Всем известный с самого детства компьютер представляет собой устройство, способное выполнять различные вычисления, операции и задачи под управлением программ. Компьютер является одним из самых важных изобретений человечества, которое открыло новые возможности в науке, технике, образовании, искусстве и коммуникации.
Сегодня мы в хронологическом порядке поговорим о наиболее важных моментах развития компьютерной истории.
Что было до
Первые попытки создать устройства для автоматизации вычислений были предприняты еще в древности. Например, в Древнем Египте, Вавилоне и Китае использовались счетные палочки, абаки и соробаны для выполнения арифметических операций.
В Древней Греции был изобретен антикитерский механизм — сложный астрономический калькулятор, состоящий из зубчатых колес и указателей. В Средние века появились астролябии, номограммы и логарифмические линейки для упрощения тригонометрических и логарифмических вычислений.
В 17 веке начался период механической эры в истории компьютера. В 1642 году французский математик Блез Паскаль изобрел первый механический калькулятор — паскалину, которая могла складывать и вычитать числа. В 1671 году немецкий математик Готфрид Лейбниц усовершенствовал паскалину и создал арифмометр, который мог также умножать, делить и извлекать корень.
В 1801 году французский изобретатель Жозеф Мари Жаккард сконструировал ткацкий станок с перфокартами, который можно считать первым программируемым устройством.
В 19 веке произошел ряд значительных открытий и изобретений, которые положили основу для появления электронных компьютеров. В 1822 году английский математик Чарльз Бэббидж разработал проект разностной машины — механического устройства для вычисления многочленов.
В 1834 году он предложил более сложный проект аналитической машины — универсального вычислительного устройства с перфокартами, памятью и арифметическим блоком. В 1843 году английская математик Ада Лавлейс написала первую программу для аналитической машины, став первым программистом в истории. В 1854 году английский логик Джордж Буль разработал алгебру логики — математическую систему для операций с логическими выражениями. В 1886 году немецкий инженер Герман Холлерит изобрел табулятор — электромеханическое устройство для обработки статистических данных с помощью перфокарт.
Первые «ласточки» компьютерной эры
В 20 веке началась электронная эра в истории компьютера. В 1936 году английский математик Алан Тьюринг опубликовал статью, в которой предложил концепцию универсальной машины Тьюринга — абстрактного устройства, способного имитировать любой алгоритм.
В 1937 году американский физик Джон Атанасов и его ассистент Клиффорд Берри начали разработку первого электронного цифрового компьютера — Атанасова-Берри (ABC), который использовал электронные лампы и реле для вычисления булевых функций и решения систем линейных уравнений. В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе построил первый программируемый электромеханический компьютер — Z3, который использовал реле и перфоленту для хранения программ и данных.
В 1943 году английский математик Макс Ньюман и его коллеги создали первый электронный компьютер с перепрограммируемой памятью — Колосс, который использовал электронные лампы и перфокарты для дешифровки немецких кодов.
В 1944 году американский инженер Говард Эйкен и его команда построили первый автоматический электромеханический компьютер — Марк I, который использовал реле, электромагниты и перфоленту для выполнения арифметических операций.
В 1946 году был создан первый полностью электронный цифровой компьютер — ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), разработанный американскими инженерами Джоном Мокли и Преспером Эккертом. ENIAC использовал около 18 тысяч электронных ламп и мог выполнять около 5 тысяч операций в секунду. Он занимал площадь около 170 квадратных метров и потреблял около 150 киловатт энергии. ENIAC был задуман для решения военных задач, таких как расчет траекторий снарядов, но он был закончен только после окончания войны.
Эпоха ЭВМ
Первое поколение ЭВМ (1946-1959) характеризовалось использованием электронных ламп, магнитных барабанов, перфокарт и перфолент для хранения программ и данных, а также машинного кода для программирования. Представителями этого поколения были такие компьютеры, как EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), UNIVAC I (Universal Automatic Computer), IBM 701, IBM 650 и другие.
Второе поколение ЭВМ (1959-1965) характеризовалось заменой электронных лампами и реле для хранения и обработки информации. Эти компьютеры были очень большими, дорогими, ненадежными и требовали много энергии. Также появились новые устройства хранения данных, такие как магнитные ленты и диски, которые имели большую емкость и скорость доступа, чем реле и барабаны.
Кроме того, началось использование языков высокого уровня, таких как FORTRAN, COBOL, ALGOL и др., которые упрощали программирование и повышали переносимость программ между разными компьютерами.
Третье поколение ЭВМ (1965-1971) характеризовалось заменой транзисторов на интегральные схемы, которые содержали сотни или тысячи транзисторов на одном кристалле. Также появились новые устройства хранения данных, такие как полупроводниковые памяти и жесткие диски, которые имели еще большую емкость и скорость доступа, чем магнитные ленты и диски.
Кроме того, началось использование операционных систем, которые обеспечивали управление ресурсами компьютера, многозадачность, интерактивность и защиту данных.
Четвертое поколение ЭВМ (1971-1981) характеризовалось заменой интегральных схем на микропроцессоры, которые содержали сотни тысяч или миллионы транзисторов на одном кристалле. Также появились новые устройства хранения данных, такие как оптические диски, флеш-память и др., которые имели еще большую емкость и скорость доступа, чем полупроводниковые памяти и жесткие диски.
Современный этап развития компьютерных технологий
Пятое поколение ЭВМ (1981-настоящее время) ознаменовал собой современный виток развития компьютеростроения. Он характеризуется развитием микропроцессоров, которые содержали миллиарды транзисторов на одном кристалле.
Также появились новые устройства хранения данных, такие как SSD-накопители, облачные сервисы и др., которые имели еще большую емкость и скорость доступа, чем оптические диски, флеш-память и др.
Кроме того, началось использование интернета, который обеспечивал глобальную связь и доступ к огромному количеству информации и сервисов. Эти компьютеры были еще меньше, быстрее, дешевле и лучше, чем компьютеры четвертого поколения. Они использовались в еще большем количестве областей, таких как коммуникации, образование, развлечения и др.
Однако, даже карманные компьютеры не стали настоящим прорывом в области вычислительной техники. Гораздо более значимыми считаются так называемые «невидимые» компьютеры — те, что встроены в бытовые приборы, часы, банковские карты и множество других устройств. Эти процессоры обладают большим функционалом и могут использоваться для разных целей по доступной цене.
Спорно, можно ли объединить эти микросхемы в одно целостное поколение (ведь они существуют с 1970-х годов). Но они значительно улучшают возможности бытовых и других устройств. Сегодня «невидимые» компьютеры оказывают большое влияние на развитие мировой промышленности, и это влияние будет расти. Одна из особенностей таких компьютеров — это то, что их аппаратная и программная части часто разрабатываются совместно.
В 2016 году состоялось поистине эпохальное события в истории вычислительной техники. Профессором физики Кристофером Монро (Christopher Monroe) и его коллегами был представлен Первый квантовый компьютер, который можно перепрограммировать. Он способен быстро решать математические и физические задачи, для которых обычным компьютерам потребовалось бы столько времени, сколько существует Вселенная. Будущее уже наступило!