Когда появилась первая в мире вычислительная машина – история создания ЭВМ

Вычислительной машиной называют механизм, который предназначен для автоматического выполнения математических операций. Сегодня это устройство все чаще ассоциируется с разными видами компьютерных систем. При этом далеко не каждому человеку известно, когда конкретно появилась вычислительная машина. На самом деле это устройство было создано еще в семнадцатом веке, и оно прошло в своем развитии много этапов – от ручных до электронных механизмов.

Что это такое

Для начала важно понять, что же такое вычислительная машина. Сегодня это понятие трактуют совершенно разными способами. В широком смысле под этим термином понимают технические устройства, которые включают математические средства, приемы механизации и методы автоматизации.

Эти компоненты применяют для обработки данных и разных процессов. Они используются для описания всевозможных явлений и проведения вычислений, включая математические. В настоящее время в качестве вычислительных машин принято подразумевать компьютеры.

При этом вычислительные устройства предлагают людям разные возможности. Современное развитие технологий подразумевает деление устройств на такие разновидности:

• средства управления сетями;
• машины для автоматизации систем управления;
• компьютерные системы;
• машины для создания программного обеспечения;
• автоматизированные устройства для проектирования, моделирования, прогнозирования.

При этом каждый год количество разновидностей вычислительных машин все увеличивается. Однако перечисленные устройства считаются самыми востребованными, а потому они получили широкое распространение.

История эволюции

Создание вычислительных машин проходило поэтапно. При этом исследователи и историки выделяют следующие этапы развития такой техники:

• ручной – такие устройства появились еще до семнадцатого века;
• механический – эти приборы создавались до конца девятнадцатого века;
• электромеханический – длился до 1946 года;
• электронный – этот этап продолжается до настоящего времени.

Такое деление носит весьма условный характер. В период применения одной вычислительной машины исследователи занимались активным развитием и других аналогичных приборов.

Первый этап – ручной

Причиной создания первой вычислительной машины стала потребность в проведении вычислений. В результате исследователям удалось создавать специальные устройства для выполнения расчетов.

Изначально для этой цели применяли пальцы, узелки, палки. Чтобы облегчить подсчеты, люди придумали специальную доску под названием «абак». Она была создана еще в 5-6 веках до нашей эры.

В этом случае процесс проведения вычислений осуществлялся при помощи перемещения костей и камней в углубления, расположенные на бронзовых досках. Их также часто делали из слоновой кости или камня. Со временем «абак» получил ряд колонок и полосок. В Греции такое устройство было создан в пятом веке до нашей эры. В Японии прибор называли «серобян», а в Китае – «суанпан».

На Руси в пятнадцатом веке стали применять так называемый дощатый счет. По внешнему виду он был похож на современные счеты. При этом в Индии была придумана позиционная система вычислений. Она появилась еще в девятом веке.

В первой половине семнадцатого века Леонардо да Винчи создал тринадцатиразрядное устройство, которое позволяло определять суммы. В его структуру входили кольца с 10 зубцами. Их основой были стержни с 2 зубчатыми колесиками, которые отличались по размерам.

Замена механическими устройствами

Создание ЭВМ стало следствием развития человечества. В семнадцатом веке потребность в проведении математических расчетов вышла на первый план. Это стало причиной создания новых приборов. В семнадцатом веке Паскаль изобрел так называемую суммирующую машинку. Ее назвали Паскалиной. Устройство позволяло выполнять сложение и вычитание.

В 1670-1680 годах Лейбниц придумал счетную машину, которая могла совершать различные арифметические действия. В течение последующих двух столетий исследователи придумали ряд аналогичных приборов. Однако они не стали широко распространены. Это было связано со значительной продолжительностью функционирования устройств.

В СССР первую счетную машину придумал Чебышев. Это произошло в 1879 году. Устройство позволяло складывать и вычитать многозначные числа. Очень популярным прибором стал арифмометр. Его придумал Однер в 1874 году. Важным плюсом этого изобретения стала быстрая работа конструкции.

Электромеханические устройства

Вычислительная техника начала активно развиваться в девятнадцатом веке. При этом электромеханический этап продолжался не очень долго – около 60 лет. Он начался с создания табулятора. Автором этого устройства является Гурман Холлерит. Создание конструкции датируется 1887 годом. В структуру устройства входили такие элементы:

• сложные механизмы;
• реле;
• ящик для сортировки;
• счетчики.

Устройство позволяло считывать и сортировать статистические записи, которые выполнялись на перфокартах. Впоследствии Холлерит создал свою компанию, которая со временем преобразовалась в IBM.

В 1930 Ванновар Буш придумал дифференциальный анализатор, который работал с использованием электричества. При этом для хранения информации применялись электронные лампы. Машина использовалась для проведения сложных математических операций.

Создание устройства, которое послужило основой современных компьютеров, датируется 1936 годом. Его автором стал Алан Тьюринг. Прибор мог совершать пошаговые операции, которые были запрограммированы в его памяти.

Спустя 1 год американский исследователь Джордж Стибиц придумал электромеханические устройство, которое позволяло выполнять двоичные сложения. Его основой стала булевая алгебра, которая дала толчок к появлению современных компьютеров.

ЭВМ – прорыв в сфере вычислений

По мере развития электрических приборов совершенствовалась и вычислительная техника. Значительную роль в этом вопросе сыграла Вторая мировая война. В 1941 году немецкий исследователь Конрад Цузе придумал первую вычислительную машину, которая управлялась программами. Она получила название Z3 и включала следующие элементы:

• телефонные реле;
• перфорированные карты;
• программное обеспечение.

Устройство функционировало в двоичной системе и могло оперировать числами, имеющими плавающую запятую. Однако началом создания первого поколения компьютеров считается более совершенная версия прибора Цузе, которая называлась Z4.

В 1942 году американские исследователи придумали ЭВМ, которые работали на вакуумных трубках, а еще через год английские ученые создали первую электронно-вычислительную машину. Она называлась «Колосс» и включала 2 тысячи электронных ламп, которые предназначались для обработки и хранения информации.

Вначале задачами устройства были взлом и расшифровка кодов секретных сообщений, передаваемых по шифровальным машинам немцев. После войны Уинстон Черчилль приказал уничтожить прибор.

Появление архитектуры

В 1945 году Джон фон Нейман создал прообраз архитектуры общего назначения. Именно она легла в основу современных компьютеров. Математик решил вести запись программ в форме кодов прямо в память устройства. При этом в нем была предусмотрена возможность совместно хранить утилиты и информацию.

Разработанная Нейманом теория легла в основу ENIAC. Этой аббревиатурой назывался первый компьютер, разработанный в США. Он обладал довольно внушительными параметрами:

• масса – 30 тонн;
• габариты – 170 квадратных метров;
• количество используемых ламп – 18 тысяч.

В течение 1 секунды прибор мог выполнять до 300 операций умножения или 5 тысяч сложения. При этом универсальная программируемая электронно-вычислительная машина была создана в СССР в 1950 году. Ее придумал Сергей Лебедев. Прибор мог выполнять за секунду 50 операций. При этом в девайсе использовалось примерно 6 тысяч электровакуумных ламп.

В 1952 году появилась БЭСМ – электронная счетная машина. Прибор тоже был создан под руководством Лебедева. Он мог выполнять до 10 тысяч операций. Введение информации осуществлялось при помощи фотопечати и перфолент.

Несколько позже стали создаваться большие машины «Урал» и «Стрела». С аппаратной и программной точки зрения они были совместимы друг с другом. В таких приборах использовался обширный спектр периферических устройств. Это позволяло корректировать комплектацию.

Лампы, применяемые в первых устройствах, быстро ломались. Транзисторы, созданные в 1947 году, помогли решить проблему. Электрические свойства проводников позволяли выполнять математические расчеты. Однако они осуществлялись быстрее и при этом требовали меньше энергии.

Первые языки программирования

Со временем ЭВМ стали применяться не только для решения военных задач, но и в государственных целях. Разные компании использовали такие устройства для расчетов. Это послужило толчком к созданию новых технологий. Какие же разработки появились в результате? Ими стали высокоуровневые языки программирования. Среди них стоит выделить следующее:

• Фортран;
• Делфи;
• Кобол;
• Паскаль.

Ученые создали приложения-трансляторы, которые позволяли преобразовывать коды языков в команды. Они считывались при помощи компьютера.

Изобретение интегральных микросхем

В период с 1958 по 1960 год была создана первая интегральная микросхема. Ее авторами были Роберт Нойс и Джек Килби. Основой изделия стали особые кристаллы – кремниевые или геманиевые. Размеры устройств не превышали сантиметра и функционировали намного быстрее, чем предшественники. К тому же они требовали намного меньше энергии. Такие изделия стали важным шагом к созданию третьего поколения компьютеров.

В результате компания IBM придумала первый компьютер SYSTEM 360. Это произошло в 1964 году. В основе конструкции использовались интегральные микросхемы. В итоге выпуск компьютеров стал носить массовый характер. В общей сложности было выпущено больше 20 тысяч устройств SYSTEM 360.

В 1972 году была придумана единая серия компьютеров. Ее создали в СССР. В систему входили стандартизированные комплексы, которые предназначались для функционирования вычислительных центров. Они обладали общей системой команд. Основой новой разработки стала американская система IBM 360.

Следующим этапом стал выпуск мини-компьютера PDP-8. Это устройство предложила фирма DEC. Устройство стало первым коммерческим проектом в этой сфере. Доступная стоимость позволила покупать устройство даже сравнительно небольшим корпорациям.

Тот же период стал началом развития операционных систем и периферийных устройств. Языки программирования тоже получили новый толчок в развитии.

Переход к ПК

После 1970 года были созданы первые девайсы четвертого поколения. Благодаря применению интегральных микросхем компьютеры отличались следующими характеристиками:

• выполнение тысяч миллионов операций в секунду;
• емкость оперативной памяти до 500 тысяч двоичных разрядов;
• уменьшение себестоимости микрокомпьютеров.

Первым производителем ПК стала компания Apple. При этом автором таких устройств стал Стив Джобс. Появление этих приборов датируется 1976 годом. Они назывались Apple 1 и стоили 500 долларов. В 1977 году появились новые устройства, которые получили название Apple 2.

Именно тогда компьютеры стали в большей степени напоминать бытовые приборы. При этом в них использовался новый интерфейс, который стал доступен обычным пользователям. В 1979 году свой первый компьютер выпустила и компания IBM. Еще спустя 2 года появился первый микрокомпьютер. Он обладал такими параметрами:

• открытая архитектура;
• 16-разрядный микропроцессор Intel;
• оперативная карта на 64 килобайта;
• операционная система Microsoft;
• 2 дисковода для дискет;
• монохромный экран.

В 1984 году компания Apple предложила Macintosh. Это устройство отличалось высоким удобством пользовательского интерфейса.

Пятое поколение ЭВМ

Появление пятого поколения ЭВМ датируется 1992 годом. Для создания таких вычислительных машин использовались сверхсложные микропроцессоры. Они имели параллельно-векторную структуру, которая позволяла одновременно выполнять десятки команд, заложенных в программное обеспечение.

Такие машины имеют несколько сотен параллельно работающих процессоров. Они позволяют создавать эффективные сети и быстро обрабатывать информацию.

Персональные компьютеры сегодня

С 2013 года стали стремительно развиваться ЭВМ шестого поколения. Они представлены в виде электронных и оптоэлектронных устройств с работой на основе десятков тысяч микропроцессоров и наделены параллелизмом. Такие устройства обеспечивают моделирование архитектуры нейронных биологических систем, что позволяет успешно распознавать сложные образы.

Сегодня для проведения важных операций применяют суперкомпьютеры. Они не предназначены для домашнего использования. Такие машины отличаются большим количеством функций и имеют высокую мощность. Основная сфера использования – Big Data.

В настоящее время технологии характеризуются стремительным развитием. Разработчики часто внедряют в свои устройства искусственный интеллект. Современные приборы все больше ориентированы на рядовых пользователей. Они имеют не только привлекательный интерфейс, но и высокую мощность.

Появление вычислительных машин имеет интересную историю. Такие устройства прошли в своем развитии целый ряд последовательных этапов и претерпели много изменений. Сегодня они стали доступны каждому человеку и используются во многих сферах жизни.