Ручной этап развития вычислительной техники

В своем развитии вычислительная техника прошла несколько этапов:
Ручной этап развития вычислительной техники
Ручной этап развития ВТ начался на заре человеческой цивилизации - он охватывает период от 50
тысячелетия до н.э. и до XVII века. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах
производилась разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д.
Наконец, появление приборов, использующих вычисление по разрядам, как бы предполагали наличие
некоторой позиционной системы счисления, десятичной, пятеричной, троичной и т.д. К таким приборам
относятся абак, русские, японские, китайские счеты. Логарифмическая линейка - последнее средство для
счета, которое относят к ручному этапу.
Способы счета ручного периода продолжают использоваться и в наше время. Нередко используется
пальцевый счет. Счеты в недавнем прошлом использовали повсеместно во всем мире. Да еще и сегодня
кое-где их можно встретить, помогающими в расчетных операциях. А логарифмическая линейка, вплоть
до 1970-х гг., была основным инструментом любого инженера.
Механический этап развития вычислительной техники
Развитие механики в XVII в. стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов,
использующих механический принцип вычислений. Такие устройства строились на механических
элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда. Эти устройства были способны
выполнять уже не два, а четыре арифметических действия и назывались арифмометрами.
Как ни блестящ был век механических арифмометров, но и он исчерпал свои возможности. Людям
нужны были более энергичные помощники. Это заставило изобретателей искать пути совершенствования
вычислительной техники, но уже не на механической, а на электромеханической основе.
Появились машины, записывающие результат на бумажной ленте, а также другие комбинации
счетных и пишущих устройств. Это был уже новый шаг - механизация вычислений, но не их
автоматизация. Управление процессом счета все еще ложилось на плечи человека.
Электромеханический этап развития вычислительной техники
Электромеханический этап развития вычислительной техники явился наименее продолжительным и
охватывает всего около 60 лет - от первого табулятора Г. Холлерита (1887 г.) до первой ЭВМ
ENIAC (1946 г.).
Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс,
предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях. Первый такой комплекс
был создан в США Г. Холлеритом в 1887 г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины
и табулятора. Он предназначался для обработки результатов переписи населения в нескольких странах, в
том числе и в России.
Сведения заносились на перфокарту вручную с помощью пробивного
устройства - пантографа или перфоратора.
На лицевой панели перфоратора имеется
таблица признаков в виде карты-шаблона с
отверстиями по всей координатной сетке,
над которой по радиусу перемещается
рычаг со штифтом на конце. Если в
специальную раму для карточки положить
чистую перфокарту и опустить штифт в отверстие, соответствующее какому-либо признаку, то
специальное устройство в раме в той же позиции перфокарты пробьет идентичный признак. За час на
перфораторе можно заполнить не более 80 карточек.
Теперь можно было либо подсчитать отверстия на всех перфокартах на основной машине - табуляторе,
либо распределить их по тому же принципу на сортировке.
Табулятор (электромеханическая машина), внешне напоминающий бюро,
работал от больших электрических батарей. На передней панели электромеханические счетчики, по 10 штук в каждом горизонтальном ряду
емкостью 10 000 единиц. Число горизонтальных рядов могло быть от 4 до
12. На столе справа - воспринимающий пресс, который считывает данные с
перфокарт и передает их на табулятор или сортировальную машину. В
верхней (подвижной) части пресса находятся металлические иголочки на
пружинках, их расположение и число соответствует центрам чашечек с ртутью в нижней (неподвижной)
части пресса. При считывании данных с перфокарты ее укладывают в пресс и вручную опускают
верхнюю часть пресса. В местах пробивок иглы свободно проходят, достигая ртути, цепь замыкается,
сигнал от чашечки по проводам поступает к счетчику. Каждой чашке соответствует свой счетчик, на
лицевой стороне которого циферблат на 100 делений и две стрелки (большая показывает единицы и
десятки, маленькая - сотни). Часовой механизм приводится в движение маленьким электромагнитом.
Счетчики съемные, результаты сбрасываются поворотом стрелок вручную. По окончании обработки
карточек на табуляторе каждый счетчик показывает, сколько раз в его позиции замыкалась электрическая
цепь через отверстие в перфокарте, и подводятся простые итоги по одному признаку.
Выделим основные успехи электромеханического этапа развития вычислительной техники. Прежде
всего, существенно возросли производительность и надежность вычислительной техники, на что
повлияла не только более быстрая элементная база, но и сокращение ручного труда. Во-вторых, на
данном этапе развития вычислительной техники происходит индустриализация обработки
информации. Особенно это было заметно по концентрации вычислительных мощностей в СССР,
начиная с создания в 30-х годах машинно-счетных стаций, которые к 1936 году превратились в
крупнейшие в мире предприятия механизированного учета. Впоследствии эти станции явились основой
создания современных вычислительных центров и коллективного пользования вычислительных центров,
оборудованных ЭВМ различных типов и классов. Наконец, на электромеханическом этапе была
реализована идея создания универсальной вычислительной машины с программным управлением,
по сложности соизмеримая с наиболее сложными техническими системами того времени. Уже на этом
этапе выявляется зависимость возможностей вычислительной техники от ее системной сложности;
многие наработки данного этапа легли в основу развития современного этапа развития ВТ электронного.
Поколение ЭВМ (1946 – 2010г.г.)
ЭВМ первого поколения появились в 1946 году. Они были сделаны на основе электронных ламп,
что делало их ненадежными - лампы приходилось часто менять. Для ввода-вывода данных
использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Оперативные
запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых
трубок.
Компьютеры данного поколения сумели зарекомендовать себя в прогнозировании
погоды, энергетических задач, задач военного характера и других сложнейших
операциях, но они были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами.
Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Показатели
объема оперативной памяти и быстродействия были низкими.
ENIAC
15 февраля 1946 года в Филадельфии в университете штата
Пенсильвания (США) была официально введена в
эксплуатацию электронная цифровая вычислительная
машина ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator
- электронный численный интегратор и вычислитель), на
электронных
лампах,
построенная
американскими
электроинженерами Дж.П. Эккертом и Дж. Мокли и
использовавшая в качестве переключающих элементов 18
тысяч электронных ламп и 1500 реле. Машина с памятью на
20 слов, способная за полсекунды перемножать одно на
другое 5000 пятизначных чисел, занимала площадь около
200 квадратных метров и весила 50 т. ENIAC
предназначался для проведения артиллерийских расчетов,
однако пока его строили, война закончилась, задачи такого рода отпали, так что первой работой стали
расчеты по верхсекретному Манхэттенскому проекту (программе разработок ядерного оружия).
Впоследствии ЭВМ перевезли на один из военных полигонов, где она функционировала до 1955 года.
МЭСМ (Малая электронная счётная машина)
В 1948г. году советский академик Сергей Алексеевич Лебедев
предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ- Малой
электронной счетно-решающей машины (МЭСМ). В 1951г. МЭСМ
официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются
вычислительные задачи. Машина оперировала с 20 разрядными
двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела
оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах. Она имеет около 6000 электровакуумных ламп
(около 3500 триодов и 2500 диодов), занимает площадь 60 м2, потребляет мощность около 25 кВт.
Предпосылками создания проектов данного этапа явились как необходимость проведения массовых
расчетов (экономика, статистика, управление и планирование, и др.), так и развитие прикладной
электротехники
(электропривод
и
электромеханические
реле),
позволившие
создавать
электромеханические вычислительные устройства.
За малый промежуток времени (25-27 лет) вычислительная техника стремительно развивалась и
совершенствовалась…
…и сегодня:
А если коротко:
Абак (V-IV век до н.э.)
Счеты
Логарифмическая линейка
Счетная машина Паскалина (1642 г.)
Арифмометры (В.Лейбниц, 1677 г.)
Аналитическая машина Бэббиджа
(1820-1856 гг)
I поколение
электронные
Вычислительные машины
механические
II поколение
III поколение
IV поколение …
НО… эти умные машины созданы разумом ЧЕЛОВЕКА!