Перш ніж досягти сучасного рівня, обчислювальна техніка пройшла тривалий шлях розвитку. Загалом усю її історію можна поділити на чотири періоди — домеханічний, механічний, електромеханічний та електронний.

11.1.

ДОМЕХАНІЧНИЙ ПЕРІОД

Найдавнішим лічильним пристроєм, наданим людині самою природою, була її власна рука. Спочатку люди лічили на пальцях однієї руки, потім на пальцях двох рук, а в деяких племенах використовували для цього ще й пальці ніг.

Наступним кроком у розвитку лічби стало використання камінців та інших предметів. Для запам’ятовування чисел робили зарубки на кістках тварин, в’язали вузлики на мотузках.

Перший лічильний пристрій, який звався абак (рис. 11.1), з’явився у Вавилоні близько 3000 року до н.е. Його довгий час застосовува-

ли у Стародавній Греції, Римі та в Західній Європі. Абак — це звичайна дошка, розділена на смуги, вздовж яких пересували камінці чи кістки. Поступово людина вдосконалювала цей пристрій. Кістки почали нанизувати на нитки, які натягували на рамку. Так з’явилася рахівниця, яку дехто використовує і нині.

МЕХАНІЧНИЙ ПЕРІОД

Перший у світі автоматичний обчислювальний пристрій для обчислень було описано у 1623 році німецьким ученим Вільгельмом Шиккар-дом. Запропонована ним ідея пристрою із застосуванням підсумкового та розмножувального механізмів використовувалась надалі у всіх механічних обчислювальних машинах.

Першу механічну лічильну машину сконструював у 1645 році французький учений Блез Паскаль. Він виготовив її для полегшення роботи свого батька, що працював податковим інспектором.

Відомий німецький математик Готфрід Вільгельм Лейбніц у 1673 році створив перший арифмометр — машину, яка виконувала чотири арифметичні операції.

Таблиця 11.1. Механічні обчислювальні пристрої

У подальшому було створено багато конструкцій арифмометрів, зокрема арифмометр Томаса, машину Боле, арифмометр Орднера, і вони набули широко розповсюдження. Слід зазначити, що такі лічильні пристрої використовували до 80-х років XX століття.

У 1822 році англійський математик Чарльз Беббідж презентував свою різницеву машину. Машина була повністю механічною і складалася з безлічі шестерень і важелів. У ній використовувалася десяткова система числення. Вона оперувала 18-розрядними числами з точністю до восьмого

знака після коми і забезпечувала швидкість обчислень 12 членів послідовності за 1 хвилину.

Починаючи з 1834 року, Чарльз Беббідж розпочав проєктування аналітичної машини. Завдяки своїм дослідженням він сформулював принципи побудови обчислювальної машини нового типу, що мала всі основні складові сучасних комп’ютерів.

Історія донесла до нас такий цікавий факт: за проханням Беббіджа першу програму для його машини написала англійська математикиня леді Ада Лавлейс, дочка відомого англійського поета лорда Джорджа Байрона. Цю жінку вважають першою програмісткою у світі. На її честь було названо одну з мов програмування ADA.

На жаль, через нестачу коштів та низький розвиток технологій того часу, аналітична машина не була завершена при житті Беббіджа.

Проте у 1906 році його син Генрі спільно з фірмою Монро побудував діючу модель аналітичної машини, що містила арифметичний пристрій

та пристрій для друку результатів.

11.3.

ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИЙ ПЕРІОД

З появою електроструму розпочався новий етап розвитку обчислювальної техніки — електромеханічний.

У кінці ХІХ ст. американець Герман Голлеріт, син німецьких емігрантів, сконструював електричний перфокартковий обчислювальний пристрій для розв’язування складних статистичних задач. Інформацію кодували за допомогою перфорацій у спеціальних картах, що розміщували в машині у певному порядку. Електричний пристрій розпізнавав отвори і посилав сигнали в обчислювальну машину. Пристрій Голле-ріта був настільки вдалим, що Бюро перепису США використало його

при опрацюванні даних перепису населення у 1880 році. У 1887 році Росія купила цю машину для опрацювання даних першого перепису населення. Пізніше Голлеріт очолив фірму з виробництва перфокарт,

яка з часом перетворилася на відому фірму ІВМ.

На основі ідей Беббіджа у 1944 році в Америці було створено керуючий автоматичними послідовностями обчислювач MARK-1. Фактично це був удосконалений арифмометр завдовжки 17 метрів і заввишки два з половиною метри. Важив він біля 5 тонн. Це був програмований механізм, якому надавався рух з допомогою електродвигуна.

Проте першим автоматичним програмованим комп’ютером став Z3. Створений Конрадом Цузе програмований комп’ютер керувався перфострічкою, що була створена з кіноплівки. У Z3 був повністю автоматичний контроль над операціями. Отже, в сучасному розумінні це був перший комп’ютер.

11.4.

ЕЛЕКТРОННИЙ ПЕРІОД. ПОКОЛІННЯ ЕОМ

Подальший розвиток обчислювальної техніки можна віднести до електронного періоду, який умовно поділяється на п’ять поколінь.

І покоління

Перше покоління розпочалося революцією у сфері обчислювальних машин після того, як у 1946 році в США було створено електронно-обчислювальну машину «Eniac» на основі електронних ламп. Вона була дуже великою, містила близько 18 000 електронних ламп, важила 30 тонн і займала приміщення площею 300 кв. м. «Eniac» виконував 300 операцій множення або 5000 операцій додавання за одну секунду. Лампи дуже часто перегорали, тому Eniac міг працювати лише декілька годин поспіль. Носіями інформації в таких комп’ютерах були перфокарти та перфострічки.

Не можна оминути увагою досягнення вітчизняних учених у цьому напрямку. В 1950 році командою вчених під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва з Київського інституту електротехніки Української РСР була створена так звана «мала електронна обчислювальна машина» (МЕОМ). Вона містила близько 6000 електровакуумних ламп та споживала до 25 кВт. Машина могла виконувати близько 3000 операцій за секунду.

Основні характеристики комп’ютерів І покоління наведено на рис. 11.9.

ІІ покоління

Використання електронних ламп породжувало багато проблем: виділення великої кількості тепла, що вимагало постійного охолодження приміщень потужними кондиціонерами, велика енергоємність, громіздкість, ненадійність та дорожнеча. Ці проблеми були вирішені у 1947 році американськими інженерами Вільямом Шоклі, Джоном Бардіном та Волтером Бреттейном. Працюючи в компанії Bell, вони винайшли транзистор, який виконував ті ж самі функції, що й електронні лампи, використовуючи властивості напівпровідників.

З появою транзисторів розпочалося друге покоління обчислювальної техніки. Електронні обчислювальні машини почали збирати на транзисторах. Це дало змогу зменшити розміри обчислювальних машин та підвищити швидкість їхньої роботи.

У 1959 році з’явилися перші комп’ютери IBM на транзисторах. В 1960 році IBM випустила транзисторну IBM 1620, модель стала популярною як науковий комп’ютер. Їх було випущено близько 2000 екземплярів.

Застосування напівпровідників дозволило покращити не тільки центральний процесор, але й периферійні пристрої. Друге покоління пристроїв дозволяло зберігати вже десятки мільйонів символів та цифр. З’явилося розділення на жорстко закріплені пристрої зберігання та змінні пристрої. Заміна касети дисків на змінному пристрої вимагала лише кілька секунд. Хоча обсяг змінних носіїв був зазвичай нижчий, але можливість їхньої заміни давала можливість збереження практично необмеженого обсягу даних.

Найкращою вітчизняною ЕОМ ІІ покоління вважається Велика електронно-обчислювальна машина ВЕОМ-6, створена у 1966 році, головним конструктором якої був Сергій Олексійович Лебедєв.

Основні характеристики комп’ютерів ІІ покоління наведено на рис. 11.11.

ІІІ покоління

Бурхливе зростання використання комп’ютерів почалося з третього покоління обчислювальних машин. Початок цьому поклав винахід інтегральної схеми, який став можливим завдяки ланцюгу відкриттів, зроблених американськими інженерами в 1958-1959 роках.

У 1964 році був представлений мейнфрейм IBM System/360. Ці ЕОМ та її спадкоємці на довгі роки стали фактичним промисловим стандартом для потужних ЕОМ загального призначення. За шість років IBM випустила понад 30 тисяч машин.

В СРСР аналогом IBM System/360 були машини ЄС 1020.

Основні характеристики комп’ютерів ІІІ покоління наведено на рис. 11.13.

IV покоління

Розвиток інтегральних схем спонукав появу надвеликих інтегральних схем. Якщо звичайна інтегральна схема мала містити біля тисячі елементів, надвеликі схеми містили у собі понад мільйон транзисторів.

V 1969 році співробітники компанії Intel створили центральний процесор на одному кристалі. Тобто, замість безлічі інтегральних мікросхем було створено одну головну інтегральну мікросхему, яка виконувала всі арифметичні, логічні операції та операції управління, записані в машинному коді. Такий пристрій отримав назву мікропроцесор.

У 1971 році компанія Intel на замовлення фірми Busicom випускає перший мікропроцесор Intel 4004 для використання в калькуляторі.

Поява мікропроцесорів дозволила створити невеликі комп’ютери, які могли собі дозволити купити маленькі компанії або окремі особи. У 1981 році на світ з’явився перший масовий персональний комп’ютер IBM PC. В якості основного мікропроцесора в комп’ютері використовувався 16-розрядний мікропроцесор Intel 8088, який дозволяв працювати з 1 Мегабайтом пам’яті. Незважаючи на високу ціну, у 80-х роках комп’ютери IBM PC набули широкого розповсюдження. Саме IBM PC поклав початок сім’ї сучасних комп’ютерів.

Перший масовий домашній комп’ютер був розроблений Стівом Воз-няком — одним із засновників компанії Apple Computer. Пізніше Возняк розробив перший масовий персональний комп’ютер.

Основні характеристики комп’ютерів IV покоління наведено на рис. 11.14.

Щодо комп’ютерів V-го покоління, то вони поки що не існують, передбачається, що вони будуть створені з використанням надвеликих інтегральних схем, базуватимуться на сучасних досягненнях біології, хімії та матимуть штучний інтелект.

У 1986 році в Японії розроблено проєкт комп’ютерів, стрижнем якого є комп’ютери з асоціативною організацією пам’яті, потужними засобами введення, виведення та опрацювання інформації, побудованих на принципах самоорганізації і самоадаптації. Інакше кажучи, це комп’ютери, наділені засобами штучного інтелекту.

ВПРАВА 11

Завдання. У файлі BnpaBa_11.pptx виконайте завдання, вказані у примітках кожного слайду.

Контрольні запитання та завдання

1. Охарактеризуйте основні етапи розвитку обчислювальної техніки.

2. Які елементні бази використовувалися в кожному поколінні комп’ютерів?

3. Які носії інформації використовувалися в кожному поколінні комп’ютерів?

4. Які перспективи розвитку V-го покоління комп’ютерів?

Питання для роздумів

1. Які причини появи примітивних засобів для виконання обчислень?

2. Які основні ознаки поділу комп’ютерів на покоління?

3. Які ви бачите перспективи розвитку обчислювальної техніки?

Завдання для досліджень

1. Підготуйте доповідь про історію походження різних комп’ютерних пристроїв (миші, клавіатури, принтерів, моніторів тощо).

2. Яким був внесок у розвиток комп’ютерної техніки Леонардо да Вінчі?

3. Які існували різновиди абаків?

 

 

Це матеріал з підручника Інформатика 8 клас Казанцева, Стеценко (2021)