Компьютер – история идей и их реализации

ВТ в докомпьютерную эпоху

Лекция: История развития вычислительной техники (ВТ) и программного обеспечения (ПО), информационных систем и АСУ

Счетная техника в истории человечества известна задолго до изобретения компьютеров. Абак(а) – в Древней Греции, счеты – в Японии, арифмометры (Б. Паскаль, Г. В. Лейбниц), логарифмическая линейка, калькулятор – далеко не полный перечень счетных устройств и приспособлений, изобретенных и использованных в разных странах и на разных континентах.

Общепризнано, что идея универсального счетчика – компьютера – впервые пришла в голову англичанину Чарльзу Бэббиджу в 20-х г.г. 19 в. В 30-е г.г. 19 в. Бэббидж создал вначале разностную машину для вычисления многочленов (до 6 степени), а затем универсальную аналитическую машину, в которой были предусмотрены "склад" (память), "мельница" (процессор), программное управление (с помощью перфокарт француза Жаккара¹⁾). Обе машины создавались на механических элементах, что было крайне сложно даже по современным меркам, не говоря уже об уровне механических технологий того времени. А электрические и, тем более, электронные технологии в начале 19 в. еще не существовали. Из-за сложности реализации Бэббидж так и не смог закончить свою аналитическую машину. Идеи Бэббиджа опередили свое время. Ими увлеклась Ада Аугуста Лавлейс – графиня, дочь Дж. Г. Байрона. Считается, что именно она написала первую в мире компьютерную программу (для вычисления чисел Бернулли).

В течение 19 в. идеи Бэббиджа нашли последователей в Англии и Швеции. Но лишь примерно через 100 лет были созданы первые компьютеры на электрических элементах – электромеханических реле (30-40 гг. 20 в.). Пионерами здесь были немцы и американцы.

В 1943 г. в США появился первый компьютер на электронных элементах – электронных вакуумных лампах (Дж. Моучли, П. Эккерт)

Расчеты (полезное машинное время) занимали секунды, минуты, а в течение часов и дней компьютер простаивал, т.к. очень много времени занимала подготовка к работе (набор программ методом коммутации с помощью штекеров, ремонт и др.).

Для повышения эффективности компьютера были привлечены ученые, в частности, группа под руководством известного математика Дж. фон Неймана. Эта группа в 1945 г. опубликовала доклад, в котором были изложены передовые на то время принципы построения и работы компьютера.

Эти принципы обусловили развитие ВТ практически в течение всего 20 в. Соответственно, компьютеры, построенные по этим принципам (их три), стали называть "неймановскими машинами"

Основные принципы работы неймановской машины:

1. принцип программного управления;
2. принцип хранимой программы;
3. принцип произвольного доступа к оперативной памяти (RAM-принцип).

К особенностям "неймановской машины" относятся также монопрограммность и монопроцессорность (одноядерность). Группа фон Неймана в своей концепции исходила из аналогии свойств предлагаемого компьютера и свойств нормального человеческого мозга, который одновременно способен решать только одну задачу (один мозг – один процессор, одна задача – одна программа ²⁾).

Первая "неймановская машина" была создана в 1949 г. (М. Уилкс, Великобритания).