История ЭВМ В датах

1918 г. - М.А. Бонч-Бруевич изобрел триггер (устройство хранения 1 бит информации), а также независимо год спустя в Америке, оно было изобретено Икклзом и Джорданом.

1924г. – основание корпорации IBM (Холлерит – создатель статистического калькулятора, использовавшегося для переписи населения в США)

1928 г. - основана фирма Motorola для производства электронных узлов вычислителей.

1936 г. - английский математик А. Тьюринг опубликовал доказательство того, что любой алгоритм может быть реализован с помощью дискретного автомата (известная машина Тьюринга).

Первые компьютеры, их называли ЭВМ представляли собой грандиозные сооружения–ряды больших железных шкафов, в которых святились огоньками тысячи радиоламп. Такие компьютеры являлись универсальным конструкциями, поэтому им присваивались уникальные имена. Для обслуживания одного компьютера требовались десятки научных работников, инженеров и рабочих. Стоимость создания и обслуживания подобного электронного монстра была огромной, но их начали разрабатывать и строить во времена Второй Мировой войны, чтобы помочь военным рассчитать траектории полета снарядов, а также для ускорения процесса создания атомной бомбы.

Основной недостаток ЭВМ с радиолампами – низкая надежность. Хотя срок работы одной радиолампы не менее 100 часов, но когда их количество переваливает за несколько десятков тысяч, оказывается, что постоянно выходит из строя то одна, то другая радиолампа. Кроме того, ток, потребляемый нитями накала, достигает фантастических величин, что в свою очередь влекло за собой появление огромных трансформаторов в системе охлаждения.

Попытки уменьшить габариты радиоламп и потребляемую мощность привели к разработке миниатюрных радиолам, так называемых «стержневых с прямым накалом». Но, увы, реально увеличить срок службы такой лампы не удалось, а это было обязательным условием для использования их в вычислительной технике.

Более интересным оказалось использование в радиолампах физического явления газового разряда, точно такого, который используется в лампах дневного света. На таких приборах собирали даже запоминающие регистры для некоторых моделей ЭВМ. Но опять таки, хотя срок службы и оказался выше, а ток потребления не очень высок, их габариты и надежность оказались недостаточны для создания серийной продукции, которая могла бы широко использоваться в промышленности.

1939 г. - американский инженер Дж. Штибиц создал релейную машину BELL(по названию фирмы, в которой он работал). Моделей данной машины было 5, у Model V (1946 г.) было запоминающее устройство из 44 восьмиразрядных регистров, аппаратная поддержка вычисления тригонометрических функций и логарифмов, ввод команд и данных в нее осуществлялся с перфоленты, а вывод - на перфораторы и телетайпы (последние могли устанавливаться даже в другом городе). Возможно, это была первая по времени конструкция, где числа представлялись в форме с плавающей запятой. Операция умножения занимала 1 секунду.

1939 г. - У. Хьюлетт и Д. Паккард основали компанию для производства компонентов первых вычислителей.

1941г. – немецкий ученый Кондрат Цезу создает Z3(до этого версии Z1,Z2 были потеряны) и был первым универсальным свободно программируемым цифровым компьютером с идеологией, которая используется и по сей день. На структурной схеме Z3 можно наглядно увидеть, что этот компьютер был удивительно близок к современным. Двоичная память вмещала 64 22-битных числа с плавающей точкой (запятой) и была соединена с процессором (арифметическим устройством) шиной данных, передававшей отдельно экспоненту и мантиссу числа. Процессор, обрабатывавший двоичные числа с плавающей точкой, связывался шиной с десятичными устройствами ввода-вывода: четырёхкнопочной клавиатурой и ламповой панелью. Устройство управления содержало контур для каждой команды и синхронизировало работу всех компонентов. Тактовая частота составляла примерно 5,3 Герца. Программа набивалась на перфоленте, представлявшей собой киноплёнку, с использованием девяти 8-битных команд (ввод, вывод, чтение из памяти, запись в память, квадратный корень и четыре арифметические операции). На практике команды Z3 не позволяли реализовать условный переход, и это считается сегодня главным недостатком этой машины. Тем не менее теоретически (это показано в работах современных исследователей) универсальность Z3 ограничивалась только объёмом памяти для хранения данных. Цузе решил создать более мощный и совершенный компьютер. Прекрасно понимая, что главное - это большой объём оперативной памяти, Цузе решил, что она должна иметь ёмкость хотя бы 1024 бита. Предполагалось, что новый компьютер будет оснащён 2 перфораторами и 6 считывателями перфоленты (в том числе для подпрограмм), а также автоматическим печатающим устройством. Компьютер должен был также иметь расширенный набор команд, которые позволяли бы выполнять условные переходы и перевод адреса. Z4 Z4 удалось построить и запустить к самому концу войны. К тому времени бомбёжками был разрушен Z3. Из-за сложной военной обстановки Z4 приходилось перевозить с места на место. 28 апреля в подземном сооружении в горах Гарца Цузе продемонстрировал его ведущим немецким аэродинамикам (в числе которых были Людвиг Прандтль и Альберт Бетц). В конце концов Z4 удалось спасти только благодаря сотрудникам Вернера фон Брауна, которые спрятали его в сарае в одной из альпийских деревень. Реально Z4 имел процессор из 2200 реле, механическую память из 64 32 разрядных слов (планировалась память на 500 слов), два устройства для перфорации/считывания перфоленты, десятичную клавиатуру, устройство вывода в виде электрической пишущей машинки Mercedes. Он работал на частоте 30 Герц, а весил и потреблял энергии приблизительно как Z3. В каком-то смысле это был персональный компьютер, так как его обслуживание было простым и, главное, он легко программировался одним человеком. Для программирования Z4 на решение типичной задачи требовалось время порядка трёх часов. Сам Конрад Цузе всю жизнь отрицал, что его компьютеры использовались в гитлеровской Германии для практических расчётов. Но в это трудно поверить по двум причинам. Во-первых, единственный его уцелевший компьютер - Z4 - претерпев после войны несколько незначительных модификаций, был установлен в институте прикладной математики в Цюрихе (Eidgenoessische Technische Hochschule), где проработал почти без перерывов в течение пяти лет над вполне реальными проектами (это был один из двух работавших тогда в Европе компьютеров, вторым была МЭСМ Сергея Лебедева). Затем он был перевезён во Францию, где работал ещё примерно столько же. В настоящее время Z4 можно увидеть в Мюнхенском Deutsche Museum. Во-вторых, сразу после войны практически все сотрудничавшие с правительством Райха специалисты были превращены в интеллектуальных рабов: большую часть их разобрали страны-победители, заставив работать на свои военные ведомства, многих привлекли к суду и посадили, оставшиеся же на свободе в Германии жили в постоянном страхе. Именно к последним Цузе и принадлежал.

1943 г. – Уильям Шокли и др. изобрели транзистор(один транзистор мог заменять несколько десятков электронных ламп).

Изобретение полупроводникового транзистора и налаживание их массового производства позволило разрабатывать и создавать ЭВМ, которые могли не только надежно работать, но и уменьшили свои размеры до приемлемых величин. Следует отметить, что конструкция полупроводникового транзистора весьма проста, а вот технология его производства по ложности не уступает никакой другой, известной человечеству.

В основе полупроводникового транзистора лежит всего лишь маленькая пластинка кристаллического кремния. Квадратная пластина кремния размером примерно 1 кв. мм(в центре база транзистора) припаяна к металлическому уголку. От двух проволочных выводов к кристаллу идут две тонкие золотые проволочки, толщиной менее 0,1 мм. Точно также устроены все современные транзисторы и микросхемы, разница лишь в габаритах и типе корпуса, в количестве подходящих к кристаллу проводников и в топологии, которая создана на поверхности кристалла кремния.

Так, выражение «90 нм технология» с практической точки зрения означает размер базы транзистора, т.е. размер базы в современных микросхемах ничтожно малы, соответственно на площади 1 кв. см можно разместить миллиарды транзистров.

С точки зрения схемотехники для того, чтобы электронная схема работала, кроме самих транзисторов нужно еще достаточное количество конденсаторов и резисторов(для простых схем примерно в два три раза больше чем самих транзисторов). Поэтому для упрощения разработки ЭВМ и уменьшения габаритов стали использовать модули – небольшие печатные платы с установленными на них транзисторами и другими элементами. Такие модули, как правило, являются законченным узлом и на их основе можно строить ЭВМ любой мощности.

Хотя транзисторы и совершили революцию в мире ЭВМ, но все же для размещения мощной ЭВМ требовалось внушительное помещение, а быстродействие было на уровне современных калькуляторов. Да и стоимость даже не очень сложной ЭВМ была запредельной, что позволяло использовать их только в вычислительных центрах, обслуживающих большое количество заказчиков или огромную корпорацию.

1944г. – Говард Эйкен и ещё 4 инженера по контракту с IBM построил релейную машину для расчёта баллистических таблиц, известную как Mark I. весила она 5 тонн и занимала в Гарвардском университете площадь в несколько десятков квадратных метров. Для запоминания чисел применялись механические счетные регистры (24 десятичных разряда каждый, из которых один был знаковый), а для управления операциями использовались электромеханические реле. Машина содержала 142 запоминающих регистра (из них 60 - просто на механических переключателях), встроенные блоки для вычисления синусов, логарифмов и т. п. Перфокарты Эйкен заменил на перфоленту с электромеханически считываемой информацией, с помощью которой вводились и команды, и данные. Время выполнения элементарной операции сложения занимало 0,3 секунды. По эффективности машина соответствовала примерно 20 человек с ручными арифмометрами. Это был первый цифровой компьютер, умевший печатать таблицы, т. е. наконец-то отвечающий замыслам Бэббиджа.

1945 г. - была изобретена первая действующая ЭВМ ENIAC(электронно- числовой интегратор и вычислитель). Руководили ее созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт. Машина весила более 30 т., имела быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел, занимала зал площадью около 150 м². В августе 1944 г. к группе, в условиях строжайшей секретности разрабатывавшей ENIAC, присоединился (в качестве консультанта) математик Джон фон Нойман. Менее чем через год фон Нойман (которого у нас неверно называют Нейман) подготовил 100-страничный доклад о плане работы над перспективной машиной EDVAC. Документ был, разумеется, секретным и назывался "First Draft of a Report on the EDVAC" ("Предварительное обсуждение логической конструкции ЭВМ"(1946г.)). Таким образом, долгое время именно Джон Фон Нойман считался основоположником современной компьютерной архитектуры.

В 1947 был закончен Марк-II, построенный полностью на электромеханических реле (в количестве около 13 000) и имевший представление чисел в форме с плавающей запятой. Эйкен использовал двоично-десятичную систему, и потому для представления мантиссы десятиразрядного (десятичного) числа требовалось 40 реле, плюс 4 реле для хранения порядка и 2 реле для знаков мантиссы и порядка. Время операций сложения и вычитания составляло примерно 1/8 секунды.

С «Марком-II» связана забавная история. В 1947 году между контактами одного из реле машины застряла мошка, вызвав неисправность. Когда мошку извлекли, сотрудница Эйкена, Грейс Хоппер, позднее прославившаяся своими работами в области языков программирования, приклеила ее между страницами журнала с подписью: «Первый случай выловленного бага» 1. Таковы истоки этого термина, который в настоящее время означает ошибку в программе.

1948 г. - в Массачусетском университете был построен первый компьютер с памятью EDVAC.

1949 г. - Морис Уилкс построил компьютер EDSAC в соответствии с принципами фон Неймана – первая ЭВМ с хранимой программой (программа должна закладываться в память программы также как и исходная информация).

1951 г. – под руководством Сергея Александровича Лебедева была создана отечественная ЭВМ – МЭСМ (малая электронная счетная машина).

Один из лучших электромеханических вычислителей построил Николай Иванович Бессонов (1906-1963) в СССР уже в 50-х годах. Законченная в 1957, РВМ-1 («Релейная Вычислительная Машина-1») проработала до 1965, и считалась одной из самых надежных конструкций того времени, когда плановое время работы машин на электронных лампах составляло в среднем 16 часов в сутки. На РВМ-1 выполнялись экономические расчеты во время проведения денежной реформы 1961 года.

1957 г. - Р. Нойс и Г. Мур открыли первую в мире компанию по производству полупроводниковых приборов, спустя 10 лет ими была создана фирма "Intel Corporation".

Дальнейший процесс миниатюризации ЭВМ стал возможен благодаря созданию микросхем.

1958 г.- Р. Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площадке можно было разместить десятки транзисторов.

Для первых микросхем использовалась гибридная технология, когда на керамическую пластинку наносились проводники, к которым припаивались бескорпусные транзисторы и др. детали. Элементы к подложке припаивались вручную с помощью миниатюрного паяльника, причем автоматизировать данный процесс удалось не скоро.

Развитие полупроводниковой технологии позволило создавать на одном кристалле полупроводника(кремния), не только отдельные транзисторы, но и объединять их в узлы. Проще всего на кристалле оказалось создавать простые логические микросхемы с элементарными базовыми блоками, например триггер, элементы «И», «ИЛИ», «НЕ», из которых можно создавать логические конструкции любой сложности.

Для уменьшения габаритов узлов длительное время было популярным решение использовать смесь полупроводниковой гибридной технологии при производстве микросхем: бескорпусные полупроводниковые микросхемы монтировались на керамическую подложку вместе с пассивными элементами (резисторами и конденсаторами). Так на основе гибридной технологии выпускались процессоры Intel Pentium II и их аналоги корпорации AMD. Четырехядерный процессор Intel Core 2 Quard также использует данный вариант монтажа двух двухядерных процессоров в одном корпусе. Данная технология используется для удешевления производства продукции.

Кардинально начать уменьшать габариты компьютеров стало возможным после разработки в 1971 г. сотрудником фирмы Intel Д. Хофф универсальной четырразряднойной микросхемы для вычислений Intel 4004( первый 4-х битный микропроцессор i4004 ). Данная микросхема была разработана в составе набора из 12 микросхем по заказу небольшой японской фирмы, которая производила настольные калькуляторы Busicom.

Появление микросхемы Intel 4004 прошла без торжеств, как это принято сейчас, но чтобы показать, что этот маленький кусочек кремния стал родоначальником нового семейства микросхем, которые по сути стали аналогами процессора большой вычислительной машины, ему присвоили наименование микропроцессор.

1972 г. - создан 8-ми битный микропроцессор i8008 для корпорации Computer Terminals позднее переименованную в Datapoint.

В результате появления микропроцессоров стало возможным разрабатывать ЭВМ, которые занимали одну небольшую металлическую стойку (мини ЭВМ), размером с холодильник, например. Уменьшение габаритов ЭВМ не только снизило стоимость обслуживания ВТ, но и привело к использованию их в повседневных процессах и в самых разнообразных устройствах и системах, например, в управлении станками, в расчете движения автобусов, поездов, в управлении телевизором, сотовым телефоном и т.д.

1975 г. - рождение корпорации "Microsoft Corporation"(Пол Аллен и Билл Гейтс).

1976 г. - Стефен Возняк и Стивен Джобс собирают первый настольный компьютер "Apple" и основали корпорацию с таким же названием. Компьютеры марки Apple I,II а в дальнейшем Apple Macintosh с процессорами Motorolla были первыми моделями, которые получили широкую известность.

1981 г. – IBM(International Business Machine Corporation) представляет свой первый персональный компьютер IBM PC. (В качестве основного микропроцессора – 16-разрядный микропроцессор Intel-8088/86 (корпорации Intel) с емкостью памяти от 16 до 256Кбайт. Флоппи-дисководы емкостью 160 Кбайт приобретались за отдельную плату в количестве 1 или 2 шт. Жёсткого диска не было. В IBM PC можно было использовать либо монохромный видеоадаптер MDA (Monochrome Display Adapter), либо цветной видеоадаптер CGA (Color Graphics Adapter). Причём можно было даже вставить оба видеоадаптера и подключить сразу два монитора, монохромный и цветной. Операционная система – MS DOS). Успеху IBM PC способствовала открытая архитектура IBM PC. Любой производитель мог делать периферию и ПО для IBM PC без покупки какой-либо лицензии. Заодно IBM продавал IBM PC Technical Reference Manual, где был размещен полный исходный код BIOS (набор системных функций, позволявший разработчику ПО абстрагироваться от деталей работы аппаратуры и не зависеть от конкретной конфигурации системы.). С этого момента начинается история развития персональных компьютеров. Хотя, в принципе, начало эры персональных компьютеров можно отсчитывать с 1976 г.

Термин “персональный компьютер” не сразу утвердился как официальное название семейства компьютеров, да и данное словосочетание было зарегистрировано корпорацией IBM как торговая марка. Сегодня, как правило, под термином “ПК” подразумевается настольный компьютер с процессором корпорации Intel или AMD.

Необычайная популярность IBM PC (мощность была настолько велика, что не каждая промышленная мини-ЭВМ могла с ней конкурировать, а стоимость компьютера позволяла приобрести его обычному человеку для личных нужд) позволила корпорации IBM начать совершенствование своего детища. Очень скоро была выпущена модифицированная версия компьютера под маркой IBM PC XT (март 1983г.). Разработан на базе шестнадцатибитного (с восьмибитной шиной данных) процессора Intel 8088. В отличие от оригинального IBM PC включает установленный в системный блок жёсткий диск объёмом 10 Мбайт (в более поздних модификациях — 20 Мбайт), ОЗУ ёмкостью 128 (базовая модификация) или 256 Кбайт с недокументированной возможностью расширения до 640 Кбайт, заменой микросхем памяти на материнской плате. К IBM PC/XT можно было добавить второй дисковод и жёсткий диск. Базовая конфигурация оснащалась монохромным (чёрно-белый) MDA или 16-цветным (с практической возможностью одновременно отображать лишь 4 разных цвета) CGA видеоадаптером. В более поздних модификациях использовался уже видеоадаптер EGA(Enhanced Graphics Adapter-расширенный стандарт CGA). Клавиатура имела 84 клавиши: в отличие от современной, на ней отсутствовал сегмент управления курсором (эта функция была на цифровом сегменте справа); позже начали выпускать универсальные клавиатуры XT/AT (с соответствующим переключателем на днище корпуса). В качестве базовой ОС использовалась PC-DOS 2.0. - Personal Computer Disk Operating System — дисковая операционная система для персональных компьютеров фирмы IBM. PC DOS была создана на основе исходных кодов операционной системы MS-DOS от Microsoft.

По условиям контракта, подписанного IBM и будущим софтверным гигантом 6 ноября 1980 г. Microsoft обязывалась разработать программное обеспечение для будущего персонального компьютера IBM. В его состав входила также и операционная система, получившая название MicroSoft Disk Operating System 1.0 (MS-DOS 1.0). Однако, когда её исходные коды были представлены заказчику, в них обнаружилось более 300 различных «багов». Пока в Microsoft занимались доведением системы до ума, программисты IBM, чтобы успеть к намеченному сроку выхода персонального компьютера, сами переписали исходные коды, попутно «отлавливая баги». Так появилась IBM Personal Computer DOS, знакомая всем по аббревиатуре PC DOS. Являясь лишь исправленным вариантом MS-DOS 1.0, она тем не менее содержала ряд нововведений. Например, знакомую всем комбинацию клавиш Ctrl+Alt+Del впервые реализовали программисты IBM в ответ на отсутствие возможности перезагрузить MS-DOS 1.0 при зависаниях. Позднее две ОС слились друг с другом, отличаясь в основном названиями и малосущественными деталями. По условиям договорённости между IBM и Microsoft ОС должна была носить название PC DOS, если устанавливалась на персональные компьютеры IBM PC и название MS-DOS, если продавалась отдельно Microsoft.

После того как корпорация Intel выпустила процессор i80286, конструкция компьютера IBM PC XT была довольно сильно переработана и выпущена на продажу под торговой маркой IBM PC AT. ОЗУ объёмом до 16 Мбайт. На материнской плате появилась батарейка для питания микросхемы CMOS, в памяти которой, емкостью 50 байт, находилось содержимое часов реального времени. Первоначально IBM PC не имел такой памяти и пользователю, чтобы избежать установленной по умолчанию даты 01/01/1980, приходилось либо устанавливать дату и время самостоятельно, при помощи команд Time и Date, либо устанавливать в слоты расширения карту с часами реального времени. Для хранения данных теперь применялись 5¼" дисководы с поддержкой дискет ёмкостью 1.2 Мбайта (15 секторов по 512 байт, 80 дорожек, две стороны.), тогда как прошлое поколение IBM PC обеспечивало объём не более 360 кбайт. Вскоре на IBM PC AT стали доступны и дисководы 3½". Жёсткий диск ёмкостью 20 Мбайт был вдвое быстрее (40 мс), чем у предшествующей модели, IBM PC/XT, но ранние модели жёстких дисков, произведённые Computer Memories (CMI), имели 25-30 % выходов из строя в течение года эксплуатации. Частично это происходило из-за ошибки в алгоритме FAT, которым пользовалась MS-DOS 3.0 во время парковки головок чтения/записи в момент выключения компьютера. Ранние IBM PC/AT (1984—1986 годов выпуска) оснащались CGA, монохромным MDA, EGA видеоадаптером. Модели, выпущенные позднее (после 1987 года), оснащались только VGA(Video Graphics Array) видеоадаптером, обратно совместимым с режимами EGA и CGA. Опционально для профессиональной работы с графикой можно было заказать видеоадаптер PGC (Professional Graphics Controller), способный выводить до 256 цветов на экран монитора с разрешением 640х480 пикселей, а заодно поддерживающий 2D и 3D ускорение для CAD-приложений.

Для IBM PC АT характерна совместимость с IBM PC XT, это одним из главных условий при разработке нового компьютера. Данное требование сохраняется и для самых последних IBM PC совместимых компьютеров. Яркий пример программной совместимости – возможность запустить на современном компьютере какую-либо игрушку, которая была написана для очень старого компьютера.

Самое любопытное в истории ПК – это то, что изначально IBM PC предназначался в качестве в качестве вспомогательного устройства для больших ЭВМ, которые производила корпорация IBM. Но удачность конструкции и дешивизна побудили заняться производством таких компьютеров и другие фирмы, тем более, что патентных ограничений на это не было. Клоны (аналоги) IBM PC XT/ AT выпускались в США и Южной Азии. Причем совершенствовался не только сам компьютер, но и вспомогательные устройства. После массового производства ПК им перестали присваивать имена, такие как IBM PC XT и IBM PC АT. Вместо личного имени для маркировки ПК стал использоваться логотип компании-сборщика и названии используемого процессора плюс его тактовая частота. Данная методика используется до сих пор, за исключением лишь добавления объема оперативной памяти и количества ядер процессора.

Кроме ПК PC с процессорами корпораций Intel и AMD, в мире производят самые разнообразные компьютеры, в которых используют процессоры других фирм. К таким компьютерам не принято применять название «ПК» (за исключением компьютеров корпорации APPLE). Сегодня только специалисты могут отличить где IBM совместимый компьютер, а где ПК фирмы Apple или рабочая станция Sun (компьютер с процессором фирмы Sun и операционной системой Solaris – основное применение они находят в промышленности, а данная ОС с трудом устанавливается на PC из-за плохой совместимости с железом).

6. Основные модели ПЭВМ, представленные на рынке:

1. ПК фирмы IBM(на данный момент уже давно не лидер в производстве ПК) и Acer, ASUS или ASUSTec, Dell, eMachines, Fujitsu, Gateway, Hewlett-Packard* или HP, Motion Computing, NEC, Lenovo, Samsung, Sony, Toshiba, собранные на базе процессоров фирм Intel и AMD. Характерен принцип открытости архитектуры.

2. ПК фирмы Apple собираются на базе микропроцессоров фирмы Motorola, представлены двумя семействами: Apple и Macintosh. Основное отличие от ЭВМ фирмы IBM -замкнутость архитектуры. Компьютеры Apple читаются более защищенными от вирусов.

3. ЭВМ независимых фирм производителей: Spectrum Amstrad(Великобритания), Micral(Франция), Olivetti(Италия) и др.

Дата добавления: 2014-01-06