходящее любое воображение и математические познания самого человека.

В состав Римской республики, а позднее — империи, входило множество народов, а сфера торговли охватывала всё Средиземноморье и страны Ближнего Востока, которые имели разную счётную письменность или не имеющие таковой. Как результат, возникла весьма развитая, и главное, работающая десятичная система счёта на пальцах, при которой торговцы могли оперировать числами до 10.000 с помощью одних только пальцев двух рук, и до 1.000.000.000, задействуя другие части тела. В течение длительного времени на территории Арабского халифата и стран, возникших после его распада, в торговых операциях использовался римский пальцевый счёт, ещё в XIV веке арабские и персидские документы свидетельствуют о хорошем знании арабами римской системы счёта, сходной с той, которая была записана Бедой Достопочтенным в Европе начала VIII века. Особенностью этого счисления стала смена рук, означающих десятки и сотни, в соответствии с системой арабского письма справа-налево. Таким образом, правая рука стала означать сотни, а левая — единицы и десятки. Впоследствии, на восточных базарах и в портах на  Красном море и вдоль восточного побережья Африки, торговцами был выработали собственный особый математический язык жестов. Покупатель и продавец, во избежание нечистых на руку посредников, недобросовестных конкурентов и нежелательных свидетелей, тайно договаривались о цене, накрывая свои руки тканью и касаясь ладоней друг друга, следуя определённым правилам.

Прикосновение к вытянутому указательному пальцу продавца, в зависимости от цены и используемых денежных единиц, могло означать 1, 10 или 100. Одновременное касание к двум, трём или четырём пальцам продавца могло означать соответственно 2, 20, 200; 3, 30, 300 или 4, 40, 400. Касание открытой ладонью могло указывать на число 5, 50 или 500. Дотронуться до мизинца означало 6, 60 или 600, безымянного пальца  — 7, 70 или 700, среднего пальца — 8, 80 или 800, если согнуть указательный палец — 9, 90 или 900, косание  Большого пальца — 10, 100 или 1000. При этом в счислении могла быть соблюдена последовательность числовых степеней, например число 78 задавалось прикосновением к безымянному пальцу продавца, а затем  к его среднему пальцу. При постукивание по указательному пальцу продавца в направлении от среднего сустава к кончику пальца выносилось предложение о снижении цены вдвое, на одну четвертую или на одну восьмую часть от начальной цены. При постукивание по указательному пальцу от основания пальца до его среднего сустава добавлялась половина цена от предложенной, или четверть, или восьмая часть. Если же перед указанием дробной степени указывалось целое число, то оно умножалось на дробную степень.

1.2 Фиксация счёта, абак, счёты

С течением времени, развитии торговых отношений, усложнении социальной структуры, увеличении количества информации, окружающей человека, человечество столкнулось с тем, что существующие технологии вычислений уже не всегда могли справиться с возросшей сложностью и числом операций. Тогда у человека остро возникла потребность в автоматизации расчетов и реализации системы хранения данных, полученных при вычислениях.

Конечно же, как и любая эволюция, развитие технологий происходит постепенно. Параллельно с тем как пальцевый счет продолжал свое развитие в одних частях света, в других ему на смену пришёл счёт абаке. Который, вероятнее всего, впервые появился в Вавилоне примерно за 3000 — 2500 лет до нашей эры. Доска абака была разделена на полосы. Каждая полоска назначалась для откладывания тех или иных разрядов чисел: в первую полоску ставили несколько камешков по количеству единиц в разряде, во вторую полоску по количеству десятков, в третью по количеству сотен, и так далее.

Абаке получил широкое распространение и дальнейшее развитие у римлян. Они назвали камешеки для расчетов - калькулюс, а счет на абаке получил название - калькуляция. Даже сейчас подсчет расходов, доходов или других операций называют калькуляцией, а до недавнего времени вполне можно было услышать, как человека, выполняющего этот подсчет называли — калькулятором. Один и тот же камешек на доске абаке мог означать и единицы, и десятки, и сотни, и тысячи — разница была лишь в его месте расположения. Со временем и эта технология получила свое дальнейшее развитие.

К примеру знакомые нам счеты являются модернизированным абаком, но уже состоящим из рамки с укрепленными горизонтальными веревочками или проволокой, на которые были нанизаны просверленные деревянные плашки или же фруктовые косточки по десять штук на каждый ряд, равно как и в классическом абаке, каждый ряд означал свой разряд.

Тем не менее, такая, казалось бы, простая и не имеющая вариантов исполнения технология как счеты, все же в некоторых цивилизациях находила свою уникальную реализацию.

В древнем Китае на каждом ряду счет помещалось не по десять плашек, а всего по семь. Последние две плашки были отделены от первых пяти вертикальной планкой, и каждая из них обозначала 5 единиц. Когда при расчетах набиралось пять плашек, вместо них выбиралась одна плашка второго отделения счетов. Такое устройство китайских счетов, называемых суан-пан, по сравнению с традиционными счетами уменьшало необходимое число плашек.

У японцев это же устройство для счета носило название Соробан. Соробан — японская версия абака или счет, которая произошла от китайского суан-пана, который завезли в Японию в 15-16 веках. Соробан представляет собой еще более упрощенную версию предшественника, за счет того, что у Соробан вместо пяти плашек с одной стороны и двух с другой, их всего пять, по четыре с одной, и по одной с другой стороны.

Вместе с развитием инструментов для вычислений произошла и эволюция в способах фиксации результата, если раньше люди оперировали незначительными числами и для этих целей использовалось и вполне хватало нанесения насечек, использования счетных палочки, завязывания узелков и др., то теперь, когда в счете начали фигурировать действительно большие числа, старые методы уже не могли «переварить» такой объем.

К тому же было очень неудобно хранить и считывать данные с хрупких и тяжелых глиняных табличек, множества веревок с узелками, огромных рулонов папируса. И это продолжалось до тех пор, пока древние индийцы не изобрели для каждой цифры свой знак.

1.3 Позиционная система счисления

Конечно, любой абак подразумевает собой использование некой позиционной системы счисления, т.е. Системы, в которой значение любой цифры зависит от позиции (разряда) данной цифры в числе и такие системы появились вместе с первыми абаками. Однако, вплотную развитием этой системы занялись первыми индийские ученые задолго после появления абака. Древнейшая известная запись позиционной десятичной системы обнаружена в Индии в 595г Нашей эры. В этих старинных системах для записи одинакового числа сначала использовались символы, рядом с которыми дополнительно помечали, в каком разряде они стоят. Потом перестали помечать разряды, и оставили каждому числу свою позицию. А если позиция пустая, её стали отмечать «пустотой» или нулем. В поздних вавилонских текстах такой знак стал появляться, но в конце числа его не ставили. Лишь в Индии нуль окончательно занял своё место. Так как Индия находилась обособленно от других стран, то впервые

Индийская нумерация только лишьь через многие годы попала в арабские страны. Широкое распространение она получила благодаря арабскому матемаику Мухаммеду бен Муса ал — Хорезми.

В своей книге он подробно описал индийскую арифметику. Триста лет спустя (в 1120 году) эту книгу перевели на латинский язык, и она стала первым учебником арифметики для европейских городов, так как она была переведена с арабского, то получила распространение под названием арабская арифметика, соответственно нумерация стала называться так же арабской. Тем не менее, только в 16 в. новая нумерация получила широкое распространение в науке и в житейском обиходе. В России она начинает распространяться в 17 в. С введением десятичных дробей десятинная позиционная система С. стала универсальным средством для записи всех действительных чисел.

Глава 2. Механический этап развития вычислительной техники

2.1 Механическая вычислительная техника

Впервые модификацию абака спроектировал Леонардо да Винчи в конце XV - начале XVI века. Он нарисовал эскиз 13 - разрядного устройства для суммирования с десятизубными шестернями. Это устройство напоминает счетную машинку в основе которой с двух сторон находятся валы, и при помощи правильно подобранного передаточного соотношения при 10 вращениях вала отвечающего за младший разряд, на старшем валу делался 1 полный оборот. Однако чертежи данного устройства были утрачены и найдены спустя годы среди документов изобретателя.В 17 веке, когда уже началось активное развитие механики,

тогда Впервые появились рабочие прототипы приборов использующих механический принцип вычислений. Такие устройства, как и аппарат да Винчи, строились на механических элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда. Но в отличие от неё эти машины уже могли выполнять целых четыре арифметических действия. Такие машины получили название Арифмометры.

Ещё одна механическая машина, которая по некоторым версиям считается первой, была описана в 1623 г. профессором математики Тюбингенского университета Вильгельмом Шиккардом, реализована она была в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения тех же четырех арифметических операций над 6-разрядными числами.

Машина Шиккарда содержала суммирующее и множительное устройства, а также механизм для записи промежуточных результатов. Первый блок - шестиразрядной суммирующей машины представлял собой соединение зубчатых передач. На каждой оси имелись шестерня с десятью зубцами и вспомогательное однозубцевое колесо - палец. Палец служил для того, чтобы передавать единицу в следующий разряд (поворачивать шестеренку на десятую часть полного оборота, после того как шестеренка предыдущего разряда сделает такой оборот). При вычитании шестеренки следовало вращать в обратную сторону. Контроль хода вычислений можно было вести при помощи специальных окошек, где появлялись цифры. Для перемножения использовалось устройство, чью главную часть составляли шесть осей с «навернутыми» на них таблицами умножения. Хотя из-за недостаточной известности машина Шиккарда и принципы ее работы не оказали существенного влияния на дальнейшее развитие вычислительной техники (ВТ), она по праву открывает эру механической ВТ.

Первая действующая модель счетной суммирующей машины, получившей распространение, была создана в 1642 г. одним из самых знаменитых французских ученых Блезом Паскалем. Принцип действия счетчиков в машине Паскаля прост и очень схож с машиной Шиккарда. В основе него лежит идея простой зубчатой пары - двух зубчатых колес, сцепленных между собой. Для каждого разряда имеется шестерня с десятью зубцами. При этом каждый из десяти зубцов

представляет одну из цифр от 0 до 9. Такое колесо назвали "десятичным счетным колесом". При прибавлении в разряде одной единицы - счетное колесо проворачивается на один зубец, или на 1/10 оборота. Требуемое число можно получить, проворачивая колесо до тех пор, пока зубец, представляющий эту цифру, не встанет напротив указателя или окошка. К примеру, три колеса показывают число 123. Допустим, для того что бы прибавить к этому числу 111, необходимо провернуть каждое колесо вправо на один зубец. Тогда против окошек встанут соответственно цифры 2, 3, 4, образуя сумму чисел 123 и 111, т. е. 234. Если с подобными расчетами все довольно просто, то задача переноса десятков являлась одной из основных проблем, которую пришлось решать Паскалю. Действительно, в машине, в которой сложение выполняется механическим способом, перенос должен осуществляться автоматически. Предположим, что оператор ввел в разряд девять единиц. Счетное колесо повернется на девять десятых оборота. Если теперь прибавить еще одну единицу, колесо "накопит" уже десять единиц. Их надо передать в старший разряд. Это и есть перенос десятков. В машине Паскаля, так же как и у машины Шиккарда, ее осуществляет удлиненный зуб. Он сцепляется с колесом старшего разряда и проворачивает его на 1/10 оборота. В окошке счетчика разряда десятков появится единица, а в окошке счетчика разряда единиц снова покажется нуль.

Механизм переноса действует только в одном направлении вращения колес и не допускает выполнения операции вычитания вращением колес в обратную сторону. Поэтому Паскаль заменил операцию вычитания операцией сложения с десятичным дополнением. Пусть, например, необходимо из числа 265 вычесть 11. Метод дополнения приводит к действиям: 265-11=265-(100-89)=265+89-100=254. Нужно только не забывать вычесть сотню. Но на машине, имеющей фиксированное число разрядов, об этом можно не заботиться. Вот как будет выполняться эта операция в шестиразрядной машине: 000285+999989=1000274; при этом единица слева выпадает, так как переносу из шестого разряда некуда деться. Фактически машина Паскаля была первым суммирующим механизмом, построенным на совершенно новом принципе, при котором считают колеса. Она производила на современников огромное впечатление, о ней слагались легенды, ей посвящались поэмы. Все чаще с именем Паскаля появлялась характеристика "французский Архимед". До нашего времени дошло только 8 машин Паскаля, из которых одна является 10-разрядной.

Практически параллельно с Паскалем строил свою машину немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц, и в 1694 г., он завершил свою разраотку. Его машина давала возможность механического выполнения операции умножения без последовательного сложения и вычитания. Главной частью ее был так называемый ступенчатый валик - цилиндр с зубцами разной длины, которые взаимодействовали со счетным колесом. Передвигая колесо вдоль валика, можно было его ввести в зацепление с необходимым числом зубцов и обеспечить установку определенной цифры.

Арифметическая машина Лейбница была по существу первым в мире арифмометром - машиной, предназначенной для выполнения четырех арифметических действий, позволяющей использовать 8-разрядное множимое и 9-разрядный множитель с получением 16-разрядного произведения. По сравнению с машиной Паскаля было создано принципиально новое вычислительное устройство, существенно ускоряющее выполнение операций умножения и деления. Однако, несмотря на все остроумие его изобретателя, арифмометр Лейбница не получил распространения по двум основным причинам: отсутствие на него устойчивого спроса и конструкционной неточности, сказывающейся при перемножении предельных для него чисел.Но основная идея Лейбница - идея ступенчатого валика оказалась весьма плодотворной. Вплоть до конца XIX века конструкция валика совершенствовалась и развивалась разными изобретателями механических машин.

Универсальная автоматическая машина, в структуру которой уже входили почти все основные части современных ЭВМ, была изобретена еще в тридцатых годах XIX века. И сейчас мы можем лишь поражаться, какую колоссальную работу, которая, без преувеличений, стала революционной в мире вычислительной техники, мог совершить практически без помощи, всего один человек. Имя этого человека, которому было суждено открыть новую и, пожалуй, одну из самых ярких страниц в истории вычислительной техники - Чарльз Бэббидж. За свою весьма продолжительную жизнь (1792-1871) профессор математики из кэмбриджа сделал большое количество открытий и изобретений, некоторые из которых сильно опередили его время. Круг интересов Бэббиджа был чрезвычайно широк, но все же главным увлечением его жизни, по словам самого ученого, были именно вычислительные машины, на создание которых он потратил почти 50 лет. Главным его достижением в этой области стала именно аналитическая машина, она представляла собой единый комплекс специализированных блоков. По проекту она включала следующие устройства: арифметическое устройство (названное им «мельницей»), регистры памяти, объединённые в единое целое («склад»), и устройство ввода-вывода.

Для хранения чисел Бэббидж решил использовать набор десятичных счетных колес. Каждое из колес могло останавливаться в одном из десяти положений и таким образом запоминать один десятичный знак. Колеса собирались в регистры для хранения многоразрядных десятичных чисел. По замыслу автора запоминающее устройство должно было иметь емкость в 1000 чисел по 50 десятичных знаков для того, чтобы иметь некоторый запас по отношению к наибольшему числу, которое может потребоваться. Для сравнения, запоминающее устройство одной из первых ЭВМ имело объем всего в двести пятьдесят десятиразрядных чисел.

Для создания памяти, где хранилась информация, Бэббидж использовал не только колесные регистры, но и большие металлические диски с отверстиями. На дисках хранились таблицы значений специальных функций, которые использовались в процессе вычислений.

Время на производство арифметических операций оценивалось автором: сложение и вычитание - 1с; умножение 50-разрядных чисел - 1 мин; деление 100-разрядного числа на 50-разрядное - 1 мин.

Управление вычислительным процессом осуществляться с помощью набора перфокарт, который представлял из себя картонные карточки с различным расположением пробитых (перфорированных) отверстий. Карты проходили под щупами, а они, в свою очередь, попадая в отверстия, приводили в движение механизмы, с помощью которых числа передавались из памяти устройства на вычислительный блок. Результат машина отправляла обратно в память. С помощью перфокарт так же была предусмотрена возможность осуществления операции ввода числовой информации и вывода полученных результатов. По сути такой подход и стал первым шагом к созданию автоматической вычислительной машины с программным управлением. Однако, только после смерти Бэббиджа его сын Генри закончил работу отца и построил по его чертежам центральный узел Аналитической машины - арифметическое устройство, которое в 1888 году смогло вычислить произведения числа "пи" на числа натурального ряда от одного до 32 с точностью до 29 знаков! Машина Бэббиджа оказалась работоспособной, но Чарльз, к сожалению, этого уже не увидел.

2.2 Электромеханический этап развития вычислительной техники

Век механических машин принес огромный вклад в развитие вычислительной техники. Но вскоре людям потребовались более быстрые помощники. Это заставило изобретателей искать пути совершенствования вычислительной техники, но уже не на механической, а на электромеханической основе. Наконец, на электромеханическом этапе была реализована идея Бэббиджа создания универсальной вычислительной машины с программным управлением, по сложности соизмеримая с наиболее сложными техническими системами того времени. Уже на этом этапе выявляется зависимость возможностей вычислительной техники от ее системной сложности; многие наработки данного этапа легли в основу развития современного этапа развития ВТ - электронного.

Небольшой электрический мотор освободил вычислителя от необходимости крутить ручку, при этом скорость счета многократно увеличилась. Сам механизм счетного устройства, поначалу остававшийся неизменным, стал также постепенно модернизироваться. Рычажный набор, который осуществлял медленную установку чисел и приводил к значительному проценту ошибок, заменили гораздо более удобным - клавишным. Появились машины, записывающие результат на бумажной ленте, а также другие комбинации счетных и пишущих устройств. Это был уже новый шаг - механизация вычислений, но не их автоматизация. Управление процессом счета все еще лежало на плечах человека.

Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях.

Первый такой комплекс был произведен в США Г. Холлеритом в 1887 г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Он предназначался для обработки результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России. Управление механическими счетчиками и сортировкой осуществлялось электрическими импульсами, возникающими при замыкании электрической цепи при наличии отверстия в перфокарте. Эти импульсы использовались и для ввода чисел, и для управления работой машины. Благодаря этим особенностям машина Г. Холлерита была впоследствии признана первой электромеханической счетной машиной с программным управлением. Хоть счетная машина задумывалась Г. Холлеритом как Census Machine (машина для переписи), она по праву считается "первой статистической".

В 1936 году для формализации понятия алгоритма, была предложена машина, разработанная Аланом Тьюрингом и названная в его честь.

Машина Тьюринга является расширением конечного автомата и способна имитировать все другие исполнители, т. е. любые другие вычислительные машины (с помощью задания правил перехода), каким - либо образом реализующие процесс пошагового вычисления, в котором каждый шаг вычисления достаточно элементарен.

Машина Тьюринга имеет бесконечную в обе стороны ленту, разделенную на квадратики (ячейки). В каждой ячейке может быть записан некоторый символ из фиксированного (для данной машины) конечного множества, называемого алфавитом данной машины. Один из символов алфавита выделен и называется "пробелом", предполагается, что изначально вся лента пуста, то есть, заполнена пробелами.

Машина Тьюринга может менять содержимое ленты с помощью специальной читающей и пишущей головки, которая движется вдоль ленты. В каждый момент головка находится в одной из ячеек. Машина Тьюринга получает от головки информацию о том, какой символ та видит, и в зависимости от этого (и от своего внутреннего состояния) решает, что делать, то есть какой символ записать в текущей ячейке и куда сдвинуться после этого (налево, направо или остаться на месте). При этом также меняется внутреннее состояние машины (мы предполагаем, что машина не считая ленты имеет конечную память, то есть конечное число внутренних состояний).

Так Тьюринг показал, что не существует "чудесной машины", способной решать все математические задачи. Но, продемонстрировав ограниченность возможностей, он на бумаге построил то, что позволяет решать очень многое и что мы теперь называем словом "компьютер".

Глава 3. Этап электронно-вычислительных машин

По этапам развития и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

• Первое поколение, 40-50-е годы; Представляло собой ЭВМ построенные на базе электронных вакуумных лампах.
• Второе поколение, 60-70-е годы; ЭВМ уже существовали на базе дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).
• Третье поколение, 70-80-е годы; ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе).
• Четвертое поколение, 80-90е годы; ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах - микропроцессорах
• Пятое поколение, находятся на стадии разработки; ЭВМ на принципиально новых технологиях.

С каждым новым поколением ЭВМ по отношению к предыдущим, не только существенно улучшаются характеристики, но и на порядок увеличивается производительность и емкость всех запоминающих устройств.

3.1 ЭВМ 1-ого поколения. Эниак (ENIAC)

Начиная с 1943 года группа специалистов под руководством Говарда Эйкена, Дж. Моучли и П. Эккерта из США начала разрабатывать вычислительную машину на основе электронных ламп. Эта машина была названа ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) и работала она в тысячи раз быстрее, чем электромеханические машины. ENIAC работал на основе 18 тысяч вакуумных ламп, занимал площадь в 915 метров², весил более 30 тонн и потреблял мощность в 150 киловатт. ENIAC имел большой недостаток – управление им осуществлялось с помощью коммутационной панели, и у него отсутствовала память, для того чтобы задать программу приходилось в течение от нескольких часов до нескольких дней подсоединять нужным образом провода. Худшим из всех недостатков была ужасающая ненадежность компьютера, так как за каждый день работы успевало выйти из строя до несскольких десятков вакуумных ламп.

Чтобы упростить процесс задания программ, Моучли и Эккерт начали конструировать новую, усовершенствованную машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. В 1945 году к работе привлекли знаменитого математика - Джона фон Неймана. Первая действующая машина, построенная на вакуумных лампах, официально была введена в эксплуатацию 15 февраля 1946 года. Эту машину использовали для решения некоторых задач, подготовленных фон Нейманом, связанных с секретным проектом Манхэттен в котором разрабатывалсяь атомная бомбы. Затем машина была перевезена на Абердинский полигон, где проработала вплоть до 1955 года.

ENIAC стал первым представителем 1-го поколения компьютеров. Конечно, любая классификация условна, но большинство специалистов согласны с тем, что различать поколения следует исходя из той элементной базы, на основе которой строятся машины. Таким образом, первое поколение представляется ламповыми машинами.

3.2 Устройство и работа компьютера по «принципу фон Неймана»

Необходимо отметить неоценимую роль американского математика фон Неймана в становлении вычислительной техники первого поколения. Его основной задачей было осмыслить сильные и слабые стороны ENIAC и дать рекомендации для последующих разработок. В отчете фон Неймана и его коллег Г. Голдстайна и А.Беркса (июнь 1946 года) были четко сформулированы требования к структуре компьютеров. Отметим важнейшие из них:

• машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а именно в двоичной системе счисления;
• программа, как и исходные данные, должна размещаться в памяти машины;
• программа, как и числа, должна записываться в двоичном коде;
• трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требуют иерархической организации памяти (то есть выделения оперативной, промежуточной и долговременной памяти);
• арифметическое устройство (процессор) конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения; создание специальных устройств для выполнения других арифметических и иных операций нецелесообразно;
• в машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над числами производятся одновременно по всем разрядам).

Практически все рекомендации фон Неймана впоследствии были воплощены в машинах первых трех поколений, их совокупность получила название «архитектура фон Неймана». Первый компьютер, в котором были воплощены эти принципы, был построен в 1949 году английским исследователем Морисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными.

Новые машины первого поколения сменяли друг друга довольно быстро. В Советском Союзе в 1951 году заработала первая отечественная электронная вычислительная машина МЭСМ, площадью около 50 квадратных метров. МЭСМ уже имела 2 вида памяти: оперативное запоминающее устройство, в виде 4 панелей высотой в 3 метра и шириной 1 метр; и долговременная память в виде магнитного барабана объемом 5000 чисел. Всего в МЭСМ было 6000 электронных ламп, а работать с ними можно было только после прохождения прогрева в 1,5-2 часов после включения машины. Ввод данных осуществлялся с помощью магнитной ленты, а вывод с помощью цифропечатающего устройством сопряженного с памятью. МЭСМ могла выполнять до 50 математических операций в секунду, запоминать в оперативной памяти 31 число и 63 команды (всего было 12 различных команд), а потребляла мощность равную 25 киловаттам.

В 1952 году на свет появилась американская машина EDWAC. Стоит также отметить построенный ранее, в 1949 году, английский компьютер EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) – первую машину с хранимой программой. В 1952 году советские конструкторы ввели в эксплуатацию БЭСМ – самую быстродействующую машину в Европе, а в следующем году в СССР начала работать «Стрела» – первая в Европе серийная машина высокого класса. Среди создателей отечественных машин в первую очередь следует назвать имена С.А. Лебедева, Б.Я. Базилевского, И.С. Брука, Б.И. Рамеева, В.А. Мельникова, М.А. Карцева, А.Н. Мямлина. В 50-х годах появились и другие ЭВМ: «Урал», М-2, М-3, БЭСМ 2, «Минск 1», – которые воплощали в себе все более прогрессивные инженерные решения.

Возможности машин первого поколения были достаточно скромны. Так, быстродействие их по нынешним понятиям было малым: от 100 («Урал-1») до 20 000 операций в секунду (М-20 в 1959 году). Эти цифры определялись в первую очередь инерционностью вакуумных ламп и несовершенством запоминающих устройств. Объем оперативной памяти был крайне мал – в среднем 2 048 чисел (слов), этого не хватало даже для размещения сложных программ, не говоря уже о данных. Промежуточная память организовывалась на громоздких и тихоходных магнитных барабанах сравнительно небольшой емкости (5 120 слов у БЭСМ-1). Медленно работали и печатающие устройства, а также блоки ввода данных. Если же остановиться подробнее на устройствах ввода-вывода, то можно сказать, что с начала появления первых компьютеров выявилось противоречие между высоким быстродействием центральных устройств и низкой скоростью работы внешних устройств. Кроме того, выявилось несовершенство и неудобство этих устройств. Первым носителем данных в компьютерах, как известно, была перфокарта. Затем появились перфорационные бумажные ленты или просто перфоленты. Они пришли из телеграфной техники после того, как в начале XIX в. отец и сын из Чикаго Чарлз и Говард Крамы изобрели телетайп.

ЭВМ первого поколения, эти жесткие и тихоходные вычислители, были пионерами компьютерной техники. Они довольно быстро сошли со сцены, так как не нашли широкого коммерческого применения из-за ненадежности, высокой стоимости, трудности программирования.

3.3 Транзисторы. ЭВМ 2-го поколения

Элементной базой второго поколения стали полупроводники. Без сомнения, транзисторы можно считать одним из наиболее впечатляющих чудес XX века.

Патент на открытие транзистора был выдан в 1948 году американцам Д. Бардину и У.Браттейну, а через восемь лет они вместе с теоретиком В. Шокли стали лауреатами Нобелевской премии. Скорости переключения уже первых транзисторных элементов оказались в сотни раз выше, чем ламповых, надежность и экономичность – тоже. Впервые стала широко применяться память на ферритовых сердечниках и тонких магнитных пленках, были опробованы индуктивные элементы – параметроны.

Первая бортовая ЭВМ для установки на межконтинентальной ракете – «Атлас» – была введена в эксплуатацию в США в 1955 году. В машине использовалось 20 тысяч транзисторов и диодов, она потребляла 4 киловатта. В 1961 году наземные компьютеры «стретч» фирмы «Бэрроуз» управляли космическими полетами ракет «Атлас», а машины фирмы IBM контролировали полет астронавта Гордона Купера. Под контролем ЭВМ проходили полеты беспилотных кораблей типа «Рейнджер» к Луне в 1964 году, а также корабля «Маринер» к Марсу. Аналогичные функции выполняли и советские компьютеры.

В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти – дисковые запоминающие устройства, значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые запоминающие устройства на дисках появились в машинах IBM-305 и RAMAC. Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12000 об/мин. НА поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10000 знаков каждая.

3.4 Интегральные схемы. ЭВМ 3-го поколения

Приоритет в изобретении интегральных схем, ставших элементной базой ЭВМ третьего поколения, принадлежит американским ученым Д. Килби и Р. Нойсу, сделавшим это открытие независимо друг от друга. Массовый выпуск интегральных схем начался в 1962 году, а в 1964 начал быстро осуществляться переход от дискретных элементов к интегральным. Упоминавшийся выше ЭНИАК размерами 915 метров в 1971 году мог бы быть собран на пластине в 1,5 квадратных сантиметра. Началось перевоплощение электроники в микроэлектронику.

Несмотря на успехи интегральной техники и появление мини-ЭВМ, в 60-х годах продолжали доминировать большие машины. Таким образом, третье поколение компьютеров, зарождаясь внутри второго, постепенно вырастало из него.

Первая массовая серия машин на интегральных элементах стала выпускаться в 1964 году фирмой IBM. Эта серия, известная под названием IBM-360, оказала значительное влияние на развитие вычислительной техники второй половины 60-х годов. Она объединила целое семейство ЭВМ с широким диапазоном производительности, причем совместимых друг с другом. Именно в период развития третьего поколения возникла чрезвычайно мощная индустрия вычислительной техники, которая начала выпускать в больших количествах ЭВМ для массового коммерческого применения. Компьютеры все чаще стали включаться в информационные системы или системы управления производствами. Они выступили в качестве оче­вид­но­го рычага современной промышленной революции.

3.5 Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС). ЭВМ 4-го поколения

Начало 70-х годов знаменует переход к компьютерам четвертого поколения – на сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Другим признаком ЭВМ нового поколения являются резкие изменения в архитектуре.

Техника четвертого поколения породила качественно новый элемент ЭВМ – микропроцессор. В 1971 году пришли к идее ограничить возможности процессора, заложив в него небольшой набор операций, микропрограммы которых должны быть заранее введены в постоянную память. Оценки показали, что применение постоянного запоминающего устройства в 16 килобит позволит исключить 100 200 обычных интегральных схем. Так возникла идея микропроцессора, который можно реализовать даже на одном кристалле, а программу в его память записать навсегда. В то время в рядовом микропроцессоре уровень интеграции соответствовал плотности, равной примерно 500 транзисторам на один квадратный миллиметр, при этом достигалась очень хорошая надежность.

Из больших компьютеров четвертого поколения на сверхбольших интегральных схемах особенно выделялись американские машины «Крей-1» и «Крей-2», а также советские модели «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2». Первые их образцы появились примерно в одно и то же время – в 1976 году. Все они относятся к категории суперкомпьютеров, так как имеют предельно достижимые для своего времени характеристики и очень высокую стоимость.

3.6 История развития персональных ЭВМ

Хотя и персональные компьютеры относятся к ЭВМ 4-го поколения, все же возможность их широкого распространения, несмотря на достижения технологии СБИС, оставалась бы весьма небольшой.

В 1970 году был сделан важный шаг на пути к персональному компьютеру – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intеl скон­струировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центрально­му процессору большого компьютера.

В конце 70-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие ком­пьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IВМ – ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 году фирма IВМ решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был вы­бран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intе1 8088. Его использо­вание позволило значительно увеличить потенциальные возможности компью­тера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компью­тере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его про­граммное обеспечение было поручено разработать небольшой тогда еще фирме Microsoft. И таким образом в 1981 году появилась первая версия операционной системы для компьютера IBM РС – MS DOS 1.0. В дальнейшем по мере совершенствования компьютеров IВМ РС выпускались и новые версии DOS, учитывающие новые возможности компьютеров и предоставляющие дополнительные удобства пользователю.

Через один-два года компьютер IВМ РС занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.

Если бы IВМ РС был сде­лан так же, как другие существовавшие во время его появления компьютеры, он бы устарел через два-три года, и мы давно бы уже о нем забыли.

Итак, после начала широкого внедрения персональных компьютеров в повседневную жизнь, продолжилось быстрое развитие вычислительной техники. Остановимся на наиболее важном элементе: микропроцессор – это эффективный с технологической и экономической точки зрения инструмент для переработки возрастающих потоков информации.

Новое поколение микропроцессоров идет на смену предыдущему каждые два года и морально устаревает за 3-4 года. Микропроцессор вместе с другими устройствами микроэлектроники позволяют создать довольно экономичные информационные системы.

Модель IBM PC была усовершенствована. Новая модификация получила название «расширенного» IВМ РС/ХТ (Рersonal Соmрuter/еХТеnded version). В данной модификации производители отказались от использовании магнитофона в качестве накопителя информации, добавили второй дисковод гибких дисков, а также возможность использования жесткого диска емкостью 10-30 МБ. В настоящее время наличие жесткого диска в ПК ХТ является практически обязательным. Модель базировалась на использовании того же микропроцессора – Intel 8088.

В 1982 году была выпущена новая модель компьютеров по названием IВМ РС/АТ (Рersonal Computer/Аdvanced Technology – «ПК усовершенствованной технологии»). В связи с использованием нового микропроцессора с сопроцессором 80287 производительность системы возросла более чем вдвое. Она укомплектована дисководами гибких дисков нового типа (с утроенным объемом хранимой информации), жестким диском от 40 МБ и выше. Шина материнской платы ПК расширена до 16 бит.

В 1989 году Intel выпустила новый микропроцессор 80486SX/DX/DX2, имевшие 1,2 млн транзисторов на кристалле, изготовленному по технологии 1 мкм. От 386-го существенно отличается размещением на кристалле первичного кэша и встроенного математического сопроцессора 80487. Микропроцессоры 80486 по-прежнему могли адресовать до 4 Гб оперативной памяти и работали на частотах: 25, 33, 50 и 66 МГц.

Процессоры Pentium с частотой 75, 90 и 100 МГц, появившиеся в 1994 году, представили уже второе поколение процессоров Pentium (семейство P6). При почти том же числе транзисторов они выполнялись по технологии 0,6 мкм, что позволило снизить потребляемую мощность. От первого поколения они отличались внутреннем умножением частоты и имели другой тип корпуса. Была введена новая шина, которой до этого оснащались большие ЭВМ и в одном ПК могли присутствовать до 4-х процессоров Р6. Параллельно с Pentium развился и процессор Pentium Pro, который отличался новшествами «динамического исполнения инструкций». Кроме того, в его корпусе разместили и вторичный кэш, для начала объемом 256 Кб. Однако на 16-битных приложениях, а также в среде Windows 95 его применение не дало преимуществ. Процессор содержал 5,5 млн. транзисторов ядра, и 15,5 млн. транзисторов для вторичного кэша объемом 256 Кб. Первый процессор с частотой 150 МГц появился в начале 1995 года (технология 0,6 мкм), а уже в конце года появились процессоры с частотой 166, 180, 200 МГц (технология 0,35 мкм), у которых кэш достигал 512 Кб.

После долгих обещаний в начале 1997 года появились процессоры Pentium MMX. Расширение ММХ предполагает параллельную обработку группы операндов одной инструкцией. Технология ММХ призвана ускорять выполнение мультимедийных приложений, в частности операции с изображениями и обработку сигналов. Кроме расширения ММХ эти процессоры, по сравнению с обычным Pentium, имеют удвоенный объем первичного кэша, и некоторые элементы архитектуры, позаимствованные у Pentium Pro, что повышает производительность процессора Pentium ММХ и на обычных приложениях. Процессоры Pentium ММХ имеют 4,5 млн транзисторов и выполнены по технологии – 0,35 мкм. По состоянию на июнь 1997 года имеются процессоры с тактовыми частотами 166, 200 и 233 МГц.

Процессоры, совместимые с семейством х86, выпускаются не только фирмой Intel. Традиционный конкурент – AMD – выпускает совместимые процессоры обычного несколько позже, но заметно дешевле, иногда по ряду технических свойств они даже опережают аналогичные процессоры Intel. Фирма Cyrix славится своими быстрыми сопроцессорами.

7 июня 1998 компания Intel представила процессор Celeron с тактовой частотой 300 МГц и снизила цену на ранее выпускавшуюся модель 266 МГц. Компания, однако, предпочитает не афишировать, что эти частоты – далеко не предел возможностей Celeron, и безо всяких переделок процессор способен на нечто большее.

Ядро Celeron изготовляется по последней 0,25 микронной технологии и имеет кодовое название Deschutes. Оно такое же, как у процессоров Pentium II, предназначенных для работы на частотах 333, 350 и 400 МГц (в младших моделях Pentium II используется ядро Klamath с 0,35 микронной технологией).

25 июля 1998 корпорация Microsoft выпускает Windows 98 – последнюю версию Windows на базе старого ядра, функционирующего на фундаменте DOS. Система Windows 98 интегрирована с интернет-браузером Internet Explorer 4 и совместима с многочисленными – от USB до спецификаций управления энергопотреблением ACPI. Последующие версии Windows для рядового пользователя будут построены на базе ядра NT.

3.7 Суперкомпьютеры

Суперкомпьютер — это вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров. Обычно, современные суперкомпьютеры представляют собой объединение высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках реализации распараллеливания вычислительной задачи.

В общеупотребительный лексикон термин «суперкомпьютер» вошёл благодаря распространённости компьютерных систем Сеймура Крэя, таких как, CDC 6600, CDC 7600, Cray-1, Cray-2, Cray-3 (англ.) и Cray-4 (англ.). Сеймур Крэй разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными вычислительными средствами правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно в то время одним из популярных определений суперкомпьютера было следующее: — «любой компьютер, который создал Сеймур Крэй». Сам Крэй никогда не называл свои детища суперкомпьютерами, предпочитая использовать вместо этого обычное название «компьютер». Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер». Большинство суперкомпьютеров 70-х оснащались векторными процессорами, а к началу и середине 80-х небольшое число (от 4 до 16) параллельно работающих векторных процессоров практически стало стандартным суперкомпьютерным решением. Конец 80-х и начало 90-х годов охарактеризовались сменой магистрального направления развития суперкомпьютеров от векторно-конвейерной обработки к большому и сверхбольшому числу параллельно соединённых скалярных процессоров.

Массово-параллельные системы стали объединять в себе сотни и даже тысячи отдельных процессорных элементов, причём ими могли служить не только специально разработанные, но и общеизвестные и доступные в свободной продаже процессоры. Большинство массово-параллельных компьютеров создавалось на основе мощных процессоров с архитектурой RISC, наподобие PowerPC или PA-RISC.

В конце 90-х годов высокая стоимость специализированных суперкомпьютерных решений и нарастающая потребность разных слоёв общества в доступных вычислительных ресурсах привели к широкому распространению компьютерных кластеров. Эти системы характеризует использование отдельных узлов на основе дешёвых и широко доступных компьютерных комплектующих для серверов и персональных компьютеров и объединённых при помощи мощных коммуникационных систем и специализированных программно-аппаратных решений. Несмотря на кажущуюся простоту, кластеры довольно быстро заняли достаточно большой сегмент суперкомпьютерного рынка, обеспечивая высочайшую производительность при минимальной стоимости решений.

Суперкомпьютеры используются во всех сферах, где для решения задачи применяется численное моделирование; там, где требуется огромный объём сложных вычислений, обработка большого количества данных в реальном времени, или решение задачи может быть найдено простым перебором множества значений множества исходных параметров.

Производительность суперкомпьютеров чаще всего оценивается и выражается в количестве операций над числами с плавающей точкой в секунду (FLOPS). Это связано с тем, что задачи численного моделирования, под которые и создаются суперкомпьютеры, чаще всего требуют вычислений, связанных с вещественными числами, зачастую с высокой степенью точности, а не целыми числами. Поэтому для суперкомпьютеров неприменима мера быстродействия обычных компьютерных систем — количество миллионов операций в секунду (MIPS). При всей своей неоднозначности и приблизительности, оценка во флопсах позволяет легко сравнивать суперкомпьютерные системы друг с другом, опираясь на объективный критерий.

Первые суперкомпьютеры имели производительность порядка 1 кфлопс, то есть 1000 операций с плавающей точкой в секунду. В США компьютер, имевший производительность в 1 миллион флопсов (1 Мфлопс) (CDC 6600), был создан в 1964 году. Известно, что в 1963 году в московском НИИ-37 (позже НИИ ДАР) был разработан компьютер на основе модулярной арифметики с производительностью 2,4 млн оп/с. Это экспериментальный компьютер второго поколения (на дискретных транзисторах) Т340-А[8] (гл. конструктор Д. И. Юдицкий). Однако следует отметить, что прямое сравнение производительности модулярных и традиционных ЭВМ некорректно. Модулярная арифметика оперирует только с целыми числами. Представление вещественных чисел в модулярных ЭВМ возможно только в формате с фиксированной запятой, недостатком которого является существенное ограничение диапазона представления чисел.

• Планка в 1 миллиард флопс (1 Гигафлопс) была преодолена суперкомпьютерами NEC SX-2 в 1983 году с результатом 1.3 Гфлопс.
• Граница в 1 триллион флопс (1 Тфлопс) была достигнута в 1996 году суперкомпьютером ASCI Red.
• Рубеж 1 квадриллион флопс (1 Петафлопс) был взят в 2008 году суперкомпьютером IBM Roadrunner.

3.8 Пятое поколение компьютеров (создание искусственного интеллекта).

Пятое поколение основывалось на создании искусственного интеллекта, который смог бы при помощи логических языков программирования подойти вплотную к решению задач по обработке и хранению знаний. Основная задача состояла в том, что для компьютеров пятого поколения не требовалось бы каких-то программных кодов для решения целевых процессов, а достаточно простое объяснение на "почти естественном" языке. Многие считают, что в то время это было провальное пятое поколение, которое даже при большой финансовой поддержке оказалось недостигаемой. Одна из задач проекта состояла в разработке машины, которая имела бы искусственный интеллект, а общение с пользователем было бы максимально простым. Самым сложным являлось создание простого интерфейса, при помощи которого пользователь мог бы вести диалог с такой машиной и решать необходимые ему задачи. Многие интерфейсы операционных систем (или программ) решают лишь половину проблемы, то есть пользователь может вести диалог строго по спроектированному программному обеспечению такой машины. При этом, на сегодняшний день ученые и многие разработчики ведут исследования в данном направлении, и пытаются создать полностью уникальный искусственный интеллект, который будет помощником человека. Однако существует немало устройств, которые имеют довольно серьезную технологию обработки информации. Примером тому является компания CubicRobotics из России, которая имеет уникальную систему VOIS (Voice Intellectual Operation System). Это единственная компания, которая создала (частично) искусственный интеллект и имеет рабочий прототип.

Заключение

В нашем мире на текущий момент технологии имеют определенные пределы их развития. Тем не менее, ученые по всему миру продолжают пытаться создать новый прорыв в технологиях, для того, что бы еще благодаря этим технологиям жизнь человечества еще больше улучшилась. XXI век — это век развития всех возможных технологий, именно в наше время разработали уже тысячи, если не десятки тысяч новых устройств, которые бы никогда не появились, если бы эволюции ЭВМ не прошла бы через все из этапов. В последнее десятилетие ученые рассматривали большое количество вариантов дальнейшего развития вычислительной техники, вот примеры некоторых из тех, которые имеет потенциальную возможность к реализации в ближайшем будущем: (1) биологические; (2) квантовые; (3) оптические; (4) нейрокомпьютеры. Конечно, на этих вариантах все не останавливается, с каждым годом вывод полупроводниковой электроники рассматривают разные варианты ее применения. Современное общество настолько привыкло к новым технологиям и персональным устройствам, что каждый человек из этого общества просто не может обходиться без телефона, планшета, компьютера и т.д. Они настолько облегчают нашу жизнь, что без их использования мы уже не можем обойтись и дня. Весь наш современный мир состоит из новых электронных устройств, которые окружают нас. Широкое распространение ЭВМ позволило автоматизировать многие процессы во всех сферах деятельности человека. Таким образом, ЭВМ заняла прочную ключевую позицию в XXI веке, и, несомненно, новые (инновационные) технологии преподнесут человечеству еще много разновидностей персональных компьютеров будущего.
 

Список использованной литературы

1. Озерцовский С. «Микропроцессоры Intel: от 4004 до Pentium Pro», журнал Computer Week №41 – 2005г.
2. Фролов А.В.,Фролов Г.В. «Аппаратное обеспечение IBM PC» – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2004г.
3. Фигурнов В.Э. «IBM PC для пользователя» – М.: «Инфра-М», 2005г.
4. Гук М. «Аппаратные средства IBM PC» – СПб: «Питер», 2000г.
5. Журнал «НаБ. Казаченко «Тридевятое царство, тридесятое государство, или как считали наши предки»наука и жизнь», № 10, 2007 год.
6. Карл Меннингер «История цифр. Числа, символы, слова», — М: ЗАО Центрполиграф, 2011, С. 49-53, 257—278.
7. Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности / Под редакцией: академика В. А. Садовничего, академика Г. И. Савина, чл.-корр. РАН Вл. В. Воеводина.-М.: Издательство Московского университета, 2009.-232 с.
8. Коледов Л. А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. — СПб.: Лань, 2008. — 394 с. — 2000 экз.
9. В. П. Алексеев, А. И. Першиц «История первобытного общества: учебник для студентов вузов по специальности „История“», — М.: АСТ, 2007, С. 299. 
10. Джон Хопкрофт, Раджив Мотвани, Джеффри Ульман. Глава 8. Введение в теорию машин Тьюринга // Введение в теорию автоматов, языков и вычислений = Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation. — М.: Вильямс, 2002. — 528 с.
11. История отечественной электроники, 2012 г., том 1, под ред. директора Департамента радиоэлектронной промышленности Минпромторга России Якунина А. С., стр. 632
12. Нефедов А.В., Савченко A.M., Феоктистов Ю.Ф. Зарубежные интегральные микросхемы для промышленной электронной аппаратуры: Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — С. 4. — 300 000 экз.