Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Розвиток торгівлі й науки спричинив збільшення потреби в обчисленнях. Причому самі обчислення ставали чимраз складнішими. Усний рахунок і прості пристосування не могли задовольнити ці потреби. Тому багато математиків й інженерів витратили роки праці на створення машин, що полегшують лічбу.
Однак основним споживачем таких машин у XX столітті стали військові. Розрахунки траєкторій ракет і снарядів, обрахування аеродинаміки літаків, навігаційні розрахунки ставали чимраз складнішими і виконувати їх потрібно було чимраз швидше.
«Хрещеною матір'ю» обчислювальної техніки в сучасному її розумінні стала Друга світова війна. Для розшифрування кодів шифрувальної машини «Енігма», якою користувалися німецькі військово-морські сили для передачі секретних повідомлень у Блечлі-Парк, в Англії були зібрані найкращі математики Великобританії і США. Вони не тільки зуміли створити дешифрувальні машини, які практично моментально розшифровували коди «Енігми», аде й заклали основу для розвитку обчислювальної техніки в післявоєнний період.
Після Другої світової війни протягом довгого часу тільки військові були основними замовниками робіт по створенню обчислювальних машин через їхню величезну вартість. Але чим далі просувалася робота, чим досконалішими й дешевшими ставали створені машини, тим більше з'являлося серед замовників абсолютно мирних організацій: наукових інститутів, університетів, метеорологічних центрів тощо.
Але лише з появою персонального комп'ютера основним споживачем, що фінансує вчених і інженерів, стали звичайні громадяни.
У 1883 р. Томас Альва Едісон, намагаючись подовжити термін праці лампи з вугільною ниткою, ввів у її вакуумний балон платиновий електрод і позитивну напругу і з'ясував, що у вакуумі між електродом і ниткою починає проходити струм. Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайного явища, Едісон обмежився тим, що докладно описав його, про всякий випадок узяв патент і відправив лампу на Філадельфійську виставку. Про неї у грудні 1884 р. у журналі «Інженеринг» була надрукована замітка «Явище в лампочці Едісона».
Першим, кому спала на думку ідея практичного використання «ефекту Едісона», був англійський фізик Дж. А. Флемінг (1849—1945). Працюючи з 1882 р. консультантом едісонівської компанії в Лондоні, він довідався про «явище» із перших вуст — від самого Едісона. Свій діод — двоелектродну лампу Флемінг створив у 1904 р.
У жовтні 1906 р. американський інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу — підсилювач, або аудіон, як він її тоді назвав, що мав третій електрод — сітку. Ним був запроваджений принцип, на основі якого будувалися всі наступні електронні лампи, — керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів.
У 1940-х—1950-х роках комп'ютери створювалися на основі електронних ламп. Тому комп'ютери були дуже великими (вони займали величезні зали), дорогими й ненадійними — адже електронні лампи, як і звичайні лампочки, часто перегоряють. Але в 1948 р. були винайдені транзистори — мініатюрні й недорогі електронні прилади, що змогли замінити електронні лампи. Це призвело до зменшення розмірів комп'ютерів у сотні разів і підвищення їхньої надійності.
Перші комп'ютери на основі транзисторів з'явилися наприкінці 1950-х років, а до середини 60-х років були створені й значно компактніші зовнішні пристрої для комп'ютерів, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 завбільшки з холодильник і вартістю всього 20 тис. дол. (комп'ютери 1940-х—1950-х років зазвичай коштували мільйони дол.).
Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання й спаювання транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кремнію транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані електронні схеми почали називатися інтегральними схемами, або чіпами. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а в 1970 р. фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті. Надалі кількість транзисторів, що вдавалося розмістити на одиницю площі інтегральної схеми, збільшувалася приблизно вдвічі щороку, що й забезпечує постійне зменшення вартості комп'ютерів і підвищення їх швидкодії.
У середині 1960-х років голова Intel Gordon Moore вивів принцип, або закон, який діє протягом уже більше чотирьох десятиліть: кількість транзисторів у кожнім чіпі кремнієвої інтегрованої мікросхеми процесора подвоюється кожні два роки, і вартість кожного чіпа процесора зменшується вдвічі.
Процесор 8086, випущений у 1978 p., містив 29 тис. транзисторів, 80386 (1985 р.) — 275 тисяч, Pentium (1993 p.) — 3,1 млн транзисторів, Pentium !!! (1999 p.) — 18 млн транзисторів, a Pentium 4 (2001 p.) — 42 млн транзисторів.
Першим пристроєм, призначеним для полегшення обчислень, була рахівниця. За допомогою кісточок рахівниць можна було здійснювати операції додавання й віднімання і нескладне множення. Однак рахівниця зовсім непридатна для операцій над нецілими числами і не може здійснювати складних операцій. А потреби людства в обчисленнях чимраз збільшувалися.
У 1642 р. французький математик Блез Паскаль сконструював першу механічну рахункову машину — «Паскаліна», що могла механічно виконувати додавання чисел. У 1673 р. Готфрід Вільгельм Лейбніц сконструював арифмометр, що дозволяв механічно виконувати чотири арифметичні дії. Починаючи з XIX ст. арифмометри одержали дуже широке застосування. З їх допомогою виконували навіть дуже складні розрахунки, наприклад, розрахунки балістичних таблиць для артилерійських стрільб. Існувала і спеціальна професія — обліковець — людина, що працює з арифмометром, швидко й точно дотримується певної послідовності інструкцій (таку послідовність інструкцій згодом почали називати програмою). Але багато розрахунків здійснювалися дуже повільно — навіть десятки обліковців повинні були працювати по кілька тижнів і місяців. Причина проста — при таких розрахунках вибір виконуваних дій і запис результатів здійснювався людиною, а швидкість її роботи досить обмежена.
Ще в першій половині XIX ст. англійський математик Чарльз Беббідж спробував побудувати універсальний обчислювальний пристрій, тобто комп'ютер. Беббідж називав його аналітичною машиною. Саме Беббідж уперше додумався до того, що комп'ютер повинен містити пам'ять і управлятися за допомогою програми. Беббідж хотів побудувати свій комп'ютер як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт — карт із цупкого паперу з інформацією, що наноситься за допомогою отворів (вони на той час уже широко вживалися в ткацьких верстатах). Однак довести до кінця цю роботу Беббідж не зміг — вона виявилася занадто складною для техніки того часу.
Першим реалізував ідею перфокарт Холлерит. Він винайшов машину для обробки результатів перепису населення. У своїй машині він уперше застосував електрику для розрахунків.
У 40-х роках XX ст. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Беб-біджа на основі техніки XX ст. — електромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не знали про роботи Беббіджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим із них був німецький інженер Конрад Цузе, який у 1941 р. побудував невеликий комп'ютер на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 р. на одному з підприємств фірми IBM (International Businness Machines Corporation) американець Говард Ейкен створив потужніший комп'ютер під назвою «Марк-1». Він уже проводив обчислення в сотні разів швидше, ніж вручну (за допомогою арифмометра) і реально використовувався для військових розрахунків. У ньому використовувалося поєднання електричних сигналів і механічних приводів. «Марк-1» мав розміри 15x2,5 м і містив 750.000 деталей, він міг перемножити два 23-розрядні числа за 4 секунди.
Однак електромеханічні реле працюють досить повільно й не дуже надійно. Тому починаючи з 1943 р. у США група фахівців під керівництвом Джона Мочлі й Преспера Екерта почала конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений ними комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж «Марк-1». Але виявилося, що більшість часу цей комп'ютер простоював — адже для задавання методу розрахунків (програми) у цьому комп'ютері доводилося протягом декількох годин або навіть декількох днів приєднувати потрібним чином дроти. А сам розрахунок після цього міг зайняти усього лише кілька хвилин або навіть секунд.
Щоб спростити й прискорити процес задавання програм, Мочлі й Екерт почали конструювати новий комп'ютер, який міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був залучений знаменитий математик Джон фон Нейман, який підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана багатьом вченим і одержала широку популярність, оскільки в ній фон Нейман зрозуміло і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютерів, тобто універсальних обчислювальних пристроїв. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що .виклав у своїй доповіді в 1945 р. Джон фон Нейман. Перший комп'ютер, у якому були втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським дослідником Морісом Вілксом.
Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почалася приблизно в 1947 р. Екертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і запущений в експлуатацію навесні 1951 р.