Як з'явився комп'ютер

НОВОМОСКОВСКИЙ БУДІВЕЛЬНИЙ ТЕХНИКУМ РЕФЕРАТ По темі: " Як з’явився комп’ютер «.

Студентки гр. БСМ-11.

Преподаватель НОВОМОСКОВСК 1999 г.

Как було винайдено компьютер.

Слово «комп'ютер» означає «обчислювач», тобто. пристрій для обчислень. Потреба автоматизації обробки даних, зокрема обчислень, виникла дуже довго. Багато тисячі років як розв’язано для рахунки використовувалися лічильні палички, камінчики тощо. Більше 1500 років тому (і може б бути набагато набагато раніше) для полегшення обчислень залучатися счеты.

В 1642 р. Блез Паскаль винайшов пристрій, механічно выпол няющее складання чисел, а 1673 р. Готфрід Вільгельм Ляйбніц скон струировал арифмометр, дозволяє механічно виконувати чотири арифметичних дії. Починаючи з в XIX ст. арифмометри отримали дуже широке застосування. Там виконували чи навіть дуже складні розрахунки, наприклад, розрахунки балістичних таблиць для ар тиллерийских стрільб. Існувала й спеціальна професія — лічильник — людина, яка з арифмометром, швидко і зі блюдающий певну послідовність інструкцій (таку по следовательность інструкцій згодом ставали називати програм мій). Але хто розрахунки проводилися надто повільно — навіть десятки лічильників мали працювати по кілька тижнів і місячи цев. Причина проста — при таких розрахунках вибір виконуваних дей ствий і запис результатів проводилися людиною, а швидкість його роботи дуже ограничена.

В першій половині ХІХ ст. англійський математик Чарльз Бэббидж спробував побудувати універсальне обчислювальне пристрій — Аналітичну машину, яка б виконувати обчислення й без участі людини. І тому вони мали вміти виконувати програми, запроваджувані з допомогою перфокарт (карт з щільною папери з туристичною інформацією, наносимой з допомогою отворів, вони у той час широко вживалися в ткацьких верстатах), плюс «склад» для запам’ятовування даних, і проміжних результатів (у сучасній термінології — пам’ять). Бэббидж не зміг довести до кінця працювати над створенням Аналітичної машини — вона була дуже складним для техніки на той час. Але він розробив все основні ідеї, й у 1943 р. американець Говард Эйкен з допомогою робіт Бэббиджа на ос нове техніки XX в. — електромеханічних реле — зміг побудувати одному з підприємств фірми IBM таку машину під назвою «Марк-1». Ще раніше ідеї Бэббиджа були переоткрыты німецьким інженером Конрадом Цузе, що у 1941 р. побудував аналогічну машину.

К цьому часу потреба у автоматизації обчислень (зокрема для військових потреб — балістики, криптографії тощо.) стала настільки велика, над створенням машин типу побудованих Эйкеном і Цузе одночасно працювало кілька груп дослідників. Начи ная з 1943 р. група фахівців під керівництвом Джона Мочли і Преспера Экерта США початку конструювати таку машину вже в основі електронних ламп, а чи не реле. Їх машина, названа ENIAC, працював у тисячу разів швидше, ніж Марк-1, проте для заду ния її програми доводилося протягом кількох годин і навіть днів під'єднувати за потрібне чином дроти. Щоб упро стить процес завдання програм, Мочли і Экерт стали конструювати нову машину, яка б зберігати програму своєї памя ти. У 1945 р. на роботу був притягнутий знаменитий математик Джон фон Нейман, який підготував доповідь про цю машині, Доповідь було розіслано багатьом вченим та отримав поширення, оскільки там фон Нейман зрозуміло і просто сформулював загальні принципи фун кционирования універсальних обчислювальних пристроїв, тобто. кому пьютеров. Перший комп’ютер, у якому втілені принципи фон Ней мана, було побудовано 1949 р. англійським дослідником Морісом Уилксом. Відтоді комп’ютери почали набагато більш потужними, але переважна більшість їх зроблено на відповідність до тими прин ципами, які викладав у доповіді в 1945 р. Джон фон Ней ман. Розповімо тому про ці принципи. Як працює комп’ютер, чи принципи фон Неймана В доповіді Джон фон Нейман описав, як має бути устро єп комп’ютер у тому, щоб було універсальним і ефективнішим пристроєм в обробці информации.

Устрою комп’ютера..

Прежде всього, комп’ютер повинен мати такі устройства:

1. арифмепгическо-логическое пристрій, яке виконує арифметичні і логічні операции;

2. пристрій управління, яке організує процес выполне ния программ;

3. запам’ятовуючий пристрій, чи пам’ять для зберігання про грамів і даних;

4. зовнішні устрою для вводу-виводу информации.

Пам’ять комп’ютера має складатися з деякого кількості про нумерованих осередків, у кожному у тому числі можуть бути чи обра батываемые дані, чи інструкції програм. Усі осередки пам’яті мали бути зацікавленими однаково легко доступні й інших пристроїв компью тера.

Вот якими мають бути зв’язок між пристроями комп’ютера (одинарні лінії показують управляючі зв’язку, подвійні — ін формационные).

Принципы роботи компьютера..

У найзагальніших рисах роботу компью тера можна описати так. Спочатку з допомогою будь-якого зовнішнього влаштування у пам’ять комп’ютера вводиться програма. Пристрій уп равления зчитує вміст осередки пам’яті, де знаходиться перша інструкція (команда) програми, організовує його виконання. Ця до манда може ставити виконання арифметичних чи логічних операцій, читання з пам’яті даних до виконання арифметичних чи логічних операцій чи запис їх успіхів у пам’ять, введення даних із зовнішнього влаштування у пам’ять або виведення даних із пам’яті на зовнішнє устройство.

Как правило, після виконання однієї команди пристрій управ ления починає виконувати команду з осередки Пам’яті, яка нахо дится безпосередньо за хіба що виконаною командою. Однак це порядок можна змінити з допомогою команд передачі управ ления (переходу). Ці команди вказують влаштуванню управління, що він слід продовжити виконання програми, починаючи з команди, котра міститься у певній інший осередку пам’яті. Такий «стрибок», чи перехід, у програмі може виконуватися який завжди, лише при ви полнении деяких умов, наприклад, коли деякі числа рівні, тоді як результаті попередньої арифметичній операції вийшов куль тощо. Це дозволяє вживати одні й самі послідовно сті команд у програмі багаторазово (тобто. організовувати цикли), выпол нять різні послідовності команд залежно від выполне ния певних умов тощо., тобто. створювати складні програми. Отже, котра управляє пристрій виконує інструкції програми автоматично, тобто. без втручання людини. Це може обмінюватися інформацією з оперативної пам’яттю зовнішніми пристроями комп’ютера. Оскільки зовнішні устрою, зазвичай, працюють значно повільніше, ніж в інших частинах комп’ютера, котра управляє пристрій може припиняти виконано програми до завершення операції виводу-введення-висновку з зовнішнім пристроєм. Усі результати виконаною програми мали бути зацікавленими нею виведені на зовнішні устрою комп’ютера, після чого комп’ютер переходить до очікуванню будь-яких сигналів зовнішніх устройств.

Особенности сучасних комп’ютерів. Слід зазначити, що схема устрою сучасних комп’ютерів трохи відрізняється від наведеної вище. Зокрема, арифметическо-логическое будова та пристрій управління, зазвичай, об'єднують у єдиний пристрій — центральний процесор. З іншого боку, процес виконання програм може перериватися до виконання невідкладних дій що з які надійшли сигналами від зовнішніх пристроїв комп’ютера — переривань. Багато швидкодіючі комп’ютери здійснюють паралельну обробку даних на кількох процесорах. Проте, більшість сучасних комп’ютерів в основних чер тах відповідають принципам, викладеним фон Нейманом.

Представление інформацією компьютере.

Компьютер може обробляти лише інформацію, поставши ленну в числової формі. Уся інша інформація (наприклад, звуки, зображення, показання приладів та т.д.) в обробці на компьюте ре мусить бути перетворять на числову форму. Наприклад, щоб перекласти на цифрову форму музичний звук, можна через неболь шие часові відтинки вимірювати інтенсивність звуку на визначено ных частотах, представляючи результати кожного виміру перетворилася на числової формі. З допомогою програм для комп’ютера можна виконати преоб разования отриманої інформації, наприклад «накласти» друг на дру га звуки від різних джерел. Після цього результат можна преобра зовать знову на звукову форму, Аналогичным чином за комп’ютером можна обробляти і протікав стовую інформацію. При введення в комп’ютер кожна літера кодується певною кількістю, а при виведення на зовнішні устрою (екран чи печатку) до людиною за цими числам будуються соот ветствующие зображення літер. Відповідність між набором літер і числами називається кодуванням символов.

Как правило, все вересня комп’ютері видаються з допомогою нулів і одиниць (а чи не десяти цифр, як і звично для таких людей). Ины ми словами, комп’ютери зазвичай працюють у двоичной системі числення, оскільки цьому їх пристрій виходить значно бо лее простим. Введення чисел в комп’ютер та передача управління ними для читання людиною може здійснюватися у звичної десяткової формі — все не обходимые перетворення можуть виконати програми, працівники компьютере.

Единицей інформацією комп’ютері є один біт, тобто. двоич ный розряд, який може приймати значення 0 чи 1. Зазвичай, команди комп’ютерів працюють ні з окремими бітами, і з вісьмома бітами відразу. Вісім послідовних бітов становлять байт. У од ном байте можна закодувати значення одного символу з 256 віз можных (256=2). Більше великими одиницями інформації є кілобайтів (скорочено обозначаемый Кбайт), рівний 1024 байтам (1024=2), і мегабайтів (скорочено обозначаемый Мбайт), рівний 1024 Кбайтам.

Программы для компьютеров.

Программы для перших комп’ютерів доводилося писати на мало шинному мові, тобто. в кодах, безпосередньо які сприймаються кому пьютером. Це було досить важкої, малопроизводительной і кропот ливой роботою, у якої можна був дуже легко помилитися. Для полегшення процесу програмування на початку 1950;х років розробили системи, дозволяють писати програми не так на машин ном мові, а з допомогою мнемонічних позначень машинних команд, імен точок програми розвитку й т.д. Таку мову для написання про грам називається автокодом, чи мовою ассемблера. Програми на ассемблері досить легко перетворюються на машинні команди, це справи ется з допомогою спеціальної програми, що також називається ассемблером. Асемблер і він часто використовується при программи ровании у випадках, коли потрібно досягти максимального б стродействия і мінімальної відстані програм або найповніше врахувати у програмі особливості компьютера.

Однако написання програм мовою ассемблера все-таки дуже занадто багато роботи. І тому програміст має дуже добре знати систе му команд відповідного комп’ютера, а процесі роботи йому прихо дится боротися стільки зі труднощами розв’язуваної завдання, як із перекладом необхідних в завданню дій в машинні команди. У цій і після появи ассемблеров багато дослідників продол потискали спроби полегшити процес програмування, «навчивши» кому пьютеры розуміти кращі в людини мови складання програм. Такі мови почали називати мовами програмування високого рівня, а мови ассемблера та інші машинно-ориентиро ванні «мови — мовами низького рівня. Програми мовами ви сокого рівня або перетворюються на програми, які з машин ных команд (це з допомогою специальных1 програм, называ емых. трансляторами чи компиляторами), або інтерпретуються з допомогою программ-интерпретаторов.

Языки високого рівня дозволили значно спростити процес написання програм, оскільки вони орієнтовані зручність описи розв’язуваних з допомогою завдань, а чи не на особливості якогось конкретного комп’ютера. Зрозуміло, кожної програми мовою високого рівня майстерний програміст може написати мовою ассемблера більш компактну і быстродействующую програму до виконання тієї ж функцій, однак це робота є дуже трудомісткою, тому вона не має сенсу тільки особливих случаях.

Первый комерційно використовуваний мову програмування високого рівня Фортран було розроблено на 1958 р. у фірмі IBM під керівництвом Джона Бэкуса. Її був призначений передусім на наукових обчислень і він (в удосконаленому варіанті) досі широко використовують у цій галузі. Для інших застосувань було розроблено масу різноманітних мов високого рівня але широкого розповсюдження набули тільки з них, зокрема Сі і Сі++, Паскаль, Бейсик, Логотипом, Форт, Лисп, Пролог і др.

Как з’явилися персональні компьютеры.

Компьютеры 40-х і 1950;х років були дуже великими пристроями. Величезні зали були заставлені шафами з електронним устаткуванням. Усе це варто було дуже дороге, тому комп’ютери були доступні лише великим компаніям і установам. Однак у боротьбу покупців фірми, які робили комп’ютери та електронний обладнання них, прагнули зробити своє продукцію швидше компактніші і дешевше. Завдяки досягненням сучасної технології цьому шляху досягнуто воістину вражаючі результаты.

Первый крок до зменшення розмірів комп’ютерів стало можливим з винаходом в 1948 р. транзисторів — мініатюрних електронних приладів, що змогли замінити в комп’ютерах електронні лампи. У 1950;х років знайшли дуже дешеві способи виробництва транзисторів, і в другій половині 1950;х років з’явилися комп’ютери, засновані на транзисторах. Вони повинні були у сотні разів мень ше лампових комп’ютерів той самий продуктивності. Єдиний ная частина комп’ютера, де транзистори ми змогли замінити електрон ные лампи, — це блоки пам’яті, але там замість ламп стали использо вать винайдені на той час схеми пам’яті на магнітних сердеч никах; На середину 1960;х років з’явилися б і значно більше компакт ные зовнішні устрою для комп’ютерів, що дозволило фірмі Digi tal Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 раз мером з холодильник та вартістю 20 тис. дол. Але доти був підготовлений ще крок до мініатюризації комп’ютерів — винайшли інтегральні схемы.

До появи інтегральних схем транзистори виготовлялися по від дельности, і за складанні схем їх доводилося з'єднувати і споювати вручну. У 1958 р. Джек Кілбі придумав, як у однієї пластині по лупроводника отримати кілька транзисторів. У 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов досконаліший метод, що дозволило створювати в одній пластині і транзистори, і всі необхідні сполуки з-поміж них. Отримані електронні схе ми почали називатися інтегральними схемами чи чипами. У дальньої шем кількість транзисторів, яке вдавалося розмістити на едини цв площі інтегральної схеми, збільшувалася приблизно вдвічі щороку. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп’ютер на інтегральних схемах, а 1970 р. фірма Intel почала продавати ін тегральные схеми памяти.

В тому ж році був зроблений ще ще один важливий крок шляху до персо нальному комп’ютера — Маршиан Едвард Гофф з тієї ж фірми Intel сконструював інтегральну схему, аналогічну за своїми фун кциям центральному процесору великий ЕОМ. Так з’явився перший мікропроцесор Intel-4004, який був випущений у продаж до кінці 1970 р. Звісно, можливості Intel-4004 були значно скромніше, ніж в центрального процесора великий ЕОМ, — вона працювала набагато мед леннее і як міг обробляти одночасно лише 4 біта інформації (процесори великих ЕОМ обробляли 16 чи 32 біта одновремен але). Однак у 1973 р. фірма Intel випустила 8-битовый мікропроцесор Intel-8008, а 1974 р. — його удосконалену версію Intel-8080, яка остаточно 1970;х років стала стандартом для микрокомпью терной индустрии.

Вначале ці мікропроцесори використовувала лише электронщи ками-любителями й у різноманітних спеціалізованих пристроях. Однак у 1974 р. кілька фірм оголосили про створення основі микропроцес сміття Intel-8008 комп’ютера, тобто. устрою, виконує самі функції, що велика ЕОМ. На початку 1975 р. з’явився перший кому мерчески який розповсюджується комп’ютер Альтаир-8800, побудований з урахуванням мікропроцесора Intel-8080. Цей комп’ютер, розроблений ный фірмою MITS, продавався за ціною близько 500 дол. Хоча можливо сті його були дуже обмежені (оперативна пам’ять становила лише 256 байт, клавіатура і екран були відсутні), її появу зустріли з великим ентузіазмом. У перші місяці продали кілька тисяч комплектів машини. Покупці цього комп’ютера постачали її додатковими пристроями: монітором для виведення інформації, клавіатурою, блоками розширення пам’яті тощо. Невдовзі ці устрою стали випускатися іншими фірмами. Наприкінці 1975 р. Пол Аллен і Білл Гейтс (майбутні засновники фірми Microsoft) созда з комп’ютера «Альтаир» інтерпретатор мови Basic, що позволи ло користувачам не так важко спілкуватися із комп’ютером і легко писати йому програми. І це сприяло популярності компьютеров.

Успех фірми MITS змусив багато фірм також зайнятися произ водством персональних комп’ютерів. З’явилося і кілька журна вилов, присвячених персональним комп’ютерів. Комп’ютери стали продаватися вже у повної комплектації, з клавіатурою і монітором, попит ними становив десятки, та був і сотні тисяч штук на рік. Ро сту обсягу продажу дуже сприяли численні корисні програми, розроблені для ділових застосувань. Виникли й комерційно поширювані програми, наприклад, програма для ре дактирования текстів WordStar і табличний процесор VisiCalc (соот ветственно 1978 і 1979 рр.). Ці (і ще) програми зробила ділового світу купівлю комп’ютерів дуже вигідним вкладенням грошей: з допомогою з’явилася можливість значно ефективніший выпол нять бухгалтерські розрахунки, складати документи тощо. З’ясувалося, що організацій що їм розрахунки з’явилася можливість виконувати не так на великих ЕОМ чи мини-ЭВМ, але в персо нальных комп’ютерах, значно дешевле.

Появление IBM PC.

Распространение персональних комп’ютерів до кінця 1970;х років призвело до певного зниження попиту великі ЕОМ і мини-ЭВМ. Це було предметом серйозного занепокоєння фірми IBM (International Business Machines Corporation) — провідною компанії із виробництва великих ЕОМ, й у 1979 р. фірма IBM вирішила попробо вать свої сили над ринком персональних компьютеров.

Однако керівництво фірми недооцінило майбутню важливість цієї. ринку виробництва і розглядало створення комп’ютера лише як дрібний експеримент— щось на кшталт одній з десятків що проводилися фір ме робіт зі створення нового устаткування. Щоб не на цей експеримент занадто багато грошей, керівництво фірми надав підрозділу, що відповідає за даний проект, небачену в фір ме свободу. Зокрема, йому було дозволено не конструювати перекл сональный комп’ютер «від початку», а використовувати блоки, виготовлені іншими фірмами. І це підрозділ сповна використало предос тавленный шанс.

Прежде всього, як основне мікропроцесора комп’ютера був обраний новітній тоді 16-разрядный мікропроцесор Intel-8088. Його використання дозволило приймати значно більшу потенційні можливості комп’ютера, оскільки новий мікропроцесор дозволяв ра файно ботати із першого Мбайтом пам’яті, проте які були тоді комп’ютери були обмежені 64 Кбайтами. У комп’ютері було використано і інші комплектуючі різних фірм, яке програмне забезпечення доручили розробити невеличкий фірмі Microsoft.

В серпні 1981 р. новий комп’ютер під назвою IBM PC (читається — Ай-Бі-Ем Пи-Си) був офіційно представлений публіці й невдовзі після цього він придбав більшої популярності у пользовате лей. Через рік-два комп’ютер IBM PC зайняв провідне місце над ринком, витіснивши моделі 8-битовых комп’ютерів. Фактично IBM PC став стандартом самого персонального комп’ютера. Зараз такі комп’ютери («сумісні з IBM PC») становлять близько 90 відсотків% усіх у світі персональних компьютеров.

1. В. Э. Фигурнов, «IBM PC для користувача », М., «Инфра-М «1995 г.

2. М. ГУК «Апаратні кошти IBM PC» Пітер Санкт-Петербург 1997.