История компьютера, основные вехи развития, каким видится будущее компьютерной техники

Современный ноутбук.
Обновлено:

Компьютер с самого начала оказал огромное влияние на весь уклад нашей жизни. Представьте себе мир без компьютеров, в котором мы не могли бы общаться с помощью электронной почты, мобильных телефонов или социальных сетей.

Но несмотря на то, что эвм получили массовое распространение в нашей действительности только во второй половине 20 века, история компьютера и его эволюция уходит далеко за пределы обозначенной даты.

В этой статье я подробно расскажу об истоках происхождения компьютера, его эволюции, начиная от примитивной многотонной аналитической машины и заканчивая компьютерами пятого поколения, использующих в качестве основного электронного компонента - искусственный интеллект, позволяющий компьютерам думать, как люди.

А также ознакомлю вас о том, кто, где и когда создал самый первый отечественный компьютер и каким видится по прогнозам ученых будущее компьютеров в ближайшие десятилетия. 

История создания и эволюция компьютеров

Если бы мы спросили себя, что на самом деле изменило мир, на ум сразу же пришли бы компьютеры. С момента их создания их применение в различных сферах нашей жизни становится все более востребованным. 

Можете ли вы представить свою жизнь без компьютера? Подумайте обо всех вещах, которые вы не смогли бы сделать, например отправить электронное письмо, покупка в интернет-магазине или найти ответ на мучивший вас вопрос, причем мгновенно.

И это только верхушка айсберга. Мы прошли долгий путь от самого первого компьютера и до самого крутого смартфона. Но как много вы на самом деле знаете об их истории и эволюции? От дискет до облачной безопасности, давайте посмотрим, как далеко мы продвинулись.

Происхождение слова компьютер

Слово «компьютер» имеет очень интересное происхождение. Термин «компьютер» происходит от латинского слова «computare», что означает вычислять. Это слово впервые было использовано в 1613 году в книге «Подборки Йонг мана» Ричарда Брейтуэйта и первоначально описывало человека, который привык вычислять, то есть делать вычисления. 

Этот термин использовался в том же смысле, что и существительное, вплоть до 20-го века. Женщины были наняты в качестве человеческих компьютеров для выполнения всех форм расчетов и вычислений.

Определение компьютера оставалось неизменным до конца 19-го века и тогда уже использовалось для описания машин, которые делали вычисления. Современное использование этого слова обычно используется для описания программируемых цифровых устройств, работающих на электричестве.

Что такое компьютер

Компьютер - это программируемое электронное устройство, которое выполняет процессы, вычисления и операции на основе инструкций, предоставляемых программным или аппаратным обеспечением. 

Компьютер в сборе.На столе компьютер в сборе.

Он выводит результат сразу после выполнения математических и логических операций и может сохранить результат для дальнейшего использования. Он может обрабатывать как численные, так и нечисловые вычисления. 

Современные компьютеры - это электронные устройства, используемые для различных целей, начиная от просмотра веб-страниц, написания документов, редактирования видео, создания приложений, игры в видеоигры и т. д.

Они предназначены для выполнения приложений и предоставляют множество решений за счет объединения интегрированных аппаратных и программных компонентов.

Начало эпохи эвм - создание самого первого компьютера

Как появился первый компьютер? У многих читателей возникает такой вопрос и это вполне оправдано и ожидаемо, так как без знания - как, где, когда, кем был создана первая эвм наше восприятие будет не полным и весьма ограниченным.

Ответ будет не простой. Почему? Да просто потому, что, как и в других подобных случаях, когда дело касается приоритета, страны происхождения, автора - всегда возникают определенные сложности, в силу ряда причин и обстоятельств. В подробности вдаваться не буду. а у кого будут вопросы, пишите в комментариях всем отвечу.

Здесь я хочу высказать свое мнение по этому вопросу. При написании этой статьи, мне пришлось перелопатить огромное количество материала и я обратил внимание, что некоторые авторы предпочитают отдать пальму первенства в качестве создания первого компьютера, начиная с абаки (древние счеты) и заканчивая механическим калькулятором, изобретенным в 1642 году французом Блез Паскалем (1623-1666).

Ни счеты, ни механические калькуляторы не могли считаться компьютерами. Калькулятор—это устройство, которое позволяет людям быстрее и легче производить вычисления, но ему нужен человек - оператор. С другой стороны, компьютер - это машина, которая может и должна работать автоматически.

Первым, кто попытался это сделать, был английский математик по имени Чарльз Бэббидж (1791–1871). Многие исследователи этой темы считают Бэббиджа «отцом компьютера» и с этим трудно не согласиться.

Какие есть основания для такого утверждения. Аргументы очень даже весомые,  потому что его машины имели:

  • вход (способ подачи чисел), 
  • память (что-то, чтобы хранить эти числа во время сложных вычислений), 
  • процессор (устройство для обработки чисел, которое выполняло вычисления) 
  • выход (печатающий механизм).

Как, наверное многие из вас знают, что это же основные компоненты, общие для всех современных компьютеров. 

Аналитическая машина.Аналитическая машина Бэббиджа.

К 1822 году Чарльз Бэббидж предложил устройство, которое имело вышеприведенные компоненты и называлась - Аналитическая машина. То, что создал Бэббидж, заложило основу для компьютеров нашего цифрового века, и все это можно было запрограммировать. 

Этот компьютер мог принимать входные данные в виде программы, выполнять объемные вычисления, хранить эти результаты в памяти и выводить их на физический носитель. 

Все эти фундаментальные процессы являются тем, как работают современные компьютеры, но Бэббидж опередил свое время на сто лет! 

Этапы развития поколений пк

Поколения компьютеров основаны на том, когда произошли основные технологические изменения в компьютерах, такие как использование вакуумных ламп, транзисторов и микропроцессоров. 

Каждое поколение определяется значительным технологическим развитием, которое коренным образом меняет способ работы компьютеров, приводя к созданию более компактных, менее дорогих, но более мощных, эффективных и надежных машин.

Поколения компьютеров.Коллаж этапов развития ПК.

В истории компьютеров мы часто называем достижения современных эвм поколением компьютеров. В настоящее время мы находимся на пятом поколении пк. Итак, давайте рассмотрим важные особенности этих пяти поколений.

Первое поколение ламповых компьютеров 

1-е поколение: Это было с 1940 по 1955 год. Это было, когда машинный язык был разработан для использования компьютеров. Они использовали вакуумные трубки для схемы. С целью запоминания они использовали магнитные барабаны.

Это первое поколение компьютеров, основанных на технологии вакуумных ламп, используемых для вычислений, хранения и управления, изобретенных в 1904 году Джоном Эмброузом Флемингом. Вакуумные трубки и диодные клапаны были главными компонентами компьютеров первого поколения.

В 1943 году команда математиков из Лондона (включая Алана Тьюринга) построила компьютер под названием Colossus, который был первым полностью электронным компьютером. Вместо реле он использовал более совершенную форму переключателя, известную как вакуумная трубка. 

Вакуумная трубка – электронное устройство, управляющее потоком электронов в вакууме. Он используется в качестве переключателя, усилителя или экрана дисплея во многих старых моделях радиоприемников, телевизоров, компьютеров и т. Д.

Вакуумные трубки, каждая размером с большой палец человека и раскаленная докрасна, как крошечная электрическая лампочка, были изобретены в 1906 году Ли де Форестом. (1873-1961) и их первое крупное применение было в радиоприемниках, где они усиливали слабые входящие сигналы, чтобы люди могли слышать их более четко. 

В компьютерах, таких как ABC и Colossus, вакуумные трубки нашли альтернативное применение в качестве более быстрых и компактных переключателей.

Два ученых из Пенсильванского университета, Джон Мочли (1907-1980) и Дж. Экерт(1919-1995), построили компьютер ENIAC, который содержал почти 18 000 вакуумных трубок был около 24 м в длину и весил почти 30 тонн. ENIAC общепризнан как первый в мире полностью электронный цифровой компьютер общего назначения. 

Чуть позже они создали более совершенный компьютер EDVAC.

Ламповый компьютер.Ламповый компьютер UNIVAC 1.

Далее в 1951 году после EDVAC Экерт и Мочли разработали еще один универсальный автоматический компьютер UNIVAC 1, который представлен на снимке выше. 

Основные характеристики компьютеров первого поколения (1940-1950-е годы)

  • Основной электронный компонент – вакуумная трубка
  • Основная память – магнитные барабаны и магнитные ленты
  • Язык программирования – машинный язык
  • Мощность – потребляет много электроэнергии и генерирует много тепла.
  • Скорость и размер – очень медленные и очень большие по размеру (часто занимающие всю комнату).
  • Устройства ввода – вывода- перфокарты и бумажная лента.

Примеры – ENIAC, UNIVAC1, IBM 650, IBM 701 и др. Количество – в период с 1942 по 1963 год было выпущено около 100 различных ламповых компьютеров.

Второе поколение компьютеров на основе транзисторов

2-е поколение: Здесь они продвинулись от вакуумных ламп до транзисторов. Это сделало компьютеры меньше, быстрее и более энергоэффективными. И они продвинулись от двоичных до ассемблерных языков.

К 1948 году изобретение транзистора резко изменило развитие компьютера. Транзистор заменил громоздкую вакуумную лампу в телевизорах, радиоприемниках и компьютерах. В результате размер электронного оборудования с тех пор сокращается. К 1956 году транзистор уже работал в компьютере.

Транзистор – это электронный компонент, который может использоваться как усилитель или как переключатель. Он используется для управления потоком электричества в радиоприемниках, телевизорах, компьютерах и т. д.

Транзистор был изобретен в 1947 году. Транзистор выполнял ту же основную работу, что и вакуумная трубка - функцию электронного выключателя, который мог быть включен или выключен, - но был быстрее, надежнее, меньше и намного дешевле в изготовлении.

Компьютер второго поколения.Компьютер второго поколения IBM 1401.

К концу 1950-х годов они заменили вакуумные трубки в компьютерах. Возможность упаковать больше компонентов в меньшее пространство и обеспечить их надежную работу привела к появлению нового Второго поколения компьютеров. Эти машины были меньше, надежнее и быстрее, чем машины 1940-х и начала 1950-х годов. Однако они по-прежнему занимали несколько кабинетов и были настолько дорогими, что их могли себе позволить только крупные корпорации.

Основные характеристики компьютеров второго поколения (1950-е-1960-е годы)

  • Основной электронный компонент – транзистор
  • Память – магнитный сердечник и магнитная лента / диск
  • Язык программирования – ассемблер
  • Мощность и габариты – низкое энергопотребление, вырабатывается меньше тепла, а размеры меньше (по сравнению с компьютерами первого поколения).
  • Скорость – повышение быстродействия и надежности (по сравнению с компьютерами первого поколения).
  • Устройства ввода – вывода-перфокарты и магнитная лента.

Примеры – IBM 1401, IBM 7090 и 7094, UNIVAC 1107 и т. д.

Эвм третьего поколения на интегральных схемах

3-е поколение: Отличительной чертой этого периода (1964-1971) была разработка интегральной схемы.

Третье поколение компьютеров использовали первые интегральные схемы (IBM 360, CDC 6400) и первые операционные системы и системы управления базами данных. Хотя большая часть обработки по-прежнему была ориентирована на пакетную обработку с использованием перфокарт и магнитных лент, разрабатывались онлайновые системы. 

Компьютер третьего поколения.Компьютер третьего поколения IBM 360.

Интегральная схема (ИС) – небольшая электронная схема, напечатанная на микросхеме (обычно из кремния), которая содержит множество собственных элементов схемы (например, транзисторы , диоды, резисторы и т. д.).

Интегральная схема, используемая в компьютерах 3-го поколения, может работать как компьютерная память, микропроцессор или даже усилитель. По сравнению с первым и вторым поколениями компьютеров, технология, используемая в компьютерах 3-го поколения, сделала их более надежными, эффективными и меньшими по размеру. 

Кроме того, по сравнению с предыдущими двумя поколениями компьютеров, компьютеры, изготовленные в третьем поколении, использовали интегральные схемы, которые имели такие характеристики, как более высокая скорость, надежность, производили меньше тепла, меньше обслуживания, они потребляли меньше электроэнергии.

Возможно, самой важной машиной третьего поколения была серия IBM-360, которая была более мощной и самой быстрой в использовании в то время. 

Основные характеристики компьютеров третьего поколения (1960-1970-е годы):

  • Основной электронный компонент – интегральные схемы (ИС)
  • Память – большой магнитный сердечник, магнитная лента / диск
  • Язык программирования – язык высокого уровня (FORTRAN, BASIC, Pascal, COBOL, C и др.)
  • Размер – меньше, дешевле и эффективнее, чем компьютеры второго поколения (их называли мини-ЭВМ).
  • Быстродействие – повышение быстродействия и надежности (по сравнению с компьютерами второго поколения).
  • Устройства ввода – вывода- магнитная лента, клавиатура, монитор, принтер и т. д.

Примеры – IBM 360, IBM 370, PDP-11, UNIVAC 1108 и др.

4 поколение компьютеров - микропроцессоры

4-е поколение: Изобретение микропроцессоров привело к появлению четвертого поколения компьютеров. Именно тогда мы начали производить компьютеры для домашнего использования. Другим важным аспектом является развитие высших компьютерных языков, таких как C++ и Java.

Середина-конец 1970-х годов породила микропроцессор и персональный компьютер, внедрив распределенную обработку данных и автоматизацию делопроизводства. Обработка текстов, языки запросов, составители отчетов и электронные таблицы впервые связывают большое количество людей с компьютером. 

Компьютер четвертого поколения.Компьютер четвертого поколения IBM PC.

Микропроцессор – электронный компонент, удерживаемый на интегральной схеме, содержащий центральный процессор компьютера и другие связанные с ним схемы.

Микросхема Intel 4004, разработанная в 1971 году, сделала еще один шаг вперед, разместив все компоненты компьютера (центральный процессор, память, элементы управления входом и выходом) на крошечном чипе. 

Компьютеры четвертого поколения были основаны на микропроцессоре, который был расширенной версией компьютеров третьего поколения. Эти компьютеры использовали схемы СБИС, и период времени этого поколения был с 1971 по 1980 год. 

На одном чипе методы СБИС и LSI содержатся в микропроцессоре для упаковки миллионов транзисторов. СБИС сокращенно означает Очень крупномасштабную интеграцию, а LSI - крупномасштабную интеграцию. В наше время скорость и объем памяти компьютеров резко возросли, в то время как стоимость и размер значительно уменьшились.

Характеристики компьютеров четвертого поколения были связаны с процессом создания интегральной схемы (ИС) с помощью объединения многих транзисторов в одну микросхему, поскольку эти компьютеры использовали технологию СБИС. 

Например, благодаря технологии, используемой для создания компьютеров четвертого поколения, они получили различные функции, такие как более универсальные, большие первичные емкости хранения, отличные по скорости и надежности, портативные, очень компактные и маленькие и прочее.

В этом поколении компьютеры стали более популярными, так как они продаются по самой низкой цене. Кроме того, революция персональных компьютеров (ПК) также развивалась из-за особенностей компьютеров четвертого поколения. На рисунке ниже представлен экземпляр микропроцессора.

Основные характеристики компьютеров четвертого поколения (1970-е-настоящее время):

  • Основной электронный компонент – очень крупномасштабная интеграция (СБИС) и микропроцессор.
  • СБИС– тысячи транзисторов на одном микрочипе.
  • Память – полупроводниковая память (например, ОЗУ, ПЗУ и т. Д.)
  • Оперативная память (оперативная память) – это тип хранилища данных (элемент памяти), используемый в компьютерах, которые временно хранят программы и данные (энергозависимые: их содержимое теряется при выключении компьютера).
  • ПЗУ (read-only memory) – тип хранилища данных, используемый в компьютерах, который постоянно хранит данные и программы (энергонезависимый: его содержимое сохраняется даже при выключенном компьютере).
  • Язык программирования – язык высокого уровня (Python, C#, Java, JavaScript, Rust, Kotlin и др.).
  • Смесь языков третьего и четвертого поколений
  • Размер – меньше, дешевле и эффективнее, чем компьютеры третьего поколения.
  • Быстродействие – повышение быстродействия, точности и надежности (по сравнению с компьютерами третьего поколения).
  • Устройства ввода / вывода – клавиатура, указательные устройства, оптическое сканирование, монитор, принтер и т. д.
  • Сеть – группа из двух или более компьютерных систем, связанных между собой.

Примеры – IBM PC, STAR 1000, APPLE II, Apple Macintosh и др.

Настоящий прорыв - эвм пятого поколения

5-е поколение: Это настоящее и будущее компьютерного мира. Определяющим аспектом этого поколения является искусственный интеллект. Использование параллельной обработки и сверхпроводников делает это реальностью и открывает большие возможности для будущего.

21-й век открыл пятое поколение, которое все больше и больше поставляет различные формы искусственного интеллекта (ИИ). Более сложный поиск и распознавание естественного языка-это функции, которые распознают пользователи, но программное обеспечение, которое улучшает свою функциональность, обучаясь самостоятельно, в будущем изменит почти все в мире технологий.

Компьютер пятого поколения.Настольный компьютер пятого поколения.

Центральный процессор (центральный процессор) – Его часто называют мозгом или двигателем компьютера, где происходит большая часть обработки и операций (центральный процессор является частью микропроцессора).

Используя последние технические достижения, компьютеры способны воспринимать произносимые словесные инструкции (распознавание голоса) и имитировать человеческое мышление. Способность переводить иностранный язык также умеренно возможна с компьютерами пятого поколения. Поначалу эта задача казалась простой, но потом, когда программисты поняли, что человеческое понимание зависит от контекста и смысла не меньше, чем от простого перевода слов, все стало намного сложнее.

Период пятого поколения-1980 год-по настоящее время. В пятом поколении технология СБИС превратилась в технологию ULSI (Ultra Large Scale Integration), что привело к производству микропроцессорных чипов, содержащих десять миллионов электронных компонентов.

 Искусственный интеллект.Мозг человека.

Это поколение основано на аппаратном обеспечении параллельной обработки и программном обеспечении искусственного интеллекта. Искусственный интеллект-это развивающаяся отрасль компьютерных наук, которая интерпретирует средства и методы, позволяющие компьютерам думать как люди. В этом поколении используются все высокоуровневые языки, такие как C и C++, Java, .Net и т. Д.

Основные характеристики компьютеров пятого поколения (настоящее и будущее):

  • Основной электронный компонент: основан на искусственном интеллекте, использует технологию сверхбольшой масштабной интеграции (ULSI) и метод параллельной обработки.
  • ULSI – миллионы транзисторов на одном микрочипе
  • Метод параллельной обработки – использование двух или более микропроцессоров для одновременного выполнения задач.
  • Язык – понимать естественный язык (человеческий язык).
  • Мощность – потребляйте меньше энергии и вырабатывайте меньше тепла.
  • Скорость – заметное улучшение быстродействия, точности и надежности (по сравнению с компьютерами четвертого поколения).
  • Размеры – портативные и небольшие по размеру, а также имеют огромную емкость хранения.
  • Устройство ввода / вывода – клавиатура, монитор, мышь, трекпад (или тачпад), сенсорный экран, ручка, речевой ввод (распознавание голоса / речи), световой сканер, принтер и т. д.

Пример – настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, смартфоны и т.д.Компьютеры пятого поколения заставляют думать, как мы. Для которых непрерывное развитие технологий, таких как Искусственный интеллект, Интернет вещей, Робототехника и т. Д. Хотя примеры ИИ, вычислительного программного обеспечения, такие как чат-боты, Windows Cortana, Google Assistant, Apple Siri, распознавание речи, которые используются сегодня.

Интернет вещей.Умная колонка.

Реализация ИИ предназначена для улучшения взаимодействия человека и машины путем использования человеческого интеллекта и использования больших данных, накопленных с начала цифровой эпохи.

Распространение вычислительных устройств с возможностью самообучения, реагирования и взаимодействия нормальными и, вероятно, различными способами, основанными на приобретенном опыте и окружающей среде, также дало импульс концепции Интернета вещей (IoT).

На своем пике и с правильными алгоритмами компьютеры, вероятно, будут демонстрировать и обрабатывать высокие уровни глубокого обучения, на которых люди тоже могут учиться.

Многие проекты ИИ уже реализуются, в то время как другие все еще находятся на стадии разработки. Пионерами в ускорении ИИ являются Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla.

Первоначальные реализации теперь видны на умных домашних устройствах, которые предназначены для автоматизации и интеграции деятельности в доме с помощью аудиовизуальных устройств, а также самоходных автомобилей, которые уже украшают дороги.

Первый отечественный компьютер в России

Официально первый отечественный компьютер в СССР был разработан и создан в 1948 году в секретной лаборатории в местечке Феофания под Киевом под руководством Сергея Александровича Лебедева (в то время - директора Института электротехники АН Украины. 

Академик Лебедев.Академик Сергей Александрович Лебедев.

В тот год воплотилась давняя мечта профессора Лебедева по созданию Малой Электронной Счетной Машины (МЭСМ). Была собрана модель первого отечественного компьютера. Она могла производить несколько тысяч вычислительных операций в минуту, что в то время было большим достижением.

Работа компьютер была основана на технологии вакуумных ламп, используемых для вычислений, хранения и управления, которая ранее была применена за рубежом.( подробней в главе «Первое поколение ламповых компьютеров»).

Первый отечественный компьютер.Первый отечественный компьютер МЭСМ.

Публичная демонстрация возможностей малой электронной счетной машины произошла в 1951 году. С этого момента устройство считается введенным в эксплуатацию первым советским электронно-вычислительным аппаратом. 

Компьютер будущего – Какие прогнозы делают ученые сегодня

Осознание головокружительной скорости, с которой развиваются компьютерные технологии, просочилось в общественное сознание. Кто не слышал анекдота о том, что если вы купите компьютер в магазине, он устареет к тому времени, как вы заберете его домой? 

А сейчас речь пойдет о самых прогрессивных устройствах, которые станут реальностью в будущем. Углеродные нанотрубки и обозримое будущее.

Углеродные нанотрубки.Компьютер будущего - очки.

А пока умы ученых работают на будущее. Эксперименты по созданию принципиально новых систем, в основе которых лежат не кремниевые чипы, а нечто принципиально новое, постоянно ведутся в лабораториях по всему миру.

Дело в том, что современным компьютерам просто негде развиваться. Можно увеличить количество ядер, увеличить частоту, но это все – есть не более чем временные меры. От других технологий следует ожидать значительного роста производительности.

В настоящее время уже ведутся разработки по созданию компьютеров, в основе которых будут лежать углеродные нанотрубки, толщина которых в тысячи раз меньше человеческого волоса. Ожидается, что они значительно уменьшат габариты и энергопотребление систем.

Углеродные нанотрубки–идеальный полупроводник. Транзисторы из углеродных нанотрубок демонстрируют баллистическую проводимость: электроны пролетают сквозь них, как пули, а это значит, что они могут ускорить вычисления.

Компьютер будущего.Человек и компьютер будущего.

Есть и другие очень интересные разработки, теоретическое описание которых выглядит очень привлекательно. Но проблема в том, что они еще не готовы покинуть стены лабораторий. По самым оптимистичным прогнозам, коммерческое использование, например, квантовых компьютеров начнется не раньше, чем через пару десятков лет. И никому даже в голову не приходит использовать такое оборудование дома.

Что дальше? Термин “квантовый скачок” означает, что изменения происходят скачками в квантовом мире. Ожидается, что подобный скачок произойдет и в вычислительной технике в ближайшие годы: к тому времени мы перейдем от традиционных кремниевых полупроводников к более совершенным технологиям.

В результате получатся гораздо более компактные, скоростные и дешевые компьютеры. Каждый человек будет пользоваться Интернетом каждую секунду.

Вот такие прорывы ждут нас в недалеком приближающимся будущем. И конце моей статьи можете посмотреть видео из истории компьютеров. 

Заключение

Я надеюсь, что после прочтения представленного в статье материала по теме - история компьютера у вас должно быть более полное представление об информатике в целом и компьютерах в частности.

Я постарался в расширенном варианте рассказать о поколениях компьютеров, какое они прошли развитие в своей истории и в каком виде представлены всем нам в настоящее время.

 Далеко не факт. что они останутся таковыми. IT технологии развиваются семимильными шагами и компьютеры не исключение, в скором времени мы увидим совершенно новое поколение эвм, что создаст для нас более комфортное и удобное использование в нашей деятельности этих устройств.

Вам понравился материал? Поблагодарить легко! Буду весьма признателен, если поделитесь этой статьей в социальных сетях.Подписывайтесь на мой блог, если хотите быть в курсе последних событий в сфере интернет технологий!  С уважением Юрий.

Нет комментариев

Оставить комментарий

Отправить комментарий Отменить

Сообщение