Информатика в XIX и в начале XX веков. Механические и электромеханические устройства и машины

              Следующий важный шаг сделал  американский математик Джон  фон Нейман. Ранние вычислительные  машины могли выполнять только  команды, поступающие извне  (причем  команды выполнялись поочередно). Хотя использование перфокарт  позволяло упростить процесс  ввода команд, тем не менее,  часто процесс настройки ВМ  и ввода команд занимал больше  времени, чем решение поставленной  задачи. Фон Нейман предложил  включить в состав компьютера  для хранения последовательности  команд и данных специальное  устройство - память, и предложил  реализовать в компьютере возможность  передачи управления то одной  программы к другой. Возможность  хранить в памяти компьютера  разные наборы команд (программы), приостанавливать выполнение одной  программы и передавать управление  другой, а затем возвращаться  к исходной значительно расширяла  возможности программирования. Также  фон Нейман предложил создание  процессора, который должен был  управлять всеми функциями компьютера. В 1951 году был создан первый  компьютер, предназначенный для  коммерческого использования, УНИВАК, в котором были реализованы  все принципы архитектуры фон  Неймана. К советским ЭВМ первого поколения (1952 год) относятся: БЭСМ-2, «Минск-1», «Урал-1» и другие. 

            В компьютерах первого поколения использовался машинный язык- способ записи программ, допускающий их непосредственное исполнение на компьютере. Для каждого компьютера существовал свой собственный машинный язык. 

Компьютеры первого поколения, построенные на вакуумных лампах, обладали низким быстродействием и  невысокой надежностью. Они выделяли большое количество тепла, поглощали  много энергии, были громоздкими и дорогими. 

            ЭВМ первого поколения предназначались для работы в лабораториях и научных организациях. На этом этапе проверялись основные идеи построения ЭВМ и отрабатывались конструкции для серийного производства. 

          Второе поколение компьютеров  (1956-1963). 

          В 1947 году сотрудники американской  компании «Белл» изобрели транзистор, выполняющий те же функции,  что и электронные лампы, но  использовали электрические свойства  полупроводников. По сравнению  с вакуумными трубками, транзисторы  занимали 200 раз меньше места и  потребляли в 100 раз меньше  электроэнергии, имели более высокий  срок службы. В то же время  появляются устройства для организации  памяти компьютера - ферритовые сердечники. С этим изобретением и с  использования новых технологий хранения данных в памяти появилась возможность значительно уменьшить размеры компьютера, сделать их более быстрыми и надежными, а также значительно увеличить емкость их памяти. Ко второму поколению советских ЭВМ относятся: «Минск-22», М-220, БЭСМ-6 и другие.

           Машинный язык, применявшийся в первом поколении компьютеров, был крайне неудобен для восприятия человеком. Числовая кодировка операций, адресов ячеек и обрабатываемой информации, зависимость вида программы от ее места в памяти не давало возможности следить за смыслом программы. Для преодоления этих неудобств был придуман язык ассемблер. Этот язык позволял записывать числа и текст в общепринятой форме, а для кодов команд - принятые мнемонические обозначения. Использование ассемблера сделало процесс написания программ более наглядным. 
             В конце 50х- начале 60х годов компьютеры второго поколения стали интенсивно использоваться государственными организациями и крупными компаниями для решения различных задач. К 1965 году большая часть крупных компаний обрабатывала финансовую информацию с помощью компьютера. Постепенно они приобрели черты современного нам ПК. Также в этот период были сконструированы такие устройства, как графопостроитель и принтер, носители информации на магнитной ленте и магнитных дисках. 

             Расширение в области применения компьютеров потребовало создания новых технологий программирования. Программное обеспечение, написанное на языке ассемблер для одного компьютера, было непригодно для работы на другом. Специалисты, использующие в своей деятельности компьютер, вскоре ощутили потребность в более естественных языках, которые бы упрощали процесс программирования, а также позволяли переносить программы с одного компьютера на другой. 
           Одним из первых языков программирования стал язык Фортан. На этом языке можно писать большие программы, разбивая задачу на несколько частей, которые программируются отдельно, а затем объединяются в единое целое. Язык Фортан предназначен в основном для вычислений, в нем отсутствовали развитые средства работы со структурами данных. Этот недостаток был исправлен в языке Кобол, специально предназначенный для обработки финансово-экономических данных. Разработчики постарались сделать Кобол максимально похожим на естественный английский язык, что позволило писать программы на этом языке даже неспециалистам в программировании.    Со вторым поколением компьютеров началось развитие индустрии программного обеспечения. 

             Несмотря на свою примитивность, компьютер второго поколения получили широкое распространение, они использовались для научных, инженерных и финансовых расчетов, для обработки больших объемов данных на предприятиях, в банках.

             Третье поколение компьютеров (1964-1971).

            В 1958 году инженер компании Texas Instruments Джек Колби предложил идею интегральной микросхемы - кремниевого кристалла, на который монтируются миниатюрные транзисторы и другие элементы. Эта микросхема занимала чуть больше сантиметра площади и была несколько миллиметров толщиной. Микросхема работала значительно быстрее транзисторов и потребляла значительно меньше энергии. Первые интегральные микросхемы состояли всего из нескольких элементов, однако ученые довольно быстро научились размещать на одной интегральной микросхеме сначала десятки, а затем сотни и больше транзисторных элементов. В 1964 году компания IВМ выпустила ПК System 360, построенный на основе интегральных микросхем. Семейство этих ПК- самое многочисленное семейство компьютеров третьего поколения и одно из самых удачных в истории ВТ. IВМ System 360 относится к классу мэйнфреймов. Компания DEC представила модель миникомпьютера PDP-8. У мини-компьютеров была высокая надежность и сравнительно низкая стоимость, позволившая начать применять их в небольших организациях. 

             В то же время происходило совершенствование программного обеспечения. Операционные системы строились таким образом, чтобы поддерживать большое количество внешних устройств, появились первые коммерческие операционные системы и новые прикладные программы. В 1968 году Д. Энгельбарт продемонстрировал созданную им систему взаимодействия компьютера с пользователем, состоящую из клавиатуры, указателя «мышь» и графического интерфейса, а также некоторые программы, в частности текстовый процессор и систему гипертекста.

            В 1964 году появился язык программирования Бейсик, предназначенный для обучения начинающих программистов. Этот язык обеспечивал, быстрый ввод и проверку программ. Бейсик не очень подходил для написания серьезных программ, однако он давал общее представление о программировании и позволял многим далеким от компьютера людям быстро овладеть основными навыками программирования.

             Для организации массового производства средств ВТ была разработана Единая система электронных ВМ (ЕС ЭВМ). Она реализована на микроэлектронной базе, что обеспечивает высокие эксплуатационные показатели и представляет собой семейство программно-совместимых машин. Серийный выпуск ЕС ЭВМ был начат в 1972 году. 
 В данный период развития ВТ продолжалось увеличение скорости обработки информации. Компьютер третьего поколения работали со скоростью до одного миллиона операций в секунду. Область применения компьютера третьего поколения необычайно широка: системы обработки данных, управления, проектирования, решения различных коммерческих задач. 
           Четвертое поколение компьютеров (с1971 года и по настоящее время) 
 В 1965 году председатель совета директоров компании «Интел» Г. Мур предположил, что количество элементов на интегральных микросхемах должно удваиваться каждые 18 месяцев. В дальнейшем это правило было применено к скорости микропроцессоров и до сих пор не нарушалось.

              В 1969 году было выпущено еще одно важное устройство ВТ- микропроцессор. Создание микропроцессора (1971 год) является важным достижением в электронной технике. Использование микропроцессоров значительно упростило конструкцию компьютеров. Практически сразу микропроцессоры получили широкое применение в различных системах управления. В течение следующих десятилетий, следуя закону Мура, продолжалось все большее увеличение скорости и интеграции микропроцессоров. Появились сверхбольшие интегральные схемы, включающие сотни тысяч и даже миллионы элементов на один кристалл. Это позволило продолжить уменьшение размеров и стоимости компьютера и повысить их производительность и надежность.

             Практически одновременно с микропроцессорами появились микрокомпьютеры или персональные компьютеры (ПК), отличительной особенностью которых стали небольшие размеры и низкая стоимость. Благодаря своим характеристикам ПК предоставили возможность практически любому человеку познакомиться с вычислительной техникой. Компьютеры перестали быть прерогативой крупных компаний и государственных учреждений, а превратились в товар массового потребления. 
        Пионерами в производстве ПК стала компания Apple. Ее основатели собрали первую модель персонального компьютера в 1976 году и назвали ее Apple I, а в 1977 году была представлена следующая модель ПК Apple II. У новой модели был изящный пластиковый корпус со встроенной клавиатурой. Впервые компьютер приобрел черты бытового прибора. Apple II окончательно сломал представление о компьютере, как об огромном железном монстре.

             В 1981 году крупнейшая компьютерная компания IВМ представила свой первый ПК- IВМ РС. В то же время компания Microsoft начинает выпуск программного обеспечения для IВМ РС. Появляются клоны IВМ РС, но все они, так или иначе, отражают стандарты, заложенные IВМ.

             В 1984 году компания Apple представила компьютер «Макинтош», операционная система которого включала в себя графический интерфейс пользователя, позволявший вводить команды, выбирая их с помощью указателя «мышь». Сами команды были представлены в виде небольших графических изображений - значков. Простота использования в сочетании с большим набором текстовых и графических программ сделала ПК идеальным для небольших офисов, издательств, школ и даже детских садов.     С появлением «Макинтоша» ПК стал еще более доступным. Для работы с ним не требовалось никаких специальных навыков, а тем более знания программирования.

          Пятое поколение компьютеров. 

         Пятое поколение ЭВМ представляет класс ВТ, в которой реализованы принципы искусственного интеллекта. Такие ЭВМ позволяют решать задачи, точный метод которых неизвестен. Для этого потребуются машины высокой производительности и с большим объемом памяти. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

          Человечество вступило в важнейший и неизбежный период своего развития - эру информатизации. Необходимость информатизации обусловлена обостряющимися противоречиями между ограниченностью естественных ресурсов и имеющимися способами и средствами удовлетворения растущих потребностей общества. Период информатизации относится к третьей ступени развития общества, если считать первой совершенствование сельского хозяйства для удовлетворения потребностей общества продуктами питания, второй реконструкцию промышленности для обеспечения промышленными товарами. Цель, которая ставится на третьей ступени, - удовлетворение потребностей в информации. 

            Общество нуждается в получении новой информации прежде всего в процессе познания материального мира. По мере проникновения в глубины атомного ядра, космоса, живой природы, процессов мышления и другие человеку потребуется решать все более и более сложные задачи. Поэтому одна из основных проблем в период информатизации- это создание вычислительных средств с непрерывно возрастающей производительностью как незаменимого инструмента познания. 

          Любая совместная деятельность  людей в производстве и потреблении  информации может быть реализована  заданием структуры обменов информации  между рабочими местами, число  которых меняется от нескольких  единиц до совокупности рабочих  мест всей страны или даже  групп стран. Информатизация общества на техническом уровне приводит к необходимости построения единого распределенного информационного предприятия страны. Это предприятие может быть реализовано в виде единой распределенной вычислительной системы, включающей средства ВТ на рабочих местах и средства связи для обмена информацией между ними. 

            На протяжении всего 50 лет компьютеры превратились из неуклюжих диковинных электронных монстров в мощный, гибкий, удобный и доступный инструмент. Компьютеры стали символом прогресса в XX веке.           По мере того как человеку понадобиться обрабатывать все большее количество информации, будут совершенствоваться и средства ее обработки- компьютеры. 

           ЭВМ являются одним из наиболее важных средств автоматизации производства и повышения качества продукции, а также служат основой наиболее перспективных технологий. Эффективное использование современных вычислительных и управляющих машин определяет уровень научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности, сельском хозяйстве, научных исследованиях.

Список литературы

1.Хорошевский В.Г. Архитектура вычислительных систем. - М.; МГТУ,2005 
2.Цилькер Б.Я, Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. - М.; 2004

3.Инженеры России ( интернет источник) http://rus-eng.org/

4. Степанов А.Н. Информатика: Учебник для вузов. - 4-е изд. ;Питер, 2007 г.

5. http://www.electrolibrary.info