Історія обчислювальних та комп'ютерних пристроїв

Перегляньте відео-урок та прочитайте теоретичний матеріал:

Історія обчислювальної техніки

Перш ніж досягти сучасного рівня, обчислювальна техніка пройшла тривалий шлях розвитку. Загалом усю її історію можна поділити на три етапи — домеханічний, механічний та електронно-обчислювальний:

Домеханічний період розпочався дуже давно, щойно люди навчилися рахувати на пальцях. Якщо предметів, які потрібно порахувати, було багато, замість пальців використовували невеличкі камінці. З них складали пірамідки, зазвичай із 10 камінців (за кількістю пальців на руці). Наступний крок — створення переносного обчислювального інструмента, схожого на сучасну рахівницю, — абака

Перший переносний обчислювальний інструмент абак появився у Вавілоні близько 3000року до н.е. Древньогрецький абак (дошка або "саламінська дошка" по імені острова Саламін в Егейському морі) представляв собою посипану морським піском дощечку. На піску проходили бороздки, на яких камінчиками позначалися числа. Одна бороздка відповідала одиницям, друга - десяткам і т.д. Якщо в якійсь борозді при рахунку набиралося більше 10 камінчиків, їх знімали і добавляли один камінчик в наступному розряді. Римляни удосконалили абак, перейшовши від дерев’яних досок, піску і камінчиків до мраморних дошок з виточеними жолобками і мраморними кульками.

В Китаї рахівниця суан-пан складалася із дерев’ної рамки, разділеної на верхні та нижні секції. Палочки відповідають колонкам, а бусинки числам. У китайців в основі підрахунків була не десятка, а п’ятірка. Вона разділена на дві частини: в нижній частині на кожному ряду розміщалося по 5 кісточок, в верхній частині - по дві. Таким чином, для того щоб виставити на цій рахівниці число 6, ставили спочатку кісточку, що відповідала п’ятірці, і потім доповнювали одну в розряд одиниць. В Японии цей же пристрій для підрахунків носив назву серобян.

В Росії довгий час рахували кісточками, щорозкладувалися в кучки. Приблизно з XV століття став поширюватися "дощатий рахунок", завезений, очевидно, західними купцями разом з різним товаром і текстилем. "Дощатий рахунок" майже не відрізнявся від звичайної рахівниці і являв собою рамку з закріпленими горизонтальними мотузками, на яких були нанизані просвердлені сливові або вишневі кісточки.

Першим реально здiйсненим i ставшим вiдомим механiчним цифровим обчислювальним пристроєм стала "паскалiна" великого французького вченого Блеза Паскаля (1623-1662) - 6-ти (або 8-ми) розрядний пристрiй на зубчатих колесах, розрахований на пiдсумовування та вiднiмання десяткових чисел (1642 р.).

Через 30 рокiв пiсля "паскалiни" у 1673 р. з'явився "арифметичний прилад" Готфрiда Вiльгельма Лейбнiца (1646-1716) - дванадцятирозрядний десятковий пристрiй для виконання арифметичних операцiй, включаючи множення i дiлення, для чого, на додаток до зубчатих колiс використовувався схiдчастий валик. "Моя машина дає можливiсть чинити множення i дiлення над величезними числами миттєво" - iз гордiстю писав Лейбнiц своєму другу.

Принципове значення для подальшого розвитку цифрової обчислювальної технiки має винахід - "програмне" за допомогою перфокарт керування ткацьким верстатом, створеним Жозефом Жакардом (1752-1834)

Технологiя обчислень при ручному рахунку, запропонована Гаспаром де Пронi (1755-1838), котрий розподiлив числовi обчислення на три етапи: розробка чисельного методу обчислень, який зводив рiшення задачi до послiдовностi арифметичних операцiй, складання програми послiдовностi арифметичних дiй, проведення власне обчислень шляхом арифметичних операцiй над числами вiдповiдно до складеної програми.

Чарльз Беббiдж (1791-1881) здiйснив якiсно новий крок у розвитку засобiв цифрової обчислювальної технiки - перехiд вiд ручного до автоматичного виконання обчислень по складенiй програмi. Ним був розроблений проект Аналiтичної машини - механiчної унiверсальної цифрової обчислювальної машини з програмним керуванням (1830-1846 рр.). Машина включала п'ять пристроїв (як i першi ЕОМ, що з'явилися 100 рокiв по тому): арифметичний (АП), що запам'ятовує (ЗП), керування, вводу, виводу. АП будувалося на основi зубчатих колiс, на них же пропонувалося реалiзувати ЗП (на 1000 50-розрядних чисел!). Для вводу даних i програми використовувалися перфокарти. Гадана швидкiсть обчислень - додавання i вiднiмання за 1 сек, множення i дiлення - за 1 хв. Крiм арифметичних операцiй була команда умовного переходу. Програми для розв'язання задач на машинi Беббiджа, а також опис принципiв її роботи були складенi Адою Августою Лавлейс - дочкою Байрона (1816-1852). Були створенi окремi вузли машини. Всю машину через її громiздкiсть створити не вдалося. Тiльки зубчатих колiс для неї знадобилося б понад 50000. Змусити таку машину працювати можна було тiльки за допомогою парової машини, що i намiчав Беббiдж.

Логарифмічна лінійка — аналоговий обчислювальний пристрій, що дозволяє виконувати кілька математичних операцій, включаючи множення і ділення чисел, піднесення до степеня (частіше всього до квадрату і кубу) та обчислення квадратних і кубічних коренів, обчислення логарифма, тригонометричних функцій та інші операції. Принцип дії логарифмічної лінійки заснований на тому, що множення і ділення чисел замінюється відповідно додаванням і відніманням їх логарифмів. Перший варіант лінійки розробив англійський математик-аматор Вільям Отред у 1622 році. Логарифмічна лінійка цікавий винахід, широко використовувалась до винайдення калькуляторів. Вона, судячи по назві, може вираховувати логарифми, а ще множити/ділити, додавати та віднімати. Знаходити синуси і косинуси та ще багато іншого.

Зовнішній вигляд лінійки:

1936 р. Англiйський математик А.Тьюрiнг та (незалежно вiд нього) американський математик i логiк Е.Пост (народився в Польщi) висунули i розробили концепцiю абстрактної обчислювальної машини. "Машина Тьюрiнга" - гiпотетичний унiверсальний перетворювач дискретної iнформацiї, теоретична обчислювальна система. Тьюрiнг i Пост показали принципову можливiсть розв'язування автоматами будь-якої проблеми за умови можливостi її алгоритмiзацiї з урахуванням операцiй, що виконують автомати.

Джон фон Нейман один із видатних вчених ХХ століття, який працював в областях математики, фізики, хімії, астрономії, біології, економіки. Сформулював основні принципи будови ЕОМ. Ідея фон Неймана про створення надійної машини із ненадійних елементів стала принципом створення електронних обчислювальних машин і мереж.

Лише через сто років, у 1940-х роках, було створено програмовану обчислювальну машину на основі електромеханічних реле. Але серійно її не випускали, оскільки невдовзі з'явилися електронно-обчислювальні машини (ЕОМ) на основі радіоламп.

Першу ЕОМ «Еніак» було створено у США 1946 року. До групи її розробників входив видатний вчений XX століття Джон фон Нейман, який сформулював основні принципи будови ЕОМ. У той час над проектами ЕОМ працювали також у Великій Британії та СРСР.

Виконайте інтерактивну вправу.

Скрін вправи прикріпіть до цього завдання.