Ранние этапы автоматизации вычислений
Слово "компьютер" (computer) в переводе с английского означает "вычислитель". Это показывает, что изначально это изобретение появилось как средство для облегчения работы с числами. Следовательно, истоками развития компьютерной техники можно считать ранние попытки создать механические устройства, позволяющие сделать выполнение арифметических операций более эффективным.
Одним из первых устройств, служивших этой цели, были счеты (абак), известные с глубокой древности, но на протяжении многих столетий они оставались едва ли не единственным инструментом в своем роде. Развитие вычислительной техники резко ускорилось лишь с начиная с XVII в., когда, с одной стороны, развитие математики подготовило для этого мощную базу, с другой - потребовались многочисленные вычисления в связи с развитием науки, техники и финансов.
Точкой отсчета развития компьютерной техники в современном понимании можно считать 1642 г., когда Блез Паскаль (в честь него впоследствии был назван один из самых популярных языков программирования) сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм.
В 1820 француз Шарль де Кольмар создал механический арифмометр, а в 1833 г. английским математиком Чарльзом Бэббиджом были разработаны проект вычислительной машины, а также теоретическая база для его создания. Идеи Бэббиджа вскоре развила Ада Лавлейс, которую часто называют первым в истории программистом. Для ввода и вывода данных в машине Бэббиджа предлагалось использовать листы из плотной бумаги с пробитыми в особом порядке отверстиями (перфокарты).
Рисунок 1. Образец перфокарты. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В конце XIX века появилась возможность задействовать для реализации идей Бэббиджа электричество. Первую электромеханическую вычислительную машину сконструировал в 1888 г. американский инженер Герман Холлерит. Это изобретение было вскоре использовано при переписи населения, позволив в разы уменьшить количество занятых в этом процессе сотрудников и время обработки первичных статистических данных. Впоследствии фирма, основанная Холлеритом, стала всемирно известной корпорацией IBM.
Появление и развитие компьютеров современной архитектуры
В первой половине XX века предпринималось множество попыток создать электрическую вычислительную машину, но все они строились на разрозненных математических и инженерных решениях и представляли собой несовместимые между собой уникальные устройства.
Потребность в выработке единой теоретической базы для компьютеров резко усилилась с Началом Второй мировой войны, когда Союзникам (Англия, США, СССР) потребовалось расшифровывать радиосигналы, которым обменивались вооруженные силы стран Оси (Германия, Италия, Япония).
В феврале 1944 на IBM и ученые Гарвардского университета по заказу ВМС США запустили машину Harvard Mark I. Она работала на электромеханических реле с десятичными числами длинной до 23 разрядов. Для ввода и вывода применялась перфолента. Параллельно с 1943 г. американцы вели разработку вычислительной машины на электронных лампах. В 1946 г. она была пущена в эксплуатацию под названием ENIAC. Этот компьютер весил 30 тонн, занимал 170 квадратных метров и содержал 18000 электронных ламп. Большим прорывом было то, что обработку информации ENIAC вел в двоичной системе что позволило в разы повысить скорость вычислений.
Рисунок 2. Операторы у компьютера ENIAC. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В 1947 г. американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили вместо недолговечных ламп использовать более стабильные и экономичные транзисторы. Компьютеры, построенные на базе транзисторов относят ко второму поколению современной вычислительной техники.
В 1959 были изобретены интегральные микросхемы, что позволило радикально повысить скорость вычислений и уменьшить габариты машин (третье поколение компьютеров).
Долгое время стоимость компьютеров была очень высокой. Они были доступны лишь государственным органам и крупнейшим корпорациям. В 1965 г. фирме Digital Equipment удалось выпустить компьютер PDP-8 ценой всего в 20 тыс. долларов. Это сделало вычислительные устройства доступным для средних и мелких коммерческих компаний.
В 1970 в компании Intel был создал первый микропроцессор. Несколько интегральных микросхем были размещены на едином кремниевом кристалле. Это сделало возможным появление микрокомпьютеров четвёртого поколения, пригодных для индивидуального использования.
Эпоха персональных компьютеров и современное состояние вычислительной техники
В 1971 г. Intel выпустила микропроцессор Intel-4004, и почти сразу же Intel-8008, на основе которых даже любители электроники могли создавать домашние вычислительные устройства. Первым персональным компьютером, изготовлявшимся промышленным способом, стал Altair на базе Intel-8080 (1974 г.). В 1976 г. был выпущен первый компьютер фирмы Apple, а в 1981 г. - первый персональный компьютер от IBM (IBM PC).
Рисунок 3. Один из первых компьютеров Apple. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
С 1980-х годов возник устойчивый потребительский спрос на персональные компьютеры, в связи с чем финансирование отрасли резко возросло. Еще более вырос интерес крупного бизнеса к компьютерной технике в связи с развитием сотовой связи, стимулировавшей появление смартфонов - нового класса сверхпортативных компьютеров (лидерами этого сегмента рынка стали Apple и Samsung).
Со временем акцент сместился в сторону разработки программного обеспечения (Microsoft, Adobe и другие компании), а с распространением сети Интернет доходным стало предоставление online-сервисов (Amazon, Google, Yahoo, Baidu, Yandex и другие).
В настоящее время компьютерные технологии продолжают бурно развиваться в нескольких направлениях. С одной стороны, появляются суперкомпьютеры, обслуживающие потребности государств, крупных корпораций и научных организаций. С другой - всё более совершенными становятся персональные устройства, усиленные сетевыми технологиями. Появляются и новые классы компьютеров: для умных домов, беспилотных автомобилей, роботов и т.п.
Перспективными направлениями развития программного обеспечения являются:
- искусственный интеллект,
- нейросети,
- обработка сверхбольших массивов данных,
- блокчейн.
В ближайшем будущем ожидается появление квантовых компьютеров, которые позволят достичь еще большей компактности, энергоэффективности и скорости вычислений.
Рисунок 4. Суперкомпьютер "Ломоносов", Россия. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
