История развития средств вычислительной техники (ГЛАВА 1. ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧЕСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

В процессе развития вычислительная техника становилась все более совершенной. Этот процесс продолжается и в наше время. Развитию современной вычислительной техники способствовало, с одной стороны, развитие приспособлений для счета, развитие систем счисления, методов вычислений, математической логики, что определило логическую схему компьютера, с другой стороны, развитие науки и техники в области электричества, электронной теории, что определило элементную базу современных компьютеров.

Невозможно точно ответить на вопрос, кто именно изобрел компьютер. Дело в том, что компьютер не является изобретением одного человека. Он вобрал в себя идеи и технические решения многих ученых и инженеров. Развитие вычислительной техники стимулировался потребностью в быстрых и точных вычисления и продолжался сотни лет.

В настоящее время компьютеры представлены практически во всех областях жизни человека. Для того чтобы полно оценить влияние компьютеров на жизнь человека и его будущее, необходимо понять, как проходила их эволюция.

Таким образом, цель курсовой работы – изучить теоретические и практические вопросы исторического развития вычислительной техники.

В качестве объекта исследования в работы выступает непосредственно вычислительная техника, предмет работы – особенности процесса ее развития.

Для достижения цели в курсовой работе были решены следующие задачи:

1. Определить предпосылки возникновения вычислительной техники.
2. Рассмотреть историю развития ЭВМ.
3. Рассмотреть поколения вычислительной техники и определить их особенности.
4. Проанализировать развитие вычислительной техники времен СССР.
5. Проанализировать развитие персональных компьютеров РФ на современном этапе.

Методы исследования: структурно-логический анализ – для построения логики и структуры исследования; анализ и синтез – для детализации объекта исследования; теоретическое обобщение – для определения сущности процесса развития вычислительной техники; графический – для наглядности основных теоретических и практических положений работы.

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧЕСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

1.1 Предпосылки возникновения вычислительной техники

Как уже отмечалось, развитию современной вычислительной техники способствовали, с одной стороны, развитие приспособлений для счета, развитие систем счисления, методов вычислений, математической логики, что определило логическую схему компьютера, с другой стороны, развитие науки и техники в области электричества, электронной теории, что определило элементную базу современных компьютеров.

Первобытные люди не знали цифр и использовали для запоминания определенного количества предметов наглядное представление – разные подручные средства: ракушки, камешки и т. д.

Развитие счета пошло значительно быстрее, когда человек догадался обратиться к самому природному счетному аппарату – своим пальцам. От пальцевого счета берет начало пятеричная система счисления (одна рука), десятичная (две руки), двадцатичная (пальцы рук и ног)^[1].

Некоторые народы для запоминания количества предметов использовали зарубки. Например, на дощечке засечками отмечался долг, потом дощечка разламывалась пополам поперек всех засечек. Одна половина отдавалась должнику, вторая – хозяину. Такие дощечки назывались «бирки». В Англии такой способ записи налогов существовал до конца XVII в. На Руси зарубки делались на палке, которая называлась носом^[2].

Также существовали счетные веревки. Перуанские счетные веревки назывались «кипу». Считали на них с помощью узелков. А чтобы не забыть, что где считалось, «кипу» красили в разные цвета. Подобный способ счета применяли также древние индийцы и китайцы^[3].

Самым распространенным приспособлением для счета был абак – счетная доска, которая широко применялась в Древней Греции (рис. 1). Греческий абак представлял собой доску, на которой параллельные линии обозначали разряды единиц, десятков, сотен и т.д. На линиях помещали соответствующее число жетонов (камней, косточек)^[4].

Рисунок 1 – «Абак»

В Древнем Риме на доске для удобства делали для камешков желобки. Это приспособление называлось «кальку ли» («калкулюс» - галька).

В Китае камешки заменили бусины, нанизанные на прутики, которые закреплялись на деревянной раме. Каждый прутик был разделен на две неравные части. В одной части было 5 бусин ( количество пальцев на руке), а в другой – только 2 (количество рук). Это приспособление использовалось в Китае уже в VI веке и называлось «суан-барин», в Японии – «соробан»^[5].

В Западной Европе знакомство с абаком произошло в Х веке, когда после знакомства с индо-арабской системой счисления Герберт (940-1003) (с 999 г.. - Римский папа Сильвестр II) построил счетную доску, на которой заменил определенное число жетонов одним жетоном с аписом — отметкой о числе замененных жетонов^[6].

В XVI веке абак распространился и в России. В российском абаке на один прутик помещали сразу 10 косточек, по числу пальцев на двух руках. Этот вид абака назывался «русские счеты» и пользовались ими вплоть до XVIII в.

1.2 История развития ЭВМ

1.2.1 Первые вычислительные машины

Современным компьютерам предшествовали механические и электромеханические устройства.

Считается, что первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на базе колесиков с десятью зубцами был выполнен Леонардо да Винчи в одном из его дневников (ученый начал вести этот дневник еще до открытия Америки в 1492 г.).

В 1623 году (более чем через 100 лет после смерти Леонардо да Винчи) немецкий ученый Вильгельм Шиккард предложил свою модель шестиразрядного десятичного вычислителя, который должен был состоять также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления. Изобретения да Винчи и Шиккарда были найдены только в наше время и остались только на бумаге^[7].

В 1642 году 19-летний французский математик Блез Паскаль сконструировал первую в мире работающую механическую вычислительную машину, известную как суммирующая машина Паскаля («Паскалина»). Эта машина представляла собой комбинацию взаимосвязанных колесиков и приводов. На колесиках были изображены цифры от 0 до 9. Если первое колесико делает полный оборот от 0 до 9, автоматически начинает двигаться второе колесико. Если и второй колесико доходит до цифры 9, начинает вращаться третье и так далее. Машина Паскаля могла только прибавлять и отнимать^[8].

В 1673 году немецкий математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц сконструировал свою вычислительную машину. В отличие от Паскаля, Лейбниц использовал в своей машине цилиндры, а не колесики и приводы. На цилиндры были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел девять строк выступлений и зубцов. При этом первый ряд имел одно выступление, второй ряд – два выступления и так до девятого ряда, который имел соответственно девять выступлений. Цилиндры с выступлениями были передвижными, оператор предоставлял им определенного положения. Машина Лейбница, в отличие от суммирующей машины Паскаля, была значительно сложнее по конструкции. Она была способна выполнять не только сложение и вычитание, но и умножение, деление и вычисления квадратного корня^[9].

В истории не указано точно кто первый изобрел компьютер. Но все же считается, что первым разработал и выполнил компьютер Леонардо да Винчи. Затем усовершенствовал его Шикард, Блез Паскаль, Готфрид Вильгельм фон Лейбниц и другие.

1.2.2 Вычислительные машины XIX века

Изобретение первой программируемой вычислительной машины принадлежит выдающемуся английскому математику Чарльзу Беббиджу (1830 г.). Он посвятил почти всю свою жизнь этой работе, но так и не создал действующую модель. Бэббидж назвал свое изобретение «Аналитическая машина». По плану машина должна была действовать благодаря силе пара. При этом она была бы способна воспринимать команды, выполнять вычисления и выдавать необходимые результаты в напечатанном виде. Программы в свою очередь должны были кодироваться и переноситься на перфокарты.

Идея использования перфокарт была заимствована Бэббиджем у французского изобретателя Жозефа Жаккара (конец XVIII в.). Для контроля ткацких операций Жаккар использовал отверстия, пробитые в карточках. Карточки с разным расположением отверстий давали разные узоры на плетении ткани. По сути, Бэббидж был первым, кто использовал перфокарты в отношении вычислительных машин В своей машине Бэббидж использовал также технологию вычислений, предложенную в конце XVIII столетия французским ученым Гаспаром де Прони. Он разделил вычисления на три этапа: разработка численного метода, создание программы последовательности арифметических действий, проведение вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с созданной программой^[10].

Среди ученых, внесших значительный вклад в развитие вычислительной техники, была математик леди Августа Лавлейс – дочь выдающегося английского поэта лорда Байрона. Именно она убедила Бэббиджа в необходимости использования в его изобретении двоичной системы счисления вместо десятичной. Она также разработала принципы программирования, которые предусматривали повторение последовательности команд и выполнения этих команд при определенных условиях. Эти принципы используются и в современной вычислительной технике.

Чарлз Бэббидж впервые высказал идею использования перфокарт в вычислительной технике, но реализована эта идея была только в 1887 году Германом Холерит (рисунок 2).

Рисунок 2 – Перфокарта Германа Холерита, прослужившая в вычислительных машинах сто лет - с 1886 по 1986.

Его машина была предназначена для обработки результатов переписи населения США. Также Холерит впервые применил для организации процесса вычисления электрическую силу. Карточки использовались для кодирования данных переписи, при этом на каждого человека была заведена отдельная карточка. Кодирования велось с помощью определенного расположения отверстий, которые пробивались в карточке по строкам и колонкам. Например, отверстие, пробитое в третьей колонке и четвертой строчке, могло означать, что человек женат. Когда карточка, которая имела размер банкноты в один доллар, пропускалась сквозь машину, она прощупывалась системой игл. Если напротив иглы появлялось отверстие, то игла проходила сквозь него и прикасалась к металлической поверхности, которая была расположена под картой. Контакт, который происходил при этом, замыкал электрическую цепь, благодаря чему к результату вычисления добавлялась единица^[11].

Итак, можем сделать вывод, что первая программно-ориентировочная машина принадлежит английскому математику Чарльзу Бэббиджу, на основании разработок которого она усовершенствовалась.

1.2.3 Первые электронно-вычислительные машины

Многие из нас слышали такое слово, как «ЭВМ». Но, не все задумывались, что на самом деле оно означает, и с чего началось развитие ЭВМ как техники. ЭВМ – это электронно-вычислительная машина, выполненная из электронных элементов, которые в свою очередь важны для исполнения автоматизированных процессов и решения вычислительных задач^[12]. С древности люди нуждались в вычислениях, один из первых, вероятно, приспособлений были счетные палочки, которые и в наши дни не утратили своей важности, их используют для обучения маленьких детей счету. Также немало известно про счеты, впервые появившиеся в Вавилоне, которые и зародили потребность к вычислениям. Развитие всего мира в целом привело к потребности более сложных вычислений, поэтому, ученые и инженеры потратили многие годы на разработки электронных механизмов, которые помогали бы нам во многих сложных вычислениях.

Одним из главных потребителей в периоды зарождения вычислительной техники становились военные, так как для военных нужны были точные и быстрые расчеты. В период Великой Отечественной Войны была большая потребность в вычислительной технике, которая могла бы быстро и безошибочно дешифровать коды, которые использовались для передачи засекреченных сообщений. В связи с этим, многие страны стали разрабатывать свои дешифровальные устройства^[13]. Поэтому, уже в послевоенное время, потребителями ЭВМ стали не только военные, но и научные институты, которые в свое время разрабатывали секретные технологии для военных.

Только ближе к 80-ымгодам прошлого столетия потребителями становились и простые граждане, обычно крупных мегаполисов и городов.

Первые электронные компьютеры появились в первой половине XX в. И могли выполнять заданную последовательность операций по заданной ранее программе, или последовательно решать задачи разных типов. Первые компьютеры были способны хранить информацию в специальной памяти.

В 1934 году немецкий студент Конрад Цузе, который работал над дипломным проектом, решил создать у себя дома цифровую вычислительную машину с программным управлением и с использованием (впервые в мире) двоичной системы счисления. В 1937 году машина 21 (Цузе 1) заработала. Она была 22-разрядной, с памятью на 64 числа и работала на сугубо механической (рычажной) базе. Необходимость в быстрых и точных вычислениях, как уже говорилось, особенно возросла во время Второй мировой войны (1939-1945 гг.), прежде всего для решения задач баллистики, то есть науки о траектории полета артиллерийских и других снарядов к цели.

В 1937 году Джон Атанасов (американский ученый, болгарин по происхождению) впервые предложил идею использования электронных ламп как носителей информации.

В 1942-1943 годах в Англии была создана при участии Алана Тьюринга вычислительная машина «Колос». В ней было 2000 электронных ламп. Машина предназначалась для расшифровки радиограмм немецкого вермахта. «Колос» впервые в мире хранил и обрабатывал данные с помощью электроники, а не механически.

Машины Цузе и Тьюринга были засекреченными, об их создании стало известно через много лет после окончания войны^[14].

В 1944 году под руководством профессора Гарвардского университета Говарда Айкена была создана вычислительная машина с автоматическим управлением последовательностью действий, известная под названием Марк 1. Эта вычислительная машина была способна воспринимать входные данные с перфокарт или перфолент. Машина Марк 1 была электромеханической, для хранения данных использовались механические приборы (колесики и переключатели). Машина Айкена могла выполнять около одной операции в секунду и имела огромные размеры: более 15м в длину и около 2,5м высотой и состояла более чем из 750 000 деталей^[15].

В 1946 году группой инженеров под руководством Джона Моучли и Дж. Преспера Эккерта по заказу военного ведомства США было создано машину ЭНИАК (рисунок 3), которая была способна выполнять около 3 тысяч операций в секунду. По размерам Эниак был больше Марк 1: более 30 метров длиной, его объем составлял 85 м³. Весил Эниак 30 тонн. Вместо тысяч механических деталей Марка 1, в Эниак было использовано 18 000 электронных ламп^[16].

Рисунок 3 – ENIAC – первый электронный цифровой компьютер общего назначения

Существенный вклад в создание ЭВМ сделал американский математик Джон фон Нейман, принимавший участие в создании Эниак. Фон Нейман предложил идею хранения программы в памяти машины. Такие ЭВМ были значительным шагом вперед на пути создания более совершенных машин. Они были способны обрабатывать команды в разном порядке. Первая ЭВМ, которая хранила программы в памяти, получила название ЭДСАК (Electronic Delay Storage Automatic Calculator - электронный калькулятор с памятью на линиях задержки). Она была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 году. С тех пор все ЭВМ являются компьютерами с программами, которые хранятся в памяти.

В 1951 году компания Джона Моучли и Дж. Преспера Эккерта создала машину UNIVAC (Universal Automatic Computer – универсальная автоматическая вычислительная машина). Первый экземпляр ЮНИВАКа было передано в Бюро переписи населения США. Затем было создано много различных моделей ЮНИВАКа, которые начали применяться в различных сферах деятельности.

Таким образом, ЮНИВАК стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, в котором вместо перфолент и карточек была использована магнитная лента.

1.3 Поколения вычислительной техники

Рассмотрим детальнее поколения вычислительной техники.

На чем основывались первые компьютеры? Первые компьютеры создавались на основе электронных ламп. Первым, кто случайно получил электронную лампу, стал Томас Альва Эдисон, американский ученый и предприниматель, который в довольно молодом возрасте смог получить свой первый патент (1869 год). Молодой Томас сформулировал для себя очень важный принцип, которого придерживался всю жизнь: «никогда не изобретать того, на что не имеется спроса». Поэтому, когда он пытался продлить срок службы лампы, то случайно для себя открыл непонятное для него явление. Он ввел угольную нить в вакуумный баллон, платиновый электрод, положительное напряжение и понял, что в вакууме между электродом и нитью начинает протекать ток. Американский изобретатель не понял всей важности своего открытия, и решил подробно описать явление, которое происходит в лампе. Это была первая электронная лампа, с которой начинается развитие элементной базы компьютеров.

Вскоре после открытия Эдисона, многие ученые-изобретатели начинали усовершенствовать его электронную лампу. Первое поколение компьютеров. Компьютеры создавались на основе электронных ламп, которые имели свой ряд недостатков. Так как электронные лампы были высотой около 7 см, то компьютеры имели довольно внушительные (огромные) размеры, для которых порой требовались несколько больших (смежных между собой) комнат. Также каждые 5-10 минут одна из ламп выходила из строя, для поиска вышедшей из строя лампы уходило длительное время, потому что в среднем один компьютер состоял примерно из 15-20 тысяч электронных ламп. Еще один из минусов состоял в том, что большие компьютеры требовали специальной системы охлаждения. Что тоже было нелегким трудом для обслуживающего персонала. Примерами компьютеров первого поколения могут служить такие модели как MarkI (Automatic Sequence Controlled Calculator), ENIAC (Electronic Numerical Integratorand Computer), EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator).

Второе поколение компьютеров. Компьютеры второго поколения содержали уже транзисторы. Транзисторы были открыты в конце 40-х годов прошлого столетия. Это стало главным открытием в компьютерной отрасли, и заняло очень важное место в конструировании второго поколения вычислительной техники.

Во-первых, транзисторы были более просты в изготовлении, намного надежнее электронных ламп, дешевле в производстве и еще один немаловажный фактор, это потребление меньшей электроэнергии.

Во-вторых, один транзистор мог заменять уже более 40 электронных ламп, они были более стабильны в работе. Также сами компьютеры уменьшились в размерах, что тоже было немаловажным фактором. Быстродействие таких компьютеров достигало до полумиллиона операций в секунду. С развитием второго поколения начали появляться первые запоминающие устройства на основе магнитных носителей, а также первые алгоритмические языки, такие как LISP (List Processing Language), COBOL (Common Business Oriented Language), ALGOL-60, и пакетные операционные системы, которые автоматизируют процесс запуска одной программы из пакета в другой, что увеличивает коэффициент загрузки процессора.

Для реализации пакетной обработки был создан язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу хотел бы он выполнить на ЭВМ. В то же время произошло деление основного персонала на программистов, операторов и специалистов, обслуживающих вычислительные машины.

Один из суперкомпьютеров был разработан в конце 1965 года в СССР под названием БЭСМ-6 (Большая Электронно-Счётная Машина)^[17]. Его быстродействие достигало одного миллиона операций в секунду.

Третье поколение компьютеров. Это поколение характеризуется переходом от транзисторов к интегральным схемам. В это время вычислительная техника становится более прогрессивной по сравнению со вторым поколением. Сама же вычислительная техника образует более дешевую и надежную технологию. Меняются габариты, растет и сложность операций, и количество выполняемых задач, которые может выполнить техника на базе интегральных схем. Быстродействие таких ЭВМ уже достигало выше одного миллиона операций в секунду, что во втором поколение было доступно только сверхкомпьютерам. В этот же период появляется микропроцессор. По определению, ЭВМ на интегральных схемах, или как еще называют кристаллом – это миниатюрная схема, которая выполнена на одном кристалле полупроводника. В это же время появляется полупроводниковая память, которая используется и в наше время в качестве оперативной памяти.

Первая интегральная микросхема была изобретена в 1958году американским ученым Джеком Сент-Клэр Килби, который в то время работал в компании Texas Instruments. Также он изобрел карманный калькулятор и термопринтер.

Новые машины уже могли использовать широкий спектр оборудования для ввода и вывода, а также хранения информации. Появление интегральных схем было революцией в вычислительной технике, которые смогли заменить собой сотни транзисторов. Быстродействие машин на таких схемах достигало более одного миллиона операций в секунду. А размеры компьютеров уменьшились в несколько раз. Поэтому производство компьютеров приобретает промышленный размах.

Одна из лидирующих компаний того времени была IBM (International Business Machines)^[18], которая смогла реализовать целое семейство ЭВМ.

Программное обеспечение начинает дальнейшее развитие, это касается операционных систем, которые должны быть многорежимными, тем самым поддерживая работу в различных режимах: (1) пакетная обработка; (2) разделение времени; (3) запрос-ответ.

В 1968 году был разработан Язык Программирования Паскаль профессором кафедры вычислительной техники Швейцарского Федерального института технологии Никлаусом Виртом. Язык Паскаль становится одним из важных и широко используемых языков программирования, как в школьных учебных заведениях, так и вузах^[19]. Четвертое поколение компьютеров (начиная с 1980 года).

В период эволюции поколения ЭВМ произошли серьезные изменения, так как наш прогресс никогда не стоит на месте, люди всегда стараются усовершенствовать технологии настолько, насколько считают возможным. Мы уже знаем, что интегральные схемы сделали большой переворот в компьютерной технике. Поэтому, казалось бы, что можно придумать еще? Оказалось можно. Ученые смогли уместить в одном кристалле тысячи интегральных схем. С этого начинается эпоха микрокомпьютеров^[20]. Быстродействие было колоссальным, оно в 10 раз превосходило третье поколение, не говоря уже о первом и втором поколениях. Стоимость производства таких микросхем была снижена, а это означало, что эксплуатация компьютеров становится доступной каждому человеку. Наступает эра персональных компьютеров^[21]. Компьютеры стали использовать не только специалисты, но и простые люди, что требовало разработки доступного и простого программного обеспечения.

В середине 80-хгодов прошлого столетия стали бурно развиваться сети компьютеров, в том числе персональных, работающих под управлением сетевых или распределенных операционных систем. В то время были только две лидирующие компании, это AppleInc. и IBM (International Business Machines), между которыми шла долгое время война за первенство продаж и производства персональных компьютеров. Но каждая из компаний имела ряд своих преимуществ.

Можно считать, что четвертое поколение появилось на свет благодаря компании Intel Corporation, которая занималась разработкой микропроцессоров, создав свой революционный чип, который при малых размерах кристалла содержал 2300 транзисторов и имел тактовую частоту 108 кГц. Это был настоящий прорыв ЭВМ. В современном мире компания Intel Corporation занимает одно из лидирующих мест по производству процессоров. Как и сами компьютеры, процессоры требовали не менее важных затрат на их разработку и усовершенствование^[22].

Компании, которые занимались разработкой процессоров, шли в ногу со временем. Можно утверждать, что эволюция ЭВМ напрямую зависела от разработок и новшеств процессоров. Благодаря всему этому, компьютеры стали по-настоящему общедоступны. Несмотря на то, что персональные компьютеры имели некоторое отставание от больших машин, большая часть всех новшеств в 90-егодыпрошлого столетия приходилась на современные операционные системы, графические интерфейсы, периферийные устройства, которые немаловажно повлияли на появление глобальных сетей. Уже в этот период суперкомпьютеры даже при своих развитиях не занимали лидерство на компьютерной арене.

Пятое поколение компьютеров (создание искусственного интеллекта). Пятое поколение основывалось на создании искусственного интеллекта^[23], 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.

2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В ПЕРИОД СССР И РОССИИ

2.1 Вычислительная техника времен СССР

Начало информатики и создание первых ЭВМ в СССР связано с работами И. С. Брука. В августе 1948 г. был представлен проект «Автоматическая цифровая электронная машина» и заявка на изобретение. 4 декабря того же года Государственный комитет Совета Министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал авторское свидетельство за номером 10475 – это первый официально зарегистрированный документ, связанный с развитием вычислительной техники в СССР.

Параллельно, в 1948 г., в Киеве вопросами создания счетных машин начал заниматься проф. С. А. Лебедев, который 8 января 1951 г. на заседании ученого совета доложил о результатах испытаний действующего макета.

Так в декабре 1951 г. практически одновременно и независимо в Советском Союзе были изготовлены и введены в эксплуатацию две электронные цифровые машины. Независимо от этих двух проектов в 1953 г. была создана быстродействующая ЭВМ «Стрела» со скоростью работы 2000 операций в секунду.

Итак, рассмотрим эволюцию советских ЭВМ.

ЭВМ БЭСМ-1. Родоначальник легендарной серии БЭСМ. На момент создания машина БЭСМ-1 стала самой быстродействующей в Европе и одной из наиболее быстродействующих ЭВМ в мире.

БЭСМ-1 была машиной параллельного действия, важной ее особенностью стало введение операций над числами с плавающей запятой с обеспечением большого диапазона используемых чисел (от 10^–9 до 10¹⁰).

БЭСМ-2 представляла собой серийный аналог БЭСМ-1, хотя система команд машины несколько отличалась от БЭСМ-1, в ней были исключены редко использовавшиеся команды (например, передача модуля числа) и добавлены новые.

Вершиной же эволюции серии стала знаменитая БЭСМ-6. В ней впервые в отечественной практике и независимо от зарубежных ЭВМ был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения) – то, что ныне называется «конвейер команд»^[24].

«Урал». С ЭВМ «Урал-1» началось широкое внедрение ЭВМ на относительно небольших предприятиях. Интересная особенность «Уралов» - наличие автокода АРМУ («Автокод Ряда Машин Урал»), обеспечивающего полную совместимость от меньшей машины к большей, хотя каждая ЭВМ «Урал» имела собственный транслятор с языка АРМУ на свой машинный язык – это означало, что обратная совместимость ЭВМ типа «Урал» существовала только на уровне АРМУ).

В 1953 г., после окончания работ по созданию ЭВМ «Стрела», началось проектирование нескольких специализированных ЭВМ – «Погода», «Кристалл», «Гранит», М-46, М-56, М-17, М-27. ЭВМ «Стрела» и БЭСМ были дороги и очень сложны, поэтому служили преимущественно для создания ракетно-ядерного щита страны и были недоступны для других сфер. Соответственно, в целях расширения использования ЭВМ в обороне страны и народном хозяйстве было принято решение о создании ряда специализированных ЭВМ. Они создавались на элементной базе и конструктивных элементах ЭВМ «Урал», благодаря своей экономичности они долгое время оставались эффективными инструментами решения своих задач, пока им на смену не пришли универсальные ЭВМ типа «Минск», «Раздан» (1960–1961 гг).

ЭВМ «Минск». С 1959 по 1969 гг. в Белоруссии было разработано несколько типов ЭВМ, ставших на много лет основой парка ЭВМ страны, и налажено их крупносерийное производство. Машины серии «Минск» появились тогда, когда в Москве уже несколько лет работали множество других ЭВМ, тем не менее машины «Минск» практически не столкнулись с конкуренцией в своем сегменте (малые машины общего назначения).^[25] В августе 1960 г. закончилось создание ЭВМ «Минск-1». Программирование «Минск-1» велось в машинных кодах, однако в комплекте поставки была библиотека стандартных программ, содержащая около 100 программ общим объемом 7500 команд. В этот период велись серьезные работы по созданию первых систем автопрограммирования – трансляторов «Автокод ИНЖЕНЕР» и «Автокод ЭКОНОМИСТ».

Следующей стала ЭВМ «Минск 2», в которой впервые в ЭВМ серии «Минск» появляется плавающая запятая для представления чисел, семь разрядов отводились под представление порядка (включая знак порядка). В «Минск-2» впервые в минских машинах использовано аппаратно-программное прерывание программ методом приостановок для работы с устройствами вывода информации и с экстракодами (тоже нововведение для машин этой серии). Прерывание программ и экстракоды были рассчитаны на будущее и более эффективно использовались в расширенном комплекте машины — ЭВМ «Минск-22»^[26].

В 1966 г. закончилось создание ЭВМ «Минск-23», предназначенной для обработки данных при решении планово-экономических задач, задач статистики, управления производством, информационного поиска. Быстродействие «Минск-23» составляло около 7000 операция/с. Она была первой отечественной машиной с символьной логикой и переменной длиной слова и команды. В «Минск-23» был реализован многопрограммный режим работы, машина обеспечивала параллельное выполнение трех рабочих и пяти служебных программ. Впервые в состав программного обеспечения отечественных ЭВМ в СПО «Минск-23» вошла операционная система. Завершением серии машин «Минск» стала ЭВМ «Минск-32». Главная цель разработки – выпуск современной машины массового применения, объединяющей в себе лучшие черты машин «Минск-23» и «Минск-22М» при полной совместимости с последней на уровне носителей информации и прикладных программ. ЭВМ «Минск-32» выпускалась вплоть до 1975 г. »Минск-32» стала самой распространенной ЭВМ общего назначения в СССР^[27].

«Сетунь». Малая автоматическая цифровая машина «Сетунь» была создана в Вычислительном центре МГУ. Одна из самых интересных ее особенностей — использование троичной системы счисления (см. PC Magazine/RE, 4/2009). Использование в качестве основного элемента схем машины магнитного усилителя с тактовой частотой 200 кГц вместе с применением троичной системы счисления позволили обеспечить хорошую скорость выполнения операций. Троичная система счисления с цифрами 0, 1, –1 обладает, кроме того, и другими преимуществами по сравнению с двоичной. Благодаря наличию «положительной» и «отрицательной» цифр не требуется разряд для отображения знака, что существенно упрощает логику арифметических операций.

Опытный образец машины «Сетунь-70» функционировал в составе автоматизированной системы обучения «Наставник» на факультете ВМиК МГУ до замещения его серийным микрокомпьютером «Электроника НЦ 80-20» (ДВК-2) в 1987 г.

М-9, М-10. Не менее интересный проект – вычислительные системы серии М-x. В этих машинах были заложены весьма необычные идеи параллельной обработки информации, часть из которых, увы, не реализована и сегодня. В частности, это функциональный подход к арифметике для параллельных вычислений. Архитектура М-9 предусматривала выполнение арифметических и логических операций над новым классом операндов – не над числами, а над функциями одной или двух переменных. Основную вычислительную мощность должна была обеспечить функциональная связка в виде «решетки» процессоров (32x32), выполняющих операторы над 16-разрядными операндами. Выгоды матричной схемы очевидны. Изначальный проект М-9 не был реализован в полном объеме по ряду технических и организационных причин, но в 1969 г. началась разработка М-10. Первый образец машины появился в 1973 г., и на ней был получен целый ряд практически значимых научных результатов^[28].

СМ и ЕС ЭВМ. Создание унифицированного семейства совместимых ЭВМ общего назначения практически началось в СССР в 1968 г.. В 1969 г. задача создания отечественного унифицированного ряда ЭВМ трансформировались в международную программу создания Единой системы ЭВМ стран социалистического содружества.

С 1974 г. стержнем научно-технической политики Минприбора СССР в области средств вычислительной техники стало создание Системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ). СМ ЭВМ была построена как агрегатная система технических и программных средств вычислительной техники, нормативного, методического, эксплуатационного обеспечения и стандартов. В 1970 г. были проведены совместные (межгосударственные) испытания первых девяти устройств ЕС ЭВМ, а в 1971 г. прошла совместные испытания первая машина Единой системы — отечественная ЭВМ ЕС-1020, разработанная Минским НИИЭВМ.

В том же году прошли совместные испытания 20-ти типов периферийного оборудования, в том числе первые в странах содружества накопители на сменных магнитных дисках (НРБ и СССР) и магнитных лентах (НРБ, СССР, ГДР), полностью совместимые с зарубежными аналогами.

В начале 1980-х гг. уже было понятно, что персональные компьютеры станут одним из основных направлений развития ИТ в мире, и выпуск IBM PC только лишний раз это доказал. Первым разработанным в СССР и освоенным в серийном производстве персональным компьютером стала ЭВМ «Агат». Ее серийное изготовление начал в 1984 г. Лианозовский электромеханический завод. В 1982 г. в НИИВК разработчиками были изготовлены макетные образцы ПЭВМ «Агат», которые использовались для отладки программного обеспечения. На одном из таких образцов отрабатывались программы подготовки и проведения операций в Институте микрохирургии глаза под руководством члена-корреспондента АН СССР С. Н.

2.2 Персональные компьютеры РФ 

ИТ-рынок России ПК насыщали в годы, последовавшие после перестройки – и уже зарубежной техникой. На тот момент цена IBM PC могла превышать стоимость автомобиля «Волга». Так или иначе, к 1993–1995 гг. основную массу участников рынка продажи ПК составляют небольшие фирмы, торгующие «по „Мо`биле“« (от названия популярного в те годы сборника цен) и предлагающие забытые ныне конфигурации в стиле «386/10/640/косые флопы».

Тогда же из огромной массы всевозможных СП и кооперативов, торговавших компьютерами, уже начала выкристаллизовываться нынешняя ИТ-индустрия, с серьезными игроками и изготовителями. Появляются и отечественные производства, например, Шуйский завод «Аквариус».

В 2003–2007 гг. идет самый настоящий расцвет отечественного производства ПК. Появляется множество компаний-изготовителей, некоторые известны и сегодня: Arbyte, DEPO, Desten, Kraftway, K-Systems, Meijin, «Формоза», «Аквариус».

Сейчас отечественная индустрия не стоит на месте. Совсем недавно объединенный холдинг «Росэлектроника» (входит в «Ростех») в рамках конференции «ЦИПР 2017» в Иннополисе (Татарстан) представил первые образцы персональных компьютеров и серверов на базе микропроцессоров «Эльбрус-8С». Новая отечественная техника, по данным разработчиков, имеет повышенную производительность и гарантирует пользователям высокий уровень защиты информации. Новые серверы предназначены для обработки больших объемов информации, в том числе в режиме реального времени.

Это новое поколение отечественной вычислительной техники. Все этапы сборки осуществляются на отечественных производственных площадках и на предприятиях отечественных партнеров. Все это гарантирует высокий уровень информационной безопасности оборудования.

Рисунок 4 – Чипы «Эльбрус-8С» в 4-процессорной серверной системе

В составе объединенной «Росэлектроники» разработку и внедрение программно-аппаратных платформ «Эльбрус» ведет Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) им. И. С. Брука. Разработкой и производством процессором «Эльбрус-8С» занимается компания МЦСТ. Первые образцы процессоров «Эльбрус-8С» для лабораторных экспериментов были получены в конце 2014 г. Массовое производство процессоров будет производиться с соблюдением норм 28-нанометрового технологического процесса.

Установочная партия 2- и 4-процессорных серверов на основе «Эльбрус-8С», согласно данным «Росэлектроники», будет выпущена к концу 2017 г.

Универсальные микропроцессоры «Эльбрус-8С» являются полностью российской разработкой. Кристалл каждого процессора имеет 8 процессорных ядер с улучшенной 64-разрядной архитектурой «Эльбрус» третьего поколения, кэш-память L2 суммарным объемом 4 МБ (8 х 512 КБ) и кэш-память L3 объемом 16 МБ. 

Особенности архитектуры «Эльбрус» подразумевают возможность выполнять на каждом ядре до 25 операций за один машинный такт. Чипы поддерживают технологию динамической двоичной трансляции, позволяющей обеспечивать исполнение приложений и операционных систем, распространяемых в двоичных кодах x86, в том числе в многопоточном режиме.

Процессоры «Эльбрус-8С» поддерживают режим защищенных вычислений с особым аппаратным контролем целостности структуры памяти, который позволяет обеспечить высокий уровень информационной безопасности использующих его программных систем.

Рабочая частота процессоров «Эльбрус-8С» 1,3 ГГц, вычислительная мощность составляет порядка 250 гигафлопс на чип на операциях с одинарной точностью (FP32). 

Для платформы «Эльбрус-8С» предусмотрена система двоичной совместимости с бинарными кодами x86/х86-64. Также обеспечена возможность разработки прикладного ПО, тесты для самодиагностики аппаратуры.

Базовой операционной системой для платформы «Эльбрус» является ОС «Эльбрус» на базе ядра Linux.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, за небольшой промежуток времени электронно-вычислительная техника менялась и совершенствовалась от огромных компьютеров (которые занимали целые залы и аудитории, а иногда даже этажа) к персональным компьютерам, которые могут «понимать» человека. Первые компьютеры работали медленно и создавались для сугубо научных нужд.

В современном мире технологии имеют определенные пределы их развития. Но, не смотря на это, ученые по всему миру пытаются создать прорыв в технологиях, чтобы наши задачи в научном и повседневном мире были намного упрощены.

Наш XXI век – это век развития всех возможных технологий, именно в наше время разработали тысячи новых устройств, которые бы никогда не появились, если бы у нас не было такой эволюции ЭВМ. В последнее десятилетие ученые рассматривали большое количество вариантов дальнейшего развития вычислительной техники, вот примеры некоторых из них: (1) биологические; (2) квантовые; (3) оптические; (4) нейрокомпьютеры. Конечно, на этом развитие технологий 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. Адян С.И., Бахвалов Н.С., Битюцков В.И., Ершов А.П., Кудрявцев Л.Д., Онищик А.Л., Юшкевич А.П.. Математический энциклопедический словарь. // Гл. ред. Прохоров Ю.В.. — М.: Советская энциклопедия, 2008. — 845 с.
2. Апокин И.А., Майстров Л.Е. Развитие вычислительных машин. - М.: Наука, 2012. – 215 с.
3. Дятчин Н. И. История развития техники:  учебное пособие. — М.: Феникс, 2015. —320с.
4. Дятчин Н. И., с. 37
5. Жданов А.А. Автономный искусственный интеллект. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — 359 с.
6. Иванов A. Школа академика С.А. Лебедева в развитии отечественной вычислительной техники. // Электроника: НТБ. — 2012. — № 6. — С.48-54.
7. История отечественной электронной вычислительной техники — М.: Столичная энциклопедия, 2014, - 576 с.
8. История развития вычислительной техники. Ланина Э.П. ИрГТУ, Иркутск – 2011 г. – 412 с.
9. Ковтанюк Ю.С.. Библия пользователя ПК. — М.: Диалектика, 2017. — 992 с.
10. Ланина. Э. П. История развития вычислительной техники. — Иркутск: ИрГТУ, 2011. — 166с.
11. Луис Герстнер. Кто сказал, что слоны не могут танцевать? Жесткие реформы для выживания компании. — М.: Альпина Паблишер, 2014. — 320 с.
12. Малиновский Б. Н. К истории создания электронных цифровых вычислительных машин первого поколения / Б. Н. Малиновский, Л. Г. Хоменко // Очерки по истории естествознания и техники. – 2015. – Вып. ХХ. - С. 74-81.
13. Отечественная электронная вычислительная техника. Биографическая энциклопедия — М.: Столичная энциклопедия, 2014. – 400 с.
14. Петренко А.К., Петренко О.Л. Машина Бэббиджа и возникновение программирования. Историко - математические исследования. Вып.XXIV. - М.: Наука, 2013.
15. Поваров Г. Н. Истоки российской кибернетики. — М.: МИФИ, 2015. – 641 с.
16. Ревич Ю. В. Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники — СПб.: БХВ-Петербург, 2014. – 547 с.
17. Рид-Грин К.С. История переписи населения в США и обработка ее данных // В мире науки. - 2009. - N 4
18. Сарваров А. А., Хайдаршин А. А., Миниахметов А. А. Краткий обзор развития электронно-вычислительных машин и персональных компьютеров до наших дней // Юный ученый. — 2016. — №3. — С. 117-120. URL: http://yun.moluch.ru/archive/6/363/
19. Спасский И.Г. Происхождение и история русских счётов. // Историко-математические исследования. — М.: ГИТТЛ, 2012. — № 5. — С.269.
20. Толковый словарь по вычислительным системам. // Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского. — М.: Машиностроение, 2010. — 560 с.
21. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. — СПб., 2012. — 46 с.
22. Частиков А.П. История информатики в лицах: Говард Айкен // Информатика и образование. - 2014. - N 6.
23. Частиков А.П., Малыхина М.П., Булатов И.С. Языки программирования. История и эволюция. - Ростов н/Д.: Изд-во РГПУ, 2013. – 251 с.
24. Частиков А.П., Спиридонов В.В., Победнов В.А. Закономерности развития и интеллектуализация вычислительных систем // Информационное общество и интеллектуализация вычислительных систем: Сб. материалов Всесоюз. науч. конф. "Человек в системе общественных отношений". - М., 2012.
25. Georg Trogemann, Alexander Nitussov, Wolfgan Ernst (Eds.) Computing in Russia. — VIEWEG, 2011

1. Ланина. Э. П. История развития вычислительной техники. — Иркутск: ИрГТУ, 2011. — 166с. ↑

2. Дятчин Н. И. История развития техники:  учебное пособие. — М.: Феникс, 2015. —320с. ↑

3. Дятчин Н. И., с. 37 ↑

4. Спасский И.Г. Происхождение и история русских счётов. // Историко-математические исследования. — М.: ГИТТЛ, 2012. — № 5. — С.269. ↑

5. Спасский И.Г., С.345. ↑

6. Спасский И.Г., С.401. ↑

7. История развития вычислительной техники. Ланина Э.П. ИрГТУ, Иркутск – 2011 г. – 412 с. ↑

8. Сарваров А. А., Хайдаршин А. А., Миниахметов А. А. Краткий обзор развития электронно-вычислительных машин и персональных компьютеров до наших дней // Юный ученый. — 2016. — №3. — С. 117-120. URL: http://yun.moluch.ru/archive/6/363/ ↑

9. Там же ↑

10. Петренко А.К., Петренко О.Л. Машина Бэббиджа и возникновение программирования. Историко - математические исследования. Вып.XXIV. - М.: Наука, 2013. ↑

11. Рид-Грин К.С. История переписи населения в США и обработка ее данных // В мире науки. - 2009. - N 4 ↑

12. Толковый словарь по вычислительным системам. // Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского. — М.: Машиностроение, 2010. — 560 с. ↑

13. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. — СПб., 2012. — 46 с. ↑

14. Малиновский Б. Н. К истории создания электронных цифровых вычислительных машин первого поколения / Б. Н. Малиновский, Л. Г. Хоменко // Очерки по истории естествознания и техники. – 2015. – Вып. ХХ. - С. 74-81. ↑

15. Частиков А.П. История информатики в лицах: Говард Айкен // Информатика и образование. - 2014. - N 6. ↑

16. Апокин И.А., Майстров Л.Е. Развитие вычислительных машин. - М.: Наука, 2012. – 215 с. ↑

17. Иванов A. Школа академика С.А. Лебедева в развитии отечественной вычислительной техники. // Электроника: НТБ. — 2012. — № 6. — С.48-54. ↑

18. Луис Герстнер. Кто сказал, что слоны не могут танцевать? Жесткие реформы для выживания компании. — М.: Альпина Паблишер, 2014. — 320 с. ↑

19. Частиков А.П., Малыхина М.П., Булатов И.С. Языки программирования. История и эволюция. - Ростов н/Д.: Изд-во РГПУ, 2013. – 251 с. ↑

20. Адян С.И., Бахвалов Н.С., Битюцков В.И., Ершов А.П., Кудрявцев Л.Д., Онищик А.Л., Юшкевич А.П.. Математический энциклопедический словарь. // Гл. ред. Прохоров Ю.В.. — М.: Советская энциклопедия, 2008. — 845 с. ↑

21. Ковтанюк Ю.С.. Библия пользователя ПК. — М.: Диалектика, 2017. — 992 с. ↑

22. Частиков А.П., Спиридонов В.В., Победнов В.А. Закономерности развития и интеллектуализация вычислительных систем // Информационное общество и интеллектуализация вычислительных систем: Сб. материалов Всесоюз. науч. конф. "Человек в системе общественных отношений". - М., 2012. ↑

23. Жданов А.А. Автономный искусственный интеллект. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — 359 с. ↑

24. История отечественной электронной вычислительной техники — М.: Столичная энциклопедия, 2014, - 576 с. ↑

25. Отечественная электронная вычислительная техника. Биографическая энциклопедия — М.: Столичная энциклопедия, 2014. – 400 с. ↑

26. Поваров Г. Н. Истоки российской кибернетики. — М.: МИФИ, 2015. – 641 с. ↑

27. Ревич Ю. В. Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники — СПб.: БХВ-Петербург, 2014. – 547 с. ↑

28. Georg Trogemann, Alexander Nitussov, Wolfgan Ernst (Eds.) Computing in Russia. — VIEWEG, 2011 ↑