История развития компьютера. Влияние на социально-общественное и культурное развитие

Нижегородский Государственный университет

имени Н.И. Лобачевского

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

История развития компьютера.

Влияние на социально-общественное и культурное развитие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2000 г

 

Содержание

 

1. История  развития компьютера

2. Роль компьютера  в жизни человека

2.1 Компьютеры в учреждениях

2.2 Компьютер-помощник конструктора

2.3 ЭВМ в магазинах самообслуживания

2.4 Банковские операции с использованием  вычислительной техники

2.5 Компьютеры в сельском хозяйстве

2.6 Компьютер в медицине

2.7 Компьютер и инвалиды

2.8 Компьютер в сфере образования

2.9 Компьютеры на страже закона

2.10 Компьютеры в искусстве

2.11 Компьютеры дома

3. Компьютеры  как средство общения людей

4. Об информации, информатизации и защите информации

Список литературы

 

1. История развития компьютера

 

Рассматривая историю общественного  развития, марксисты утверждают, что  ’’ история есть ни что иное как  последовательная смена отдельных  поколений ’’. Очевидно, это справедливо и для истории компьютеров.

Вот некоторые определения термина  ’’ поколение компьютеров ’’, взятые из 2-х источников. ’’ Поколения  вычислительных машин - это сложившееся  в последнее время разбиение  вычислительных машин на классы, определяемые элементной базой и производительностью’’. Поколения компьютеров - нестрогая  классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и  в последнее время - программных средств ’’. (Толковый словарь по вычислительным системам: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1990).

Утверждение понятия принадлежности компьютеров к тому или иному  поколению и появление самого термина ’’ поколение ’’ относится к 1964 г., когда фирма IBM выпустила серию компьютеров IBM / 360 на гибридных микросхемах (монолитные интегральные схемы в то время ещё не выпускались в достаточном количестве), назвав эту серию компьютерами третьего поколения. Соответственно предыдущие компьютеры - на транзисторах и электронных лампах - компьютерами второго и третьего поколений. В дальнейшем эта классификация, вошедшая в употребление, была расширена и появились компьютеры четвёртого и пятого поколений.

Для понимания истории компьютерной техники введённая классификация  имела, по крайней мере, два аспекта: первый - вся деятельность, связанная  с компьютерами, до создания компьютеров  ENIAC рассматривалась как предыстория; второй - развитие компьютерной техники определялось непосредственно в терминах технологии аппаратуры и схем.

Второй аспект подтверждает и главный  конструктор фирмы DEC и один из изобретателей мини-компьютеров Г. Белл, говоря, что ’’ история компьютерной индустрии почти всегда двигалась технологией’’.

Переходя к оценке и рассмотрению различных поколений, необходимо прежде всего заметить, что поскольку  процесс создания компьютеров происходил и происходит непрерывно (в нём  участвуют многие разработчики из многих стран, имеющие дело с решением различных  проблем), затруднительно, а в некоторых  случаях и бесполезно, пытается точно  установить, когда то или иное поколение  начиналось или заканчивалось.

В 1883 г. Томас Альва Эдисон, пытаясь продлить срок службы лампы с угольной нитью ввёл в её вакуумный баллон платиновый электрод и положительное напряжение, то в вакууме между электродом и нитью протекает ток.

Не найдя никакого объяснения столь  необычному явлению, Эдисон ограничивается тем, что подробно описал его, на всякий случай взял патент и отправил лампу на Филадельфийскую выставку. О ней в декабре 1884 г. в журнале ’’Инженеринг’’ была заметка ’’ Явление в лампочке Эдисона’’.

Американский изобретатель не распознал  открытия исключительной важности (по сути это было его единственное фундаментальное  открытие - термоэлектронная эмиссия). Он не понял, что его лампа накаливания с платиновым электродом по существу была первой в мире электронной лампой.

Первым, кому пришла в голову мысль  о практическом использовании ’’эффекта  Эдисона ’’ был английский физик Дж.А. Флеминг (1849 - 1945 ). Работая с 1882 г. консультантом эдисоновской компании в Лондоне, он узнал о ’’явлении’’ из первых уст - от самого Эдисона. Свой диод - двухэлектродную лампу Флейминг создал в 1904 г.

В октябре 1906 г. американский инженер  Ли де Форест изобрёл электронную  лампу - усилитель, или аудион, как  он её тогда назвал, имевший третий электрод - сетку. Им был введён принцип, на основе которого строились все дальнейшие электронные лампы, - управление током, протекающим между анодом и катодом, с помощью других вспомогательных элементов.

В 1910 г. немецкий инженеры Либен, Рейнс и Штраус сконструировали триод, сетка в котором выполнялась в форме перфорированного листа алюминия и помещалась в центре баллона, а чтобы увеличить эмиссионный ток, они предложили покрыть нить накала слоем окиси бария или кальция.

В 1911 г. американский физик Ч.Д. Кулидж предложил применить в качестве покрытия вольфрамовой нити накала окись тория - оксидный катод - и получил вольфрамовую проволоку, которая произвела переворот в ламповой промышленности.

В 1915 г. американский физик Ирвинг Ленгмюр сконструировал двухэлектронную лампу - кенотрон, применяемую в качестве выпрямительной лампы в источниках питания. В 1916 г. ламповая промышленность стала выпускать особый тип конструкции ламп - генераторные лампы с водяным охлаждением.

Идея лампы с двумя сотками - тетрода была высказана в 1919 г. немецким физиком Вальтером Шоттки и независимо от него в 1923 г. - американцем Э.У. Халлом, а реализована эта идея англичанином Х. Дж. Раундом во второй половине 20-х г.г.

В 1929 г. голландские учёные Г. Хольст и Б. Теллеген создали электронную лампу с 3-мя сетками - пентод. В 1932 г. был создан гептод, в 1933 - гексод и пентагрид, в 1935 появились лампы в металлических корпусах. Дальнейшее развитие электронных ламп шло по пути улучшения их функциональных характеристик, по пути многофункционального использования.

Проекты и реализация машин ’’ Марк - 1 ’’, EDSAC и EDVAC в Англии и США, МЭСМ в СССР заложили основу для развёртывания работ по созданию ЭВМ вакуумноламповой технологии - серийных ЭВМ первого поколения.

Разработка первой электронной  серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer) начата примерно в 1947 г. Эккертом и Маучли, основавшими в декабре того же года фирму ECKERT-MAUCHLI. Первый образец машины ( UNIVAC-1 ) был построен для бюро переписи США и пущен в эксплуатацию весной 1951 г. Синхронная, последовательного действия вычислительная машина UNIVAC-1 создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC. Работала она с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство в ёмкостью 1000 12 -разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки.

Вскоре после ввода в эксплуатацию машины UNVIAC - 1 её разработчики выдвинули идею автоматического программирования. Она сводилась к тому, чтобы машина сама могла подготавливать такую последовательность команд, которая нужна для решения данной задачи.

Пятидесятые годы - годы расцвета компьютерной техники, годы значительных достижений и нововведений как в архитектурном, так и в научно - техническом  отношении. Отличительные особенности  в архитектуре современной ЭВМ  по сравнению с неймановской архитектурой впервые появились в ЭВМ первого  поколения.

Сильным сдерживающим фактором в работе конструкторов ЭВМ начала 50 - х г.г. было отсутствие быстродействующей памяти. По словам одного из пионеров вычислительной техники - Д. Эккерта, ’’ архитектура машины определяется памятью ’’. Исследователи сосредоточили свои усилия на запоминающих свойствах ферритовых колец, нанизанных на проволочные матрицы.

В 1951 г. в 22 - м томе ’’ Journal of Applid Phisics ’’ Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации. В машине ’’ Whirlwind - 1 ’’ впервые была применена память на магнит. Она представляла собой 2 куба с 32 32 17 сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16 - разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на чётность.

В разработку электронных компьютеров  включилась фирма IBM. В 1952 г. она выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12000 германиевых диодов. Усовершенствованный вариант машины IBM 704 отличалась высокой скоростью работы, в ней использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой.

После ЭВМ IBM 704 была выпущена машина IBM 709, которая в архитектурном плане приближалась к машинам второго и третьего поколений. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода - вывода.

В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти - дисковые ЗУ, значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC-

Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным  покрытием, которые вращались со скоростью 12000 об / мин. НА поверхности  диска размещалось 100 дорожек для  записи данных, по 10000 знаков каждая.

Вслед за первым серийным компьютером  UNIVAC - 1 фирма Remington - Rand в 1952 г. выпустила ЭВМ UNIVAC - 1103, которая работала в 50 раз быстрее. Позже в компьютере UNIVAC - 1103 впервые были применены программные прерывания.

Сотрудники фирмы Remington - Rand использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием ’’Short Cocle’’ (первый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Маучли). Кроме того, необходимо отметить офицера ВМФ США и руководителя группы программистов, в то время капитана ( в дальнейшем единственная женщина в ВМФ- адмирала ) Грейс Хоппер, которая разработала первую программу- компилятор А- О. (Кстати, термин " компилятор " впервые ввела Г. Хоппер в 1951 г. ). Эта компилирующая программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме.

Фирма IBM также сделала первые шаги в области автоматизации программирования, создав в 1953 г. для машины IBM 701 " Систему быстрого кодирования ". В нашей стране А.А. Ляпунов предложил один из первых языков программирования. В 1957 г. группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над ставшим в последствии популярным первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН. Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров.

В Великобритании в июле 1951 г. на конференции  в Манчестерском университете М. Уилкс представил доклад " Наилучший  метод конструирования автоматической машины", который стал пионерской работой по основам микропрограммирования. Предложенный им метод проектирования устройств управления нашел широкое  применение.

Свою идею микропрограммирования  М. Уилкс реализовал в 1957 г. при создании машины EDSAC-2. М. Уилкс совместно с Д. Уиллером и С. Гиллом в 1951 г. написали первый учебник по программированию " Составление программ для электронных счетных машин " (русский перевод- 1953 г.).

В 1951 г. фирмой Ferranti начат серийный выпуск машины " Марк-1". А через 5 лет фирма Ferranti выпустила ЭВМ ’’ Pegasus ’’, в которой впервые нащла воплощение концепция регистров общего назначения ( РОН ). С появлением РОН устранено различие между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров - аккумуляторов.

В нашей стране в 1948 г. проблемы развития вычислительной техники становятся общегосударственной задачей. Развернулись работы по созданию серийных ЭВМ первого  поколения.

В 1950 г. в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и  ВТ ) организован отдел цифровых ЭВМ для разработки и создания большой ЭВМ. В 1951 г. здесь была спроектирована машина БЭСМ (Большая Электронная  Счётная Машина ), а в 1952 г. началась её опытная эксплуатация.

В проекте вначале предполагалось применить память на трубках Вильямса, но до 1955 г. в качестве элементов  памяти в ней использовались ртутные  линии задержки. По тем временам БЭСМ была весьма производительной машиной - 800 оп / с. Она имела трёхадресную систему команд, а для упрощения программирования широко применялся метод стандартных программ, который в дальнейшем положил начало модульному программированию, пакетам прикладных программ. Серийно машина стала выпускаться в 1956 г. под названием БЭСМ - 2.

В этот же период в КБ, руководимом  М.А. Лесечко, началось проектирование другой ЭВМ, получившей название ’’ Стрела ’’. Осваивать серийное производство этой машины было поручено московскому  заводу САМ. Главным конструктором  стал Ю.А. Базилевский, а одним из его помощников - Б.И. Рамеев, в дальнейшем конструктор серии ’’ Урал ’’. Проблемы серийного производства предопределили некоторые особенности ’’ Стрелы ’’ : невысокое по сравнению с БЭСМ быстродействие, просторный монтаж и т. д. В машине в качестве внешней памяти применялись 45 - дорожечные магнитные ленты, а оперативная память - на трубках Вильямса. ’’ Стрела ’’ имела большую разрядность и удобную систему команд.

Первая ЭВМ ’’ Стрела ’’ была установлена в отделении прикладной математики Математического института АН (МИАН), а в конце 1953 г. началось серийное её производство.

В лаборатории электросхем энергетического  института под руководством И.С. Брука в 1951 г. построили макет небольшой ЭВМ первого поколения под названием М-1.