توسعه فناوری کامپیوتر. تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر. نسل های کامپیوتر (کامپیوتر). به روز رسانی دانش جدید

اولین وسیله ای که برای آسان کردن شمارش طراحی شد چرتکه بود. با کمک دومینوهای چرتکه می توان عملیات جمع و تفریق و ضرب های ساده را انجام داد.

1642 - بلز پاسکال، ریاضیدان فرانسوی، اولین ماشین جمع کننده مکانیکی به نام پاسکالینا را طراحی کرد که می توانست به صورت مکانیکی جمع اعداد را انجام دهد.

1673 - گوتفرید ویلهلم لایب نیتس ماشینی را طراحی کرد که می توانست چهار عمل حسابی را به صورت مکانیکی انجام دهد.

نیمه اول قرن 19 - چارلز بابیج ریاضیدان انگلیسی سعی کرد یک دستگاه محاسباتی جهانی بسازد، یعنی یک کامپیوتر. بابیج آن را موتور تحلیلی نامید. او تشخیص داد که یک کامپیوتر باید دارای حافظه باشد و توسط یک برنامه کنترل شود. به گفته بابیج، رایانه یک دستگاه مکانیکی است که برنامه ها برای آن با استفاده از کارت های پانچ تنظیم می شوند - کارت های ساخته شده از کاغذ ضخیم با اطلاعات چاپ شده با استفاده از سوراخ ها (در آن زمان آنها قبلاً به طور گسترده در دستگاه های بافندگی استفاده می شدند).

1941 - مهندس آلمانی Konrad Zuse یک کامپیوتر کوچک بر اساس چندین رله الکترومکانیکی ساخت.

1943 - در ایالات متحده آمریکا، در یکی از شرکت های IBM، هوارد آیکن کامپیوتری به نام "Mark-1" ایجاد کرد. این امکان را فراهم می کرد که محاسبات صدها برابر سریعتر از دست (با استفاده از ماشین اضافه) انجام شود و برای محاسبات نظامی استفاده شد. از ترکیبی از سیگنال های الکتریکی و درایوهای مکانیکی استفاده می کرد. "Mark-1" دارای ابعاد: 15 * 2-5 متر و حاوی 750000 قطعه بود. این دستگاه قادر بود دو عدد 32 بیتی را در 4 ثانیه ضرب کند.

1943 - در ایالات متحده آمریکا، گروهی از متخصصان به رهبری جان ماچلی و پروسپر اکرت شروع به ساخت رایانه ENIAC بر اساس لوله های خلاء کردند.

1945 - ریاضیدان جان فون نویمان برای کار بر روی ENIAC آورده شد و گزارشی از این کامپیوتر تهیه کرد. فون نویمان در گزارش خود اصول کلی عملکرد رایانه ها، یعنی دستگاه های محاسباتی جهانی را فرموله کرد. تا به امروز، اکثریت قریب به اتفاق کامپیوترها مطابق با اصولی که جان فون نویمان تعیین کرده است ساخته می شوند.

1947 - Eckert و Mauchly توسعه اولین ماشین سریال الکترونیکی UNIVAC (رایانه خودکار جهانی) را آغاز کردند. اولین مدل ماشین (UNIVAC-1) برای اداره سرشماری ایالات متحده ساخته شد و در بهار 1951 مورد بهره برداری قرار گرفت. کامپیوتر همزمان و متوالی UNIVAC-1 بر اساس کامپیوترهای ENIAC و EDVAC ایجاد شد. این دستگاه با فرکانس ساعت 2.25 مگاهرتز کار می کرد و حدود 5000 لوله خلاء داشت. ظرفیت ذخیره سازی داخلی 1000 عدد اعشاری 12 بیتی بر روی 100 خط تاخیر جیوه پیاده سازی شد.

1949 - مورنز ویلکس، محقق انگلیسی، اولین کامپیوتر را ساخت که تجسم اصول فون نویمان بود.

1951 - J. Forrester مقاله ای در مورد استفاده از هسته های مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات دیجیتال منتشر کرد. این شامل 2 مکعب با 32-32-17 هسته بود که ذخیره سازی 2048 کلمه را برای اعداد باینری 16 بیتی با یک بیت برابری فراهم می کرد.

1952 - IBM اولین کامپیوتر الکترونیکی صنعتی خود را به نام IBM 701 منتشر کرد که یک کامپیوتر موازی همزمان حاوی 4000 لوله خلاء و 12000 دیود بود. نسخه بهبودیافته دستگاه IBM 704 با سرعت بالا متمایز بود، از ثبت شاخص استفاده می کرد و داده ها را به صورت ممیز شناور نشان می داد.

بعد از کامپیوتر IBM 704، IBM 709 عرضه شد که از نظر معماری به ماشین های نسل دوم و سوم نزدیک بود. در این ماشین برای اولین بار از آدرس دهی غیر مستقیم استفاده شد و برای اولین بار کانال های ورودی-خروجی ظاهر شد.

1952 - رمینگتون رند کامپیوتر UNIVAC-t 103 را منتشر کرد که اولین کامپیوتری بود که از وقفه های نرم افزاری استفاده کرد. کارمندان رمینگتون رند از شکل جبری الگوریتم‌های نوشتن به نام «کد کوتاه» استفاده کردند (اولین مفسر که در سال 1949 توسط جان ماچلی ایجاد شد).

1956 - IBM سرهای مغناطیسی شناور را بر روی بالشتک هوا توسعه داد. اختراع آنها امکان ایجاد نوع جدیدی از حافظه - دستگاه های ذخیره سازی دیسک (SD) را فراهم کرد که اهمیت آن در دهه های بعدی توسعه فناوری رایانه کاملاً قدردانی شد. اولین دستگاه های ذخیره سازی دیسک در ماشین های IBM 305 و RAMAC ظاهر شدند. دومی بسته ای متشکل از 50 دیسک فلزی با پوشش مغناطیسی داشت که با سرعت 12000 دور در دقیقه می چرخید. / دقیقه سطح دیسک شامل 100 آهنگ برای ضبط داده ها بود که هر کدام شامل 10000 کاراکتر بود.

1956 - Ferranti کامپیوتر Pegasus را منتشر کرد که در آن مفهوم ثبات های عمومی (GPR) برای اولین بار پیاده سازی شد. با ظهور RON، تمایز بین ثبات های شاخص و انباشته ها حذف شد و برنامه نویس نه یک، بلکه چندین رجیستر انباشته را در اختیار داشت.

1957 - گروهی به رهبری D. Backus کار خود را بر روی اولین زبان برنامه نویسی سطح بالا به نام FORTRAN تکمیل کردند. این زبان که برای اولین بار در رایانه IBM 704 پیاده سازی شد، به گسترش دامنه رایانه ها کمک کرد.

دهه 1960 - نسل دوم رایانه ها، عناصر منطقی رایانه بر اساس دستگاه های ترانزیستور نیمه هادی پیاده سازی می شوند، زبان های برنامه نویسی الگوریتمی مانند Algol، Pascal و غیره در حال توسعه هستند.

دهه 1970 - نسل سوم کامپیوترها، مدارهای مجتمع حاوی هزاران ترانزیستور روی یک ویفر نیمه هادی. سیستم عامل و زبان های برنامه نویسی ساخت یافته شروع به ایجاد کردند.

1974 - چندین شرکت اعلام کردند که یک رایانه شخصی بر اساس ریزپردازنده Intel-8008 ایجاد کردند - دستگاهی که عملکردهای مشابه یک رایانه بزرگ را انجام می دهد، اما برای یک کاربر طراحی شده است.

1975 - اولین کامپیوتر شخصی Altair-8800 تجاری توزیع شده بر اساس ریزپردازنده Intel-8080 ظاهر شد. این کامپیوتر تنها 256 بایت رم داشت و هیچ صفحه کلید و صفحه نمایشی در آن وجود نداشت.

اواخر سال 1975 - پل آلن و بیل گیتس (بنیانگذاران آینده مایکروسافت) یک مترجم زبان پایه برای کامپیوتر Altair ایجاد کردند که به کاربران اجازه می داد به سادگی با کامپیوتر ارتباط برقرار کنند و به راحتی برای آن برنامه بنویسند.

آگوست 1981 - IBM کامپیوتر شخصی IBM PC را معرفی کرد. ریزپردازنده اصلی کامپیوتر یک ریزپردازنده 16 بیتی Intel-8088 بود که اجازه کار با 1 مگابایت حافظه را می داد.

دهه 1980 - نسل چهارم کامپیوترهای ساخته شده بر روی مدارهای مجتمع بزرگ. ریزپردازنده ها در قالب یک تراشه واحد، تولید انبوه رایانه های شخصی پیاده سازی می شوند.

دهه 1990 - نسل پنجم کامپیوترها، مدارهای مجتمع فوق العاده بزرگ. پردازنده ها حاوی میلیون ها ترانزیستور هستند. ظهور شبکه های کامپیوتری جهانی برای استفاده انبوه.

دهه 2000 - نسل ششم کامپیوترها. ادغام رایانه ها و لوازم خانگی، رایانه های جاسازی شده، توسعه محاسبات شبکه.

در همه زمان ها، از دوران باستان، مردم نیاز به شمارش داشتند. در ابتدا از انگشتان یا سنگریزه های خود برای شمردن استفاده می کردند. با این حال، حتی عملیات ساده حسابی با اعداد زیاد برای مغز انسان دشوار است. بنابراین، در زمان های قدیم، ساده ترین ابزار برای شمارش اختراع شد - چرتکه، که بیش از 15 قرن پیش در کشورهای مدیترانه اختراع شد. این نمونه اولیه از حساب‌های مدرن مجموعه‌ای از دومینوهایی بود که روی میله‌ها بسته شده بودند و توسط بازرگانان استفاده می‌شد.

میله های چرتکه در معنای حسابی نشان دهنده اعشار هستند. هر دومینوی روی میله اول دارای ارزش 1 است، در میله دوم - 10، در میله سوم - 100 و غیره. تا قرن هفدهم، چرتکه عملا تنها ابزار شمارش باقی ماند.

در روسیه، به اصطلاح چرتکه روسی در قرن شانزدهم ظاهر شد. آنها بر اساس سیستم اعداد اعشاری هستند و به شما اجازه می دهند تا به سرعت عملیات حسابی را انجام دهید (شکل 6)

برنج. 6. چرتکه

در سال 1614، جان ناپیر، ریاضیدان، لگاریتم را اختراع کرد.

لگاریتم توانی است که برای به دست آوردن عدد معین دیگری باید عددی را به آن افزایش داد (پایه لگاریتم). کشف ناپیر این بود که هر عددی را می توان به این شکل بیان کرد و مجموع لگاریتم های هر دو عدد برابر با لگاریتم حاصلضرب این اعداد است. این باعث شد تا عمل ضرب به عمل ساده تر جمع کاهش یابد. ناپیر جداول لگاریتم را ایجاد کرد. برای ضرب دو عدد، باید به لگاریتم آنها در این جدول نگاه کنید، آنها را جمع کنید و عدد مربوط به این مجموع را در جدول معکوس پیدا کنید - آنتی لگاریتم. بر اساس این جداول، در سال 1654 R. Bissacar و در سال 1657، S. Partridge به طور مستقل یک قانون اسلاید مستطیل شکل ایجاد کرد: دستگاه اصلی محاسبه مهندس تا اواسط قرن بیستم (شکل 7).

برنج. 7. قانون اسلاید

در سال 1642، بلز پاسکال یک ماشین جمع مکانیکی با استفاده از سیستم اعداد اعشاری اختراع کرد. هر رقم اعشار با چرخی با ده دندان نشان داده می شد که نشان دهنده اعداد از 0 تا 9 بود. در مجموع 8 چرخ وجود داشت، یعنی ماشین پاسکال 8 بیتی بود.

با این حال، این سیستم اعداد اعشاری نبود که در محاسبات دیجیتال پیروز شد، بلکه سیستم اعداد باینری بود. دلیل اصلی این امر این است که در طبیعت پدیده های زیادی با دو حالت پایدار وجود دارد، به عنوان مثال، "روشن / خاموش"، "ولتاژ وجود دارد / بدون ولتاژ"، "گزاره نادرست / بیانیه درست"، اما هیچ پدیده ای با ده ایالت پایدار چرا سیستم اعشاری اینقدر گسترده است؟ بله، فقط به این دلیل که یک فرد ده انگشت روی دو دست دارد و استفاده از آنها برای شمارش ذهنی ساده راحت است. اما در محاسبات الکترونیکی استفاده از یک سیستم اعداد باینری با تنها دو حالت پایدار عناصر و جدول های جمع و ضرب ساده بسیار آسان تر است. در ماشین‌های محاسباتی دیجیتال مدرن - رایانه‌ها - سیستم باینری نه تنها برای ثبت اعدادی که باید عملیات محاسباتی روی آنها انجام شود، بلکه برای ثبت دستورات خود برای این محاسبات و حتی کل برنامه‌های عملیات استفاده می‌شود. در این حالت، تمام محاسبات و عملیات در یک کامپیوتر به ساده ترین عملیات حسابی روی اعداد باینری کاهش می یابد.

یکی از اولین کسانی که به سیستم دوتایی علاقه نشان داد، ریاضیدان بزرگ آلمانی گوتفرید لایبنیتس بود. در سال 1666، در سن بیست سالگی، در اثر خود "درباره هنر ترکیبیات"، روشی کلی ایجاد کرد که به شخص اجازه می دهد هر فکری را به گزاره های رسمی دقیق تقلیل دهد. این امر امکان انتقال منطق (لایبنیتس آن را قوانین فکر نامید) از قلمرو کلمات به قلمرو ریاضیات باز کرد، جایی که روابط بین اشیاء و گزاره ها به طور دقیق و قطعی تعریف می شود. بنابراین، لایب نیتس بنیانگذار منطق صوری بود. او در مورد سیستم اعداد باینری تحقیق می کرد. در همان زمان، لایب نیتس آن را با معنای عرفانی خاصی عطا کرد: او عدد 1 را با خدا و 0 را با پوچی مرتبط کرد. از این دو چهره به نظر او همه چیز اتفاق افتاد. و با کمک این دو عدد می توانید هر مفهوم ریاضی را بیان کنید. لایب نیتس اولین کسی بود که پیشنهاد کرد که سیستم دوتایی می تواند به یک زبان منطقی جهانی تبدیل شود.

لایب نیتس رویای ایجاد یک "علم جهانی" را در سر داشت. او می خواست ساده ترین مفاهیم را برجسته کند، که با کمک آنها، طبق قوانین خاصی، می توان مفاهیم هر پیچیدگی را فرموله کرد. او رویای ایجاد یک زبان جهانی را در سر داشت که در آن هر اندیشه ای را بتوان در قالب فرمول های ریاضی نوشت. من در مورد ماشینی فکر کردم که بتواند قضایا را از بدیهیات استخراج کند، در مورد تبدیل گزاره های منطقی به گزاره های حسابی. در سال 1673، او نوع جدیدی از ماشین های جمع را ایجاد کرد - یک ماشین حساب مکانیکی که نه تنها اعداد را جمع و تفریق می کند، بلکه ضرب، تقسیم، افزایش به توان ها و استخراج ریشه های مربع و مکعب می کند. از سیستم اعداد باینری استفاده می کرد.

زبان منطقی جهانی در سال 1847 توسط ریاضیدان انگلیسی جورج بول ایجاد شد. او حساب گزاره ای را توسعه داد که بعداً به افتخار او جبر بولی نام گرفت. این نشان دهنده منطق رسمی ترجمه شده به زبان سختگیرانه ریاضیات است. فرمول های جبر بولی ظاهراً شبیه فرمول های جبر است که ما از مدرسه با آنها آشنا هستیم. با این حال، این شباهت نه تنها خارجی، بلکه درونی نیز هست. جبر بولی یک جبر کاملاً برابر است که تابع مجموعه قوانین و قواعدی است که در زمان ایجاد آن اتخاذ شده است. این یک سیستم نشانه گذاری است که برای هر شی - اعداد، حروف و جملات قابل اجرا است. با استفاده از این سیستم، می توانید هر جمله ای را که نیاز به اثبات درستی یا نادرستی دارد، رمزگذاری کنید و سپس آنها را مانند اعداد معمولی در ریاضیات دستکاری کنید.

جورج بول (1815-1864) - ریاضیدان و منطق دان انگلیسی، یکی از بنیانگذاران منطق ریاضی. جبر منطق را توسعه داد (در آثار "تحلیل ریاضی منطق" (1847) و "مطالعه قوانین فکر" (1854)).

چارلز پیرس ریاضیدان آمریکایی نقش بسیار زیادی در گسترش جبر بولی و توسعه آن ایفا کرد.

چارلز پیرس (۱۸۳۹–۱۹۱۴) فیلسوف، منطق‌دان، ریاضی‌دان و دانشمند علوم طبیعی آمریکایی بود که به‌خاطر کارش در زمینه منطق ریاضی شناخته شد.

موضوع مورد توجه در جبر منطق، به اصطلاح گزاره هاست، یعنی. هر جمله ای که می توان گفت درست یا نادرست است: "Omsk شهری در روسیه است"، "15 یک عدد زوج است." جمله اول درست است، دومی نادرست است.

عبارات پیچیده ای که از گزاره های ساده با استفاده از حروف ربط AND، OR، IF...THEN به دست می آیند، نفی NOT نیز می توانند درست یا نادرست باشند. حقیقت آنها فقط به درستی یا نادرستی جملات ساده ای بستگی دارد که آنها را تشکیل می دهد، به عنوان مثال: "اگر بیرون باران نمی بارد، می توانید قدم بزنید." وظیفه اصلی جبر بولی مطالعه این وابستگی است. عملیات منطقی در نظر گرفته می شود که به شما امکان می دهد گزاره های پیچیده را از موارد ساده بسازید: نفی (NOT)، ربط (AND)، تفکیک (OR) و موارد دیگر.

در سال 1804، J. Jacquard یک ماشین بافندگی برای تولید پارچه هایی با نقش و نگارهای بزرگ اختراع کرد. این الگو با استفاده از یک عرشه کامل از کارت های پانچ - کارت های مستطیلی ساخته شده از مقوا برنامه ریزی شد. بر روی آنها، اطلاعات مربوط به الگو با سوراخ کردن سوراخ ها (سوراخ) که به ترتیب خاصی قرار داشتند، ثبت شد. هنگامی که دستگاه کار می کرد، این کارت های پانچ شده با استفاده از پین های مخصوص احساس می شدند. در این روش مکانیکی بود که اطلاعات از آنها برای بافتن یک الگوی پارچه برنامه ریزی شده خوانده می شد. ماشین ژاکارد نمونه اولیه ماشین های کنترل شده کامپیوتری بود که در قرن بیستم ساخته شد.

در سال 1820، توماس د کولمار اولین ماشین جمع کننده تجاری با قابلیت ضرب و تقسیم را توسعه داد. از قرن نوزدهم، ماشین‌های اضافه کردن هنگام انجام محاسبات پیچیده رواج یافته است.

در سال 1830، چارلز بابیج تلاش کرد یک موتور تحلیلی جهانی ایجاد کند که قرار بود محاسبات را بدون دخالت انسان انجام دهد. برای انجام این کار، برنامه هایی در آن معرفی شد که روی کارت های پانچ ساخته شده از کاغذ ضخیم با استفاده از سوراخ هایی که روی آنها ایجاد شده بود به ترتیب خاصی از قبل ضبط می شد (کلمه "پرفوراسیون" به معنای " سوراخ کردن کاغذ یا مقوا" است). اصول برنامه نویسی موتور تحلیلی بابیج در سال 1843 توسط آدا لاولیس، دختر شاعر بایرون، توسعه یافت.

برنج. 8. چارلز بابیج

برنج. 9. آدا لاولیس

یک موتور تحلیلی باید بتواند داده ها و نتایج میانی محاسبات را به خاطر بسپارد، یعنی حافظه داشته باشد. این دستگاه قرار بود شامل سه قسمت اصلی باشد: دستگاهی برای ذخیره اعداد تایپ شده با چرخ دنده (حافظه)، دستگاهی برای کار بر روی اعداد (واحد حسابی) و دستگاهی برای عملکرد اعداد با استفاده از کارت های پانچ (دستگاه کنترل برنامه). کار روی ایجاد موتور تحلیلی تکمیل نشد، اما ایده های موجود در آن به ساخت اولین رایانه ها در قرن بیستم کمک کرد (این کلمه از انگلیسی ترجمه شده به معنای "ماشین حساب" است).

در سال 1880 V.T. اودنر در روسیه یک ماشین اضافه کننده مکانیکی با چرخ دنده ایجاد کرد و در سال 1890 تولید انبوه آن را راه اندازی کرد. متعاقباً تا دهه 50 قرن بیستم با نام "فلیکس" تولید شد (شکل 11).

برنج. 10. وی.ت. اودنر

برنج. 11. ماشین اضافه مکانیکی "فلیکس"

در سال 1888، هرمان هولریث (شکل 12) اولین ماشین محاسبه الکترومکانیکی را ایجاد کرد - یک جدول ساز، که در آن اطلاعات چاپ شده روی کارت های پانچ شده (شکل 13) توسط جریان الکتریکی رمزگشایی می شد. این دستگاه امکان کاهش چندین بار زمان شمارش سرشماری ایالات متحده را فراهم کرد. در سال 1890، اختراع هولریث برای اولین بار در یازدهمین سرشماری آمریکا مورد استفاده قرار گرفت. کاری که 500 کارمند قبلاً 7 سال طول کشیده بود توسط هولریث و 43 دستیار در 43 جدول نویس در یک ماه تکمیل شد.

در سال 1896، هولریث شرکتی به نام شرکت ماشین آلات جدول بندی را تأسیس کرد. در سال 1911، این شرکت با دو شرکت دیگر متخصص در اتوماسیون پردازش داده های آماری ادغام شد و نام مدرن خود را IBM (ماشین های تجاری بین المللی) در سال 1924 دریافت کرد. این شرکت به یک شرکت الکترونیکی تبدیل شد، یکی از بزرگترین تولید کنندگان انواع مختلف در جهان. کامپیوتر و نرم افزار، ارائه دهنده شبکه های اطلاعات جهانی. بنیانگذار IBM توماس واتسون پدر بود که در سال 1914 رهبری این شرکت را بر عهده داشت و اساساً شرکت IBM را ایجاد کرد و بیش از 40 سال آن را رهبری کرد. از اواسط دهه 1950، IBM جایگاه پیشرو در بازار جهانی کامپیوتر را به خود اختصاص داده است. در سال 1981، این شرکت اولین کامپیوتر شخصی خود را ایجاد کرد که به استاندارد صنعتی تبدیل شد. در اواسط دهه 1980، آی‌بی‌ام حدود 60 درصد از تولید رایانه‌های الکترونیکی جهان را کنترل کرد.

برنج. 12. توماس واتسون پدر.

برنج. 13. هرمان هولریث

در پایان قرن نوزدهم، نوار پانچ اختراع شد - کاغذ یا فیلم سلولوئیدی، که روی آن اطلاعات با پانچ به شکل مجموعه ای از سوراخ ها اعمال می شد.

نوار کاغذی منگنه پهن در مونوتایپ، یک ماشین حروفچینی که توسط تی. لانستون در سال 1892 اختراع شد، استفاده شد. مونوتایپ شامل دو دستگاه مستقل بود: یک صفحه کلید و یک دستگاه ریخته گری. صفحه کلید برای کامپایل یک برنامه تایپ بر روی نوار پانچ کار می کرد و دستگاه ریخته گری تایپ را مطابق با برنامه ای که قبلاً روی صفحه کلید از یک آلیاژ تایپوگرافی مخصوص - گرت کامپایل شده بود انجام می داد.

برنج. 14. کارت پانچ

برنج. 15. نوارهای پانچ شده

حروفچین پشت کیبورد نشست، به متنی که در مقابلش روی پایه موسیقی ایستاده بود نگاه کرد و کلیدهای مناسب را فشار داد. هنگامی که یکی از کلیدهای حرف زده شد، سوزن های مکانیزم پانچ از هوای فشرده برای سوراخ کردن ترکیب کدی از سوراخ ها در نوار کاغذی استفاده کردند. این ترکیب با یک حرف، علامت یا فاصله بین آنها مطابقت داشت. پس از هر ضربه بر روی کلید، نوار کاغذی یک مرحله - 3 میلی متر حرکت می کند. هر ردیف افقی سوراخ روی کاغذ پانچ شده با یک حرف، علامت یا فاصله بین آنها مطابقت دارد. قرقره تمام شده (پانچ شده) نوار کاغذ پانچ شده به دستگاه ریخته گری منتقل شد که در آن نیز با استفاده از هوای فشرده، اطلاعات کدگذاری شده روی آن از نوار کاغذ پانچ شده خوانده می شد و مجموعه ای از حروف به طور خودکار تولید می شد. بنابراین، monotype یکی از اولین ماشین های کنترل شده توسط کامپیوتر در تاریخ تکنولوژی است. این دستگاه به عنوان یک ماشین حروفچینی گرم طبقه بندی شد و به مرور زمان جای خود را به حروفچینی و سپس حروفچینی الکترونیکی داد.

کمی زودتر از مونوتایپ، در سال 1881، پیانولا (یا فونولا) اختراع شد - ابزاری برای نواختن خودکار پیانو. همچنین با استفاده از هوای فشرده کار می کرد. در یک پیانولا، هر کلید یک پیانو معمولی یا پیانوی بزرگ مربوط به چکشی است که به آن ضربه می زند. همه چکش ها با هم صفحه کلیدی را تشکیل می دهند که به صفحه کلید پیانو متصل است. یک نوار منگنه کاغذی پهن که روی یک غلتک زخم شده است در پیانولا قرار می گیرد. سوراخ های روی نوار پانچ شده از قبل در حالی که پیانیست در حال نواختن است ایجاد می شود - اینها نوعی "نت" هستند. هنگامی که یک پیانولا کار می کند، نوار کاغذ پانچ شده از یک غلتک به غلتک دیگر برگردانده می شود. اطلاعات ثبت شده روی آن با استفاده از مکانیزم پنوماتیک خوانده می شود. او چکش‌هایی را فعال می‌کند که مربوط به سوراخ‌هایی بر روی نوار پانچ شده است و باعث می‌شود آنها به کلیدها ضربه بزنند و اجرای پیانیست را بازتولید کنند. بنابراین، پیانولا نیز یک ماشین کنترل شده با برنامه بود. به لطف نوارهای پیانوی پانچ حفظ شده، امکان بازیابی و ضبط مجدد با استفاده از روش های مدرن، اجراهای پیانیست های برجسته گذشته مانند آهنگساز A.N. اسکرابین. پیانولا توسط آهنگسازان و پیانیست های معروف Rubinstein، Paderewski، Busoni استفاده می شد.

بعداً اطلاعات از نوارهای پانچ و کارت های پانچ با استفاده از کنتاکت های الکتریکی - برس های فلزی که در تماس با یک سوراخ، مدار الکتریکی را می بندند، خوانده شد. سپس برس ها با فوتوسل ها جایگزین شدند و خواندن اطلاعات به صورت نوری و بدون تماس تبدیل شد. به این ترتیب اطلاعات در اولین کامپیوترهای دیجیتالی ثبت و خوانده می شد.

عملیات منطقی ارتباط نزدیکی با زندگی روزمره دارد.

با استفاده از یک عنصر OR برای دو ورودی، دو عنصر AND برای دو ورودی و یک عنصر NOT، می‌توانید یک مدار منطقی از یک نیمه جمع‌کننده باینری بسازید که قادر به انجام عملیات جمع دودویی دو عدد باینری تک رقمی است (یعنی انجام قوانین حساب باینری):

0 + 0 = 0; 0+1=1; 1+0=1; 1+1=0. با انجام این کار، بیت حمل را اختصاص می دهد.

با این حال، چنین مداری حاوی ورودی سومی نیست که بتوان سیگنال حمل از بیت قبلی مجموع اعداد باینری را به آن اعمال کرد. بنابراین، نیم جمع کننده فقط در کمترین بیت مدار منطقی برای جمع اعداد باینری چند بیتی استفاده می شود، جایی که نمی تواند سیگنال حمل از بیت باینری قبلی وجود داشته باشد. یک جمع کننده باینری کامل دو عدد باینری چند بیتی را با در نظر گرفتن سیگنال های حمل از جمع در بیت های باینری قبلی اضافه می کند.

با اتصال جمع کننده های باینری در یک آبشار، می توانید یک مدار جمع کننده منطقی برای اعداد باینری با هر تعداد رقم به دست آورید.

با برخی تغییرات، از این مدارهای منطقی برای تفریق، ضرب و تقسیم اعداد باینری نیز استفاده می شود. با کمک آنها، دستگاه های حسابی رایانه های مدرن ساخته شد.

در سال 1937، جورج استیبیتز (شکل 16) یک جمع کننده باینری از رله های الکترومکانیکی معمولی ایجاد کرد - دستگاهی که قادر به انجام عملیات جمع اعداد در کد باینری است. و امروزه جمع کننده باینری هنوز هم یکی از اجزای اصلی هر کامپیوتری است که اساس دستگاه حسابی آن است.

برنج. 16. جورج استیبیتز

در 1937-1942 جان آتاناسوف (شکل 17) مدلی از اولین کامپیوتری که بر روی لوله های خلاء کار می کرد ایجاد کرد. از سیستم اعداد باینری استفاده می کرد. کارت های پانچ برای وارد کردن داده ها و نتایج محاسبات خروجی استفاده شد. کار روی این دستگاه تقریباً در سال 1942 به پایان رسید، اما به دلیل جنگ، بودجه بیشتر متوقف شد.

برنج. 17. جان آتاناسوف

در سال 1937، Konrad Zuse (شکل 12) اولین کامپیوتر Z1 خود را بر اساس رله های الکترومکانیکی ساخت. داده های اولیه با استفاده از صفحه کلید وارد آن می شد و نتیجه محاسبات روی پانلی با لامپ های زیاد نمایش داده می شد. در سال 1938، K. Zuse یک مدل بهبود یافته Z2 ایجاد کرد. برنامه ها با استفاده از نوار پانچ وارد آن شدند. با سوراخ کردن فیلم عکاسی 35 میلی متری استفاده شده ساخته شده است. در سال 1941، K. Zuse یک کامپیوتر کارآمد Z3 و بعداً Z4 را بر اساس سیستم اعداد باینری ساخت. آنها برای محاسبات در ساخت هواپیما و موشک استفاده می شدند. در سال 1942، کنراد زوز و هلموت شرایر ایده تبدیل Z3 از رله های الکترومکانیکی به لوله های خلاء را تصور کردند. قرار بود چنین ماشینی 1000 برابر سریعتر کار کند ، اما امکان ایجاد آن وجود نداشت - جنگ مانع شد.

برنج. 18. کنراد زوزه

در سال های 1943-1944، در یکی از شرکت های IBM (IBM)، با همکاری دانشمندان دانشگاه هاروارد به رهبری هوارد آیکن، کامپیوتر Mark-1 ساخته شد. وزن آن حدود 35 تن بود. "Mark-1" مبتنی بر استفاده از رله های الکترومکانیکی بود و با اعداد رمزگذاری شده روی نوار پانچ کار می کرد.

هنگام ایجاد آن، از ایده هایی که چارلز بابیج در موتور تحلیلی خود آورده بود استفاده شد. آیکن برخلاف استیبیتز و زوزه به مزایای سیستم اعداد باینری پی نبرد و از سیستم اعشاری در ماشین خود استفاده کرد. این دستگاه می‌توانست اعدادی را تا ۲۳ رقم دستکاری کند. برای ضرب دو عدد از این قبیل، او باید 4 ثانیه وقت بگذارد. در سال 1947، ماشین Mark-2 ساخته شد که قبلاً از سیستم اعداد باینری استفاده می کرد. در این ماشین عملیات جمع و تفریق به طور متوسط ​​0.125 ثانیه و ضرب - 0.25 ثانیه طول می کشد.

علم انتزاعی جبر منطقی به حیات عملی نزدیک است. این به شما امکان می دهد تا انواع مختلفی از مشکلات کنترل را حل کنید.

سیگنال‌های ورودی و خروجی رله‌های الکترومغناطیسی، مانند عبارات جبر بولی، تنها دو مقدار دارند. هنگامی که سیم پیچ خاموش می شود، سیگنال ورودی 0 است، و هنگامی که جریان از سیم پیچ عبور می کند، سیگنال ورودی 1 است. هنگامی که کنتاکت رله باز است، سیگنال خروجی 0 و هنگامی که کنتاکت بسته است، آن را نشان می دهد. 1 است.

دقیقاً این شباهت بین گزاره‌های جبر بولی و رفتار رله‌های الکترومغناطیسی بود که توسط فیزیکدان معروف پل ارنفست مورد توجه قرار گرفت. در اوایل سال 1910، او استفاده از جبر بولی را برای توصیف عملکرد مدارهای رله در سیستم های تلفن پیشنهاد کرد. طبق نسخه دیگری، ایده استفاده از جبر بولی برای توصیف مدارهای سوئیچینگ الکتریکی متعلق به پیرس است. در سال 1936، بنیانگذار نظریه اطلاعات مدرن، کلود شانون، سیستم اعداد باینری، منطق ریاضی و مدارهای الکتریکی را در پایان نامه دکتری خود ترکیب کرد.

تعیین اتصالات بین رله های الکترومغناطیسی در مدارها با استفاده از عملیات منطقی NOT، AND، OR، REPEAT (YES) و غیره راحت است. به عنوان مثال، یک اتصال سری از کنتاکت های رله یک عملیات AND را اجرا می کند و یک اتصال موازی این کنتاکت ها یک عملیات OR منطقی را پیاده سازی می کند. عملیات AND، OR، NOT در مدارهای الکترونیکی به طور مشابه انجام می شود، جایی که نقش رله هایی که مدارهای الکتریکی را می بندند و باز می کنند توسط عناصر نیمه هادی بدون تماس - ترانزیستورها، که در سال های 1947-1948 توسط دانشمندان آمریکایی D. Bardeen، W. Brattain و W ایجاد شدند، انجام می شود. شوکلی.

رله های الکترومکانیکی خیلی کند بودند. بنابراین، در سال 1943، آمریکایی ها شروع به توسعه رایانه ای بر اساس لوله های خلاء کردند. در سال 1946، پرسپر اکرت و جان ماچلی (شکل 13) اولین کامپیوتر دیجیتال الکترونیکی به نام انیاک را ساختند. وزن آن 30 تن بود، 170 متر مربع را اشغال کرد. متر مساحت به جای هزاران رله الکترومکانیکی، انیاک حاوی 18000 لوله خلاء بود. ماشین در سیستم باینری شمارش کرد و 5000 عملیات جمع یا 300 عملیات ضرب در ثانیه انجام داد. در این دستگاه نه تنها یک دستگاه حسابی، بلکه یک دستگاه ذخیره سازی نیز بر روی لوله های خلاء ساخته شده است. داده های عددی با استفاده از کارت های پانچ وارد می شد، در حالی که برنامه ها با استفاده از شاخه ها و فیلدهای حروفچینی وارد این دستگاه می شدند، یعنی برای هر برنامه جدید باید هزاران مخاطب متصل می شد. بنابراین، چندین روز طول کشید تا برای حل یک مشکل جدید آماده شود، اگرچه خود مشکل در چند دقیقه حل شد. این یکی از معایب اصلی چنین ماشینی بود.

برنج. 19. پرسپر اکرت و جان ماچلی

کار سه دانشمند برجسته - کلود شانون، آلن تورینگ و جان فون نویمان - مبنایی برای ایجاد ساختار رایانه های مدرن شد.

شانون کلود (متولد 1916) یک مهندس و ریاضیدان آمریکایی، بنیانگذار نظریه اطلاعات ریاضی است.

در سال 1948، او کار "تئوری ریاضی ارتباطات" را با نظریه انتقال و پردازش اطلاعات خود منتشر کرد که شامل همه انواع پیام ها، از جمله پیام هایی بود که از طریق رشته های عصبی در موجودات زنده منتقل می شد. شانون مفهوم مقدار اطلاعات را به عنوان معیاری برای عدم قطعیت وضعیت سیستم معرفی کرد که هنگام دریافت اطلاعات حذف شد. او این اندازه گیری عدم قطعیت را آنتروپی نامید، به قیاس با مفهومی مشابه در مکانیک آماری. وقتی ناظر اطلاعاتی را دریافت می کند، آنتروپی، یعنی میزان ناآگاهی او از وضعیت سیستم کاهش می یابد.

آلن تورینگ (1912-1954) - ریاضیدان انگلیسی. آثار اصلی او در منطق ریاضی و ریاضیات محاسباتی است. در 1936-1937 اثر مهم «درباره اعداد قابل محاسبه» را نوشت که در آن مفهوم یک دستگاه انتزاعی را معرفی کرد که بعداً «ماشین تورینگ» نامیده شد. در این دستگاه او ویژگی های اساسی کامپیوتر مدرن را پیش بینی کرد. تورینگ دستگاه خود را «ماشین جهانی» نامید، زیرا قرار بود هر مشکل ریاضی یا منطقی قابل قبول (از لحاظ نظری قابل حل) را حل کند. داده ها باید از یک نوار کاغذی که به سلول ها - سلول ها تقسیم شده است وارد آن شوند. هر سلول از این قبیل یا باید حاوی یک نماد باشد یا نه. ماشین تورینگ می‌توانست نمادهای ورودی نوار را پردازش کرده و آنها را تغییر دهد، یعنی آنها را پاک کند و طبق دستورالعمل‌های ذخیره شده در حافظه داخلی خود، نمادهای جدید بنویسد.

نویمان جان فون (1903-1957) - ریاضیدان و فیزیکدان آمریکایی، شرکت کننده در توسعه سلاح های اتمی و هیدروژنی. او در بوداپست متولد شد و از سال 1930 در ایالات متحده آمریکا زندگی می کرد. او در گزارش خود که در سال 1945 منتشر شد و به اولین کار در مورد رایانه های الکترونیکی دیجیتال تبدیل شد، «معماری» رایانه مدرن را شناسایی و توصیف کرد.

در دستگاه بعدی - EDVAC - حافظه داخلی بزرگتر آن قادر بود نه تنها داده های اصلی، بلکه برنامه محاسبه را نیز ذخیره کند. این ایده - برای ذخیره برنامه ها در حافظه ماشین ها - توسط ریاضیدان جان فون نویمان همراه با ماچلی و اکرت مطرح شد. او اولین کسی بود که ساختار یک کامپیوتر جهانی (به اصطلاح "معماری فون نویمان" یک کامپیوتر مدرن) را توصیف کرد. به گفته فون نویمان، برای جهانی بودن و عملکرد کارآمد، رایانه باید دارای یک واحد حسابی-منطقی مرکزی، یک دستگاه مرکزی برای کنترل همه عملیات، یک دستگاه ذخیره سازی (حافظه) و یک دستگاه ورودی/خروجی اطلاعات باشد و برنامه ها باید در آن ذخیره شوند. حافظه کامپیوتر

فون نیومن معتقد بود که یک کامپیوتر باید بر اساس سیستم اعداد دودویی کار کند، الکترونیکی باشد و تمام عملیات را پشت سر هم انجام دهد. این اصول اساس همه کامپیوترهای مدرن هستند.

ماشینی که از لوله های خلاء استفاده می کند بسیار سریعتر از دستگاهی که از رله های الکترومکانیکی استفاده می کند کار می کند، اما خود لوله های خلاء قابل اعتماد نیستند. آنها اغلب شکست خوردند. برای جایگزینی آنها در سال 1947، جان باردین، والتر براتین و ویلیام شاکلی استفاده از عناصر نیمه هادی سوئیچینگ را که اختراع کردند - ترانزیستورها - پیشنهاد کردند.

جان باردین (1908-1991) - فیزیکدان آمریکایی. یکی از خالقان اولین ترانزیستور (جایزه نوبل فیزیک 1956 همراه با دبلیو. براتین و دبلیو. شاکلی برای کشف اثر ترانزیستور). یکی از نویسندگان نظریه میکروسکوپی ابررسانایی (دومین جایزه نوبل در سال 1957 مشترک با ال. کوپر و دی. شریفن).

والتر براتین (1902-1987) - فیزیکدان آمریکایی، یکی از خالقان اولین ترانزیستور، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1956.

ویلیام شاکلی (1910-1989) - فیزیکدان آمریکایی، یکی از خالقان اولین ترانزیستور، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1956.

در رایانه های مدرن، ترانزیستورهای میکروسکوپی در یک تراشه مدار مجتمع در سیستم های "دروازه" گروه بندی می شوند که عملیات منطقی را روی اعداد باینری انجام می دهند. به عنوان مثال، با کمک آنها، جمع کننده های باینری که در بالا توضیح داده شد ساخته شدند، که امکان اضافه کردن اعداد باینری چند رقمی، تفریق، ضرب، تقسیم و مقایسه اعداد با یکدیگر را فراهم می کند. گیت های منطقی که طبق قوانین خاصی عمل می کنند، حرکت داده ها و اجرای دستورالعمل ها را در رایانه کنترل می کنند.

بهبود اولین نوع کامپیوترها در سال 1951 منجر به ایجاد کامپیوتر UNIVAC شد که برای استفاده تجاری در نظر گرفته شده بود. این اولین کامپیوتر تولید شده تجاری شد.

کامپیوتر لوله سریال IBM 701 که در سال 1952 ظاهر شد، تا 2200 عملیات ضرب در ثانیه را انجام داد.

کامپیوتر IBM 701

ابتکار ایجاد این سیستم متعلق به توماس واتسون جونیور بود. در سال 1937 به عنوان فروشنده دوره گرد در شرکت شروع به کار کرد. او تنها در طول جنگ، زمانی که در نیروی هوایی ایالات متحده خلبان بود، کار برای IBM را متوقف کرد. با بازگشت به شرکت در سال 1946، او معاون آن شد و از سال 1956 تا 1971 ریاست IBM را بر عهده گرفت. توماس واتسون در حالی که عضو هیئت مدیره IBM بود، از سال 1979 تا 1981 به عنوان سفیر ایالات متحده در اتحاد جماهیر شوروی خدمت کرد.

توماس واتسون (جونیور)

در سال 1964، IBM ساخت شش مدل از خانواده IBM 360 (سیستم 360) را اعلام کرد که اولین کامپیوترهای نسل سوم شدند. مدل ها دارای یک سیستم فرمان واحد بودند و از نظر میزان رم و عملکرد با یکدیگر تفاوت داشتند. هنگام ایجاد مدل های خانواده، تعدادی از اصول جدید استفاده شد که ماشین ها را جهانی کرد و امکان استفاده از آنها را با کارایی یکسان هم برای حل مشکلات در زمینه های مختلف علم و فناوری و هم برای پردازش داده ها در زمینه مدیریت و تجارت IBM System/360 (S/360) خانواده ای از رایانه های جهانی کلاس اصلی است. پیشرفت‌های بعدی IBM/360 سیستم‌های 370، 390، z9 و zSeries بودند. در اتحاد جماهیر شوروی، IBM/360 با نام ES COMPUTER کلون شد. آنها نرم افزاری سازگار با نمونه های اولیه آمریکایی خود بودند. این امکان استفاده از نرم افزارهای غربی را در شرایط توسعه نیافتگی "صنعت برنامه نویسی" داخلی فراهم کرد.

کامپیوتر IBM/360

تی واتسون (جونیور) و وی. لرسون در کامپیوتر IBM/360

اولین ماشین محاسباتی الکترونیکی کوچک اتحاد جماهیر شوروی (MESM) با استفاده از لوله های خلاء در سال های 1949-1951 ساخته شد. به رهبری آکادمیک S.A. لبدوا. صرف نظر از دانشمندان خارجی S.A. لبدف اصول ساخت کامپیوتر را با برنامه ای که در حافظه ذخیره می شود، توسعه داد. MESM اولین دستگاه از این دست بود. و در 1952-1954. تحت رهبری او، ماشین محاسبه الکترونیکی پرسرعت (BESM) ساخته شد که 8000 عملیات در ثانیه انجام می داد.

لبدف سرگئی آلکسیویچ

ایجاد رایانه های الکترونیکی توسط بزرگترین دانشمندان و مهندسان شوروی I.S. بروک، دبلیو ام. گلوشکوف، یو.آ. بازیلوفسکی، بی.ای. رامیف، L.I. گوتنماخر، N.P. بروسنتسوف

نسل اول کامپیوترهای شوروی شامل کامپیوترهای لوله ای - "BESM-2"، "Strela"، "M-2"، "M-3"، "Minsk"، "Ural-1"، "Ural-2"، "M - 20"

نسل دوم رایانه های شوروی شامل رایانه های کوچک نیمه هادی "Nairi" و "Mir"، رایانه های متوسط ​​​​برای محاسبات علمی و پردازش اطلاعات با سرعت 5-30 هزار عملیات در ثانیه "Minsk-2"، "Minsk-22" است. ، "Minsk-32" "، "Ural-14"، "Razdan-2"، "Razdan-3"، "BESM-4"، "M-220" و کامپیوترهای کنترلی "Dnepr"، "VNIIIEM-3"، و همچنین پرسرعت BESM-6 با عملکرد 1 میلیون عملیات در ثانیه.

بنیانگذاران میکروالکترونیک شوروی دانشمندانی بودند که از ایالات متحده آمریکا به اتحاد جماهیر شوروی مهاجرت کردند: F.G. استاروس (آلفرد سارانت) و آی.وی. برگ (جوئل بار). آنها مبتکر، سازمان دهندگان و مدیران مرکز میکروالکترونیک در Zelenograd نزدیک مسکو شدند.

F.G. استاروس

کامپیوترهای نسل سوم مبتنی بر مدارهای مجتمع در نیمه دوم دهه 1960 در اتحاد جماهیر شوروی ظاهر شدند. سیستم یکپارچه کامپیوتری (ES COMPUTER) و سیستم کامپیوتری کوچک (SM COMPUTER) توسعه یافته و تولید انبوه آنها سازماندهی شد. همانطور که در بالا ذکر شد، این سیستم شبیه سازی سیستم IBM/360 آمریکایی بود.

Evgeniy Alekseevich Lebedev از مخالفان سرسخت کپی کردن سیستم آمریکایی IBM/360 بود که در نسخه شوروی ES Computer نامیده می شد که در دهه 1970 شروع شد. نقش رایانه های اتحادیه اروپا در توسعه رایانه های داخلی مبهم است.

در مرحله اولیه، ظهور رایانه های ES منجر به یکپارچگی سیستم های رایانه ای شد، امکان ایجاد استانداردهای برنامه نویسی اولیه و سازماندهی پروژه های در مقیاس بزرگ مربوط به اجرای برنامه ها را فراهم کرد.

بهای این کاهش گسترده پیشرفت‌های اولیه خودشان و وابستگی کامل به ایده‌ها و مفاهیم IBM بود که در آن زمان بهترین نبود. انتقال ناگهانی از ماشین‌های ساده شوروی به سخت‌افزار و نرم‌افزار بسیار پیچیده‌تر IBM/360 به این معنی بود که بسیاری از برنامه‌نویسان مجبور بودند بر مشکلات مرتبط با کاستی‌ها و خطاهای توسعه‌دهندگان IBM غلبه کنند. مدل‌های اولیه رایانه‌های ES اغلب از نظر ویژگی‌های عملکردی نسبت به رایانه‌های داخلی آن زمان پایین‌تر بودند.

در مرحله بعد، به ویژه در دهه 80، معرفی گسترده رایانه های اتحادیه اروپا به مانعی جدی برای توسعه نرم افزار، پایگاه داده و سیستم های گفتگو تبدیل شد. پس از خریدهای گران قیمت و از پیش برنامه ریزی شده، شرکت ها مجبور به راه اندازی سیستم های کامپیوتری منسوخ شدند. به موازات آن، سیستم‌هایی روی ماشین‌های کوچک و رایانه‌های شخصی توسعه یافتند که روز به روز محبوبیت بیشتری پیدا کردند.

در مرحله بعد، با شروع پرسترویکا، از سال 1988 تا 1989، کشور ما پر از کامپیوترهای شخصی خارجی شد. هیچ اقدامی نمی تواند بحران سری کامپیوترهای اتحادیه اروپا را متوقف کند. صنعت داخلی قادر به ایجاد آنالوگ یا جایگزین برای کامپیوترهای ES بر اساس پایه عنصر جدید نبود. اقتصاد اتحاد جماهیر شوروی تا آن زمان اجازه نمی داد که منابع مالی غول پیکر را برای ایجاد تجهیزات میکروالکترونیک خرج کند. در نتیجه، انتقال کامل به کامپیوترهای وارداتی صورت گرفت. برنامه های توسعه رایانه های داخلی سرانجام محدود شد. مشکلات انتقال فناوری به رایانه های مدرن، نوسازی فناوری ها، به کارگیری و بازآموزی صدها هزار متخصص به وجود آمد.

Forecast S.A. لبدوا توجیه شد. هم در ایالات متحده و هم در سراسر جهان، آنها متعاقباً مسیری را که او پیشنهاد کرد دنبال کردند: از یک طرف، ابر رایانه ها ایجاد می شوند، و از سوی دیگر، مجموعه ای کامل از رایانه های کمتر قدرتمند با هدف برنامه های مختلف - شخصی، تخصصی و غیره.

نسل چهارم کامپیوترهای شوروی بر اساس مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ (LSI) و مقیاس بزرگ (VLSI) اجرا شد.

نمونه ای از سیستم های کامپیوتری بزرگ نسل چهارم، مجموعه چند پردازنده ای البروس-2 با سرعت 100 میلیون عملیات در ثانیه بود.

در دهه 1950، نسل دوم کامپیوترهای مبتنی بر ترانزیستور ساخته شد. در نتیجه سرعت ماشین ها 10 برابر افزایش یافت و اندازه و وزن به طور قابل توجهی کاهش یافت. آنها شروع به استفاده از دستگاه های ذخیره سازی بر روی هسته های فریت مغناطیسی کردند که قادر به ذخیره اطلاعات به طور نامحدود حتی زمانی که رایانه ها خاموش هستند. آنها توسط جوی فارستر در سالهای 1951-1953 طراحی شدند. مقدار زیادی از اطلاعات در رسانه های خارجی مانند نوار مغناطیسی یا یک درام مغناطیسی ذخیره می شد.

اولین هارد دیسک در تاریخ محاسبات (وینچستر) در سال 1956 توسط گروهی از مهندسان IBM به رهبری رینولد بی جانسون ساخته شد. این دستگاه 305 RAMAC نام داشت - یک روش دسترسی تصادفی برای حسابداری و کنترل. درایو شامل 50 دیسک آلومینیومی با قطر 24 اینچ (حدود 60 سانتی متر) و ضخامت 2.5 سانتی متر بود. یک لایه مغناطیسی روی سطح صفحه آلومینیومی اعمال شد که روی آن ضبط انجام شد. کل این ساختار دیسک در یک محور مشترک در حالت کارکرد با سرعت ثابت 1200 دور در دقیقه می چرخید و خود درایو مساحتی به ابعاد 3x3.5 متر را اشغال می کرد. یکی از مهم ترین اصولی که در طراحی رامک 305 به کار رفته بود این بود که هدها با سطح دیسک ها تماس نداشتند، بلکه در فاصله کمی ثابت معلق بودند. برای این منظور از نازل های هوای مخصوصی استفاده شد که جریان را از طریق سوراخ های کوچکی در هدگیرها به سمت دیسک هدایت می کرد و در نتیجه شکافی بین سر و سطح صفحه دوار ایجاد می کرد.

وینچستر (هارد دیسک) این امکان را برای کاربران کامپیوتر فراهم می کرد که حجم بسیار زیادی از اطلاعات را ذخیره کنند و در عین حال اطلاعات لازم را به سرعت بازیابی کنند. پس از ایجاد هارد دیسک در سال 1958، رسانه های نوار مغناطیسی کنار گذاشته شدند.

در سال 1959، D. Kilby، D. Herney، K. Lehovec و R. Noyce (شکل 14) مدارهای مجتمع (تراشه) را اختراع کردند که در آنها تمام قطعات الکترونیکی به همراه هادی ها در داخل ویفر سیلیکونی قرار می گرفتند. استفاده از تراشه ها در رایانه ها باعث شده است که مسیرهای جریان جریان در هنگام سوئیچینگ کوتاه شود. سرعت محاسبات ده برابر شده است. ابعاد دستگاه ها نیز کاهش چشمگیری داشته است. ظاهر تراشه امکان ایجاد نسل سوم رایانه ها را فراهم کرد. و در سال 1964، IBM شروع به تولید کامپیوترهای IBM-360 بر اساس مدارهای مجتمع کرد.

برنج. 14. D. Kilby، D. Hurney، K. Lechovec و R. Noyce

در سال 1965، داگلاس انگلبارت (شکل 15) اولین "موس" را ایجاد کرد - یک دستکاری کننده کامپیوتری. اولین بار در رایانه شخصی اپل مکینتاش استفاده شد که بعداً در سال 1976 منتشر شد.

برنج. 19. داگلاس انگلبارت

در سال 1971، IBM شروع به تولید فلاپی دیسک کامپیوتری کرد که توسط یوشیرو ناکاماتسو اختراع شد، یک دیسک مغناطیسی قابل انعطاف قابل جابجایی ("فلاپی دیسک") برای ذخیره سازی دائمی اطلاعات. در ابتدا، فلاپی دیسک دارای قطر 8 اینچ و ظرفیت 80 کیلوبایت بود، سپس - 5 اینچ. فلاپی دیسک مدرن 1.44 مگابایتی که اولین بار توسط سونی در سال 1982 عرضه شد، در یک محفظه پلاستیکی سخت قرار گرفته و قطر آن 3.5 اینچ است.

در سال 1969، ایجاد یک شبکه کامپیوتری دفاعی در ایالات متحده آغاز شد - مولد اینترنت مدرن در سراسر جهان.

در دهه 1970، چاپگرهای ماتریس نقطه ای برای چاپ اطلاعات خروجی از رایانه ها توسعه یافتند.

در سال 1971، ادوارد هاف، کارمند اینتل (شکل 20) اولین ریزپردازنده، 4004 را با قرار دادن چندین مدار مجتمع روی یک تراشه سیلیکونی ایجاد کرد. اگرچه در ابتدا برای استفاده در ماشین حساب در نظر گرفته شده بود، اما اساسا یک میکرو کامپیوتر کامل بود. این اختراع انقلابی به طور اساسی ایده رایانه ها را به عنوان هیولاهای بزرگ و سنگین تغییر داد. ریزپردازنده امکان ساخت رایانه های نسل چهارم را فراهم کرد که روی میز کاربر قرار می گیرند.

برنج. 20. ادوارد هاف

در اواسط دهه 1970، تلاش ها برای ایجاد یک کامپیوتر شخصی (PC)، یک ماشین محاسباتی در نظر گرفته شده برای کاربر خصوصی، آغاز شد.

در سال 1974، ادوارد رابرتز (شکل 21) اولین رایانه شخصی به نام Altair را بر اساس ریزپردازنده 8080 اینتل ایجاد کرد (شکل 22). اما بدون نرم افزار بی اثر بود: از این گذشته، یک کاربر خصوصی برنامه نویس خود را "در دست" در خانه ندارد.

برنج. 21. ادوارد رابرتز

برنج. 22. اولین کامپیوتر شخصی Altair

در سال 1975، دو دانشجوی دانشگاه هاروارد، بیل گیتس و پل آلن، در مورد ایجاد کامپیوتر Altair مطلع شدند (شکل 23). آنها اولین کسانی بودند که نیاز فوری به نوشتن نرم افزار برای رایانه های شخصی را درک کردند و در عرض یک ماه آن را برای رایانه Altair بر اساس زبان BASIC ایجاد کردند. در همان سال، آنها مایکروسافت را تأسیس کردند که به سرعت در زمینه نرم افزار کامپیوترهای شخصی پیشرو شد و به ثروتمندترین شرکت جهان تبدیل شد.

برنج. 23. بیل گیتس و پل آلن

برنج. 24. بیل گیتس

در سال 1973، IBM یک دیسک مغناطیسی سخت (هارد دیسک) برای یک کامپیوتر توسعه داد. این اختراع امکان ایجاد حافظه بلندمدت با ظرفیت بالا را فراهم کرد که با خاموش شدن رایانه حفظ می شود.

اولین میکروکامپیوترهای Altair-8800 تنها مجموعه ای از قطعاتی بودند که هنوز نیاز به مونتاژ داشتند. علاوه بر این، استفاده از آنها بسیار ناخوشایند بود: آنها نه مانیتور داشتند، نه صفحه کلید و نه ماوس. اطلاعات با استفاده از سوئیچ های روی پنل جلویی به آنها وارد شد و نتایج با استفاده از نشانگرهای LED نمایش داده شد. بعداً آنها شروع به نمایش نتایج با استفاده از تله تایپ کردند - دستگاه تلگراف با صفحه کلید.

در سال 1976، مهندس 26 ساله استیو وزنیاک از هیولت پاکارد یک میکروکامپیوتر اساساً جدید ایجاد کرد. او اولین کسی بود که از صفحه کلیدی شبیه به صفحه کلید ماشین تحریر برای وارد کردن داده ها و تلویزیون معمولی برای نمایش اطلاعات استفاده کرد. نمادها در 24 خط 40 کاراکتری بر روی صفحه نمایش آن نمایش داده می شد. این رایانه دارای 8 کیلوبایت حافظه بود که نیمی از آن توسط زبان BASIC داخلی اشغال شده بود و نیمی از کاربر می توانست برای ورود به برنامه های خود از آن استفاده کند. این کامپیوتر به طور قابل توجهی نسبت به Altair-8800 که تنها 256 بایت حافظه داشت، برتری داشت. S. Wozniak یک رابط (به اصطلاح "اسلات") برای کامپیوتر جدید خود برای اتصال دستگاه های اضافی فراهم کرد. استیو جابز، دوست استیو وزنیاک، اولین کسی بود که چشم انداز این کامپیوتر را درک کرد و قدردانی کرد (شکل 25). او پیشنهاد داد که یک شرکت را برای تولید سریال آن سازماندهی کند. در 1 آوریل 1976 آنها شرکت اپل را تأسیس کردند و در ژانویه 1977 آن را به طور رسمی ثبت کردند. آنها کامپیوتر جدید را Apple-I نامیدند (شکل 26). در عرض 10 ماه، آنها موفق شدند حدود 200 نسخه از Apple-I را مونتاژ و به فروش برسانند.

برنج. 25. استیو وزنیاک و استیو جابز

برنج. 26. رایانه شخصی Apple-I

در این زمان، وزنیاک از قبل روی بهبود آن کار می کرد. نسخه جدید Apple-II نام داشت (شکل 23). کامپیوتر در یک محفظه پلاستیکی ساخته شده بود، به جای یک حالت گرافیکی، صدا، رنگ، حافظه گسترش یافته، 8 کانکتور توسعه (اسلات) دریافت کرد. برای ذخیره برنامه ها از ضبط کاست استفاده می کرد. اساس اولین مدل Apple II، مانند Apple I، ریزپردازنده 6502 از فناوری MOS با فرکانس ساعت 1 مگاهرتز بود. BASIC در حافظه دائمی ثبت شد. ظرفیت رم 4 کیلوبایتی به 48 کیلوبایت افزایش یافت. اطلاعات بر روی یک تلویزیون رنگی یا سیاه و سفید که در سیستم استاندارد NTSC برای ایالات متحده آمریکا کار می کند، نمایش داده می شود. در حالت متن 24 خط هر کدام 40 کاراکتر نمایش داده شد و در حالت گرافیکی وضوح 280 در 192 پیکسل (شش رنگ) بود. مزیت اصلی Apple II توانایی افزایش رم تا 48 کیلوبایت و استفاده از 8 کانکتور برای اتصال دستگاه های اضافی بود. به لطف استفاده از گرافیک های رنگی، می توان از آن برای طیف گسترده ای از بازی ها استفاده کرد (شکل 27).

برنج. 27. کامپیوتر شخصی Apple II

Apple II به لطف قابلیت های خود در بین افراد حرفه های مختلف محبوبیت پیدا کرده است. کاربران آن نیازی به دانش الکترونیک یا زبان های برنامه نویسی نداشتند.

Apple II به اولین کامپیوتر واقعی شخصی برای دانشمندان، مهندسان، وکلا، تاجران، زنان خانه دار و دانش آموزان تبدیل شد.

در ژوئیه 1978، Apple II با درایو Disk II تکمیل شد که به طور قابل توجهی قابلیت های آن را گسترش داد. سیستم عامل دیسک Apple-DOS برای آن ساخته شده است. و در پایان سال 1978 کامپیوتر دوباره بهبود یافت و با نام Apple II Plus منتشر شد. اکنون می توان از آن در حوزه تجاری برای ذخیره اطلاعات، انجام تجارت و کمک در تصمیم گیری استفاده کرد. ایجاد برنامه های کاربردی مانند ویرایشگرهای متن، سازمان دهندگان و صفحات گسترده آغاز شد.

در سال 1979، دن بریکلین و باب فرانکستون VisiCalc، اولین صفحه گسترده جهان را ایجاد کردند. این ابزار برای محاسبات حسابداری مناسب تر بود. اولین نسخه آن برای Apple II نوشته شده بود که اغلب فقط برای کار با VisiCalc خریداری می شد.

بنابراین، در عرض چند سال، میکروکامپیوتر، عمدتاً به لطف اپل و بنیانگذاران آن، استیون جابز و استیو وزنیاک، به یک رایانه شخصی برای افراد با حرفه های مختلف تبدیل شد.

در سال 1981، رایانه شخصی IBM PC ظاهر شد که به زودی به استاندارد صنعت رایانه تبدیل شد و تقریباً همه مدل های رایانه شخصی رقیب را از بازار خارج کرد. تنها استثنا اپل بود. در سال 1984، مکینتاش اپل ساخته شد، اولین کامپیوتر با رابط گرافیکی که توسط ماوس کنترل می شود. به لطف مزایای آن، اپل توانست در بازار رایانه های شخصی باقی بماند. این بازار را در آموزش و انتشار فتح کرده است، جایی که از قابلیت های گرافیکی برجسته مکینتاش ها برای چیدمان و پردازش تصویر استفاده می شود.

امروزه اپل 8 تا 10 درصد از بازار جهانی رایانه های شخصی را در اختیار دارد و 90 درصد باقی مانده را رایانه های شخصی سازگار با آی بی ام تشکیل می دهد. اکثر کامپیوترهای مکینتاش متعلق به کاربران ایالات متحده است.

در سال 1979، دیسک فشرده نوری (CD) ظاهر شد که توسط فیلیپس توسعه یافت و فقط برای گوش دادن به موسیقی های ضبط شده در نظر گرفته شد.

در سال 1979، اینتل ریزپردازنده 8088 را برای کامپیوترهای شخصی توسعه داد.

کامپیوترهای شخصی از مدل IBM PC که در سال 1981 توسط گروهی از مهندسان IBM به رهبری ویلیام سی لوو ایجاد شد، گسترده شد. کامپیوتر IBM دارای پردازنده 8088 اینتل با فرکانس ساعت 4.77 مگاهرتز، 16 کیلوبایت حافظه قابل ارتقا تا 256 کیلوبایت و سیستم عامل DOS 1.0 بود. (شکل 24). سیستم عامل DOS 1.0 توسط مایکروسافت ساخته شده است. IBM تنها در یک ماه موفق به فروش 241683 رایانه شخصی IBM شد. با توافق با مدیران مایکروسافت، IBM برای هر نسخه از سیستم عامل نصب شده بر روی رایانه شخصی IBM، مبلغ مشخصی را به سازندگان برنامه پرداخت کرد. به لطف محبوبیت رایانه شخصی IBM، مدیران مایکروسافت، بیل گیتس و پل آلن به زودی میلیاردر شدند و مایکروسافت جایگاه پیشرو در بازار نرم افزار را به دست آورد.

برنج. 28. کامپیوتر شخصی مدل IBM PC

کامپیوتر IBM از اصل معماری باز استفاده می کرد، که امکان بهبود و اضافه کردن طرح های رایانه های شخصی موجود را فراهم می کرد. این اصل به معنای استفاده از بلوک ها و دستگاه های آماده در طراحی هنگام مونتاژ رایانه و همچنین استانداردسازی روش های اتصال دستگاه های رایانه ای است.

اصل معماری باز به پذیرش گسترده میکروکامپیوترهای کلون سازگار با PC IBM کمک کرد. تعداد زیادی از شرکت ها در سراسر جهان شروع به مونتاژ آنها از بلوک ها و دستگاه های آماده کردند. کاربران نیز به نوبه خود توانستند میکروکامپیوترهای خود را به طور مستقل ارتقا دهند و آنها را به دستگاه های اضافی صدها سازنده مجهز کنند.

در اواخر دهه 1990، رایانه های سازگار با رایانه شخصی IBM 90 درصد از بازار رایانه های شخصی را به خود اختصاص دادند.

کامپیوتر IBM خیلی زود به استاندارد در صنعت کامپیوتر تبدیل شد و تقریباً تمام مدل‌های کامپیوترهای شخصی رقیب را از بازار خارج کرد. تنها استثنا اپل بود. در سال 1984، مکینتاش اپل ساخته شد، اولین کامپیوتر با رابط گرافیکی که توسط ماوس کنترل می شود. به لطف مزایای آن، اپل توانست در بازار رایانه های شخصی باقی بماند. این بازار را در زمینه آموزش، انتشارات تسخیر کرده است، جایی که از قابلیت های گرافیکی برجسته آنها برای چیدمان و پردازش تصویر استفاده می شود.

امروزه اپل 8 تا 10 درصد از بازار جهانی رایانه های شخصی را در اختیار دارد و 90 درصد باقی مانده را رایانه های شخصی سازگار با آی بی ام تشکیل می دهد. اکثر کامپیوترهای مکینتاش متعلق به کاربران آمریکایی هستند.

در طول دهه‌های آخر قرن بیستم، رایانه‌ها سرعت و حجم اطلاعاتی را که پردازش و ذخیره می‌کنند بسیار افزایش داده‌اند.

در سال 1965، گوردون مور، یکی از بنیانگذاران شرکت اینتل، رهبر در زمینه مدارهای مجتمع کامپیوتری - "تراشه"، پیشنهاد کرد که تعداد ترانزیستورهای موجود در آنها هر سال دو برابر شود. طی 10 سال آینده، این پیش‌بینی به حقیقت پیوست و سپس او پیشنهاد کرد که این رقم اکنون هر 2 سال دو برابر می‌شود. در واقع، تعداد ترانزیستورها در ریزپردازنده ها هر 18 ماه دو برابر می شود. اکنون دانشمندان کامپیوتر این روند را قانون مور می نامند.

برنج. 29. گوردون مور

الگوی مشابهی در توسعه و تولید دستگاه های RAM و دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات مشاهده می شود. ضمناً شک ندارم تا زمانی که این کتاب منتشر شود، بسیاری از داده های دیجیتال از نظر ظرفیت و سرعت قدیمی شده اند.

توسعه نرم افزاری که بدون آن به طور کلی استفاده از رایانه شخصی غیرممکن است و مهمتر از همه، سیستم عامل هایی که تعامل بین کاربر و رایانه شخصی را تضمین می کنند، عقب نمانده است.

در سال 1981، مایکروسافت سیستم عامل MS-DOS را برای رایانه های شخصی خود توسعه داد.

در سال 1983، کامپیوتر شخصی بهبود یافته IBM PC/XT از IBM ساخته شد.

در دهه 1980، چاپگرهای سیاه و سفید و رنگی جوهرافشان و لیزری برای چاپ اطلاعات خروجی از رایانه ساخته شدند. از نظر کیفیت و سرعت چاپ نسبت به چاپگرهای ماتریس نقطه ای برتری قابل توجهی دارند.

در سال های 1983-1993، شبکه جهانی کامپیوتری اینترنت و پست الکترونیکی ایجاد شد که میلیون ها کاربر در سراسر جهان از آن استفاده کردند.

در سال 1992، مایکروسافت سیستم عامل ویندوز 3.1 را برای کامپیوترهای سازگار با IBM PC منتشر کرد. کلمه "ویندوز" ترجمه شده از انگلیسی به معنای "پنجره" است. سیستم عامل "پنجره ای" به شما امکان می دهد همزمان با چندین سند کار کنید. این یک به اصطلاح "رابط گرافیکی" است. این یک سیستم تعامل با رایانه شخصی است که در آن کاربر با به اصطلاح "آیکون" سروکار دارد: تصاویری که می تواند با استفاده از ماوس کامپیوتر کنترل کند. این رابط گرافیکی و سیستم پنجره برای اولین بار در مرکز تحقیقات زیراکس در سال 1975 ایجاد شد و برای رایانه های شخصی اپل اعمال شد.

در سال 1995، مایکروسافت سیستم عامل Windows-95 را برای رایانه های سازگار با IBM PC، پیشرفته تر از Windows-3.1، در سال 1998 - اصلاح Windows-98، و در سال 2000 - Windows-2000، و در سال 2006 - Windows XP منتشر کرد. تعدادی برنامه کاربردی برای آنها ایجاد شده است: ویرایشگر متن ورد، صفحات گسترده اکسل، برنامه ای برای استفاده از اینترنت و ایمیل - اینترنت اکسپلورر، ویرایشگر گرافیکی Paint، برنامه های کاربردی استاندارد (ماشین حساب، ساعت، شماره گیر)، دفتر خاطرات مایکروسافت Schedule. ، پخش جهانی، گرامافون و پخش لیزری.

در سال های اخیر ترکیب متن و گرافیک با صدا و تصاویر متحرک در رایانه شخصی امکان پذیر شده است. این فناوری "چند رسانه ای" نامیده می شود. CD-ROM های نوری (حافظه فقط خواندنی دیسک فشرده - یعنی حافظه فقط خواندنی روی سی دی) به عنوان رسانه ذخیره سازی در چنین رایانه های چند رسانه ای استفاده می شود. از نظر ظاهری، آنها با سی دی های صوتی مورد استفاده در پخش کننده ها و مراکز موسیقی تفاوتی ندارند.

ظرفیت یک CD-ROM از نظر ظرفیت به 650 مگابایت می رسد، یک موقعیت متوسط ​​بین فلاپی دیسک و هارد دیسک را اشغال می کند. درایو سی دی برای خواندن سی دی ها استفاده می شود. اطلاعات روی سی دی فقط یک بار در محیط صنعتی نوشته می شود و در کامپیوتر فقط قابل خواندن است. طیف گسترده ای از بازی ها، دایره المعارف ها، آلبوم های هنری، نقشه ها، اطلس ها، لغت نامه ها و کتاب های مرجع بر روی CD-ROM منتشر می شوند. همه آنها مجهز به موتورهای جستجوی مناسب هستند که به شما امکان می دهد به سرعت مطالب مورد نیاز خود را پیدا کنید. ظرفیت حافظه دو CD-ROM برای گنجاندن دایره المعارفی بزرگتر از دایره المعارف بزرگ شوروی کافی است.

در اواخر دهه 1990، دیسک‌ها و درایوهای فشرده نوری CD-R یکبار نوشتن و CD-RW قابل بازنویسی ایجاد شد که به کاربر اجازه می‌داد هر گونه ضبط صوتی و تصویری را به دلخواه خود انجام دهد.

در سال‌های 1990 تا 2000، علاوه بر رایانه‌های شخصی رومیزی، رایانه‌های شخصی «لپ‌تاپ» به شکل یک چمدان قابل حمل و حتی «پالم تاپ» جیبی کوچک‌تر (دستی) منتشر شدند - همانطور که از نام آنها پیداست، آنها در جیب و روی کف دست قرار می‌گیرند. از دست تو لپ تاپ ها مجهز به صفحه نمایش کریستال مایع هستند که در درب لولایی قرار دارد و برای کف دست ها - در پانل جلویی کیس.

در سالهای 1998-2000، "فلش مموری" مینیاتوری حالت جامد (بدون قطعات متحرک) ایجاد شد. بنابراین حافظه Memory Stick دارای ابعاد و وزن یک آدامس و حافظه SD پاناسونیک به اندازه و وزن یک تمبر پستی است. در همین حال، حجم حافظه آنها که می تواند به طور نامحدود ذخیره شود، 64-128 مگابایت و حتی 2-8 گیگابایت یا بیشتر است.

علاوه بر رایانه های شخصی قابل حمل، ابر رایانه ها برای حل مشکلات پیچیده در علم و فناوری - پیش بینی آب و هوا و زلزله، محاسبات موشک و هواپیما، واکنش های هسته ای، رمزگشایی کد ژنتیکی انسان - ایجاد می شوند. آنها از چندین تا چند ده ریزپردازنده استفاده می کنند که محاسبات موازی را انجام می دهند. اولین ابر رایانه توسط سیمور کری در سال 1976 ساخته شد.

در سال 2002، ابررایانه NEC Earth Simulator در ژاپن ساخته شد که 35.6 تریلیون عملیات در ثانیه انجام می داد. امروزه این سریعترین ابررایانه در جهان است.

برنج. 30. سیمور کری

برنج. 31. ابر کامپیوتر کری-1

برنج. 32. ابر کامپیوتر کری-2

در سال 2005، IBM ابررایانه Blue Gene را با عملکرد بیش از 30 تریلیون عملیات در ثانیه توسعه داد. این شامل 12000 پردازنده است و قدرتی هزار برابر بیشتر از دیپ بلو معروف دارد که گری کاسپاروف قهرمان جهان در سال 1997 با آن شطرنج بازی کرد. آی‌بی‌ام و محققان موسسه پلی‌تکنیک سوئیس در لوزان برای اولین بار تلاش کرده‌اند مغز انسان را مدل‌سازی کنند.

در سال 2006، رایانه های شخصی 25 ساله شدند. بیایید ببینیم آنها در طول سال ها چگونه تغییر کرده اند. اولین آنها، مجهز به ریزپردازنده اینتل، با فرکانس کلاک تنها 4.77 مگاهرتز کار می کرد و 16 کیلوبایت رم داشت. رایانه های شخصی مدرن مجهز به ریزپردازنده Pentium 4 که در سال 2001 ساخته شد، دارای فرکانس ساعت 3-4 گیگاهرتز، رم 512 مگابایت - 1 گیگابایت و حافظه طولانی مدت (هارد دیسک) با ظرفیت ده ها و صدها گیگابایت و حتی 1 هستند. ترابایت چنین پیشرفت عظیمی در هیچ شاخه ای از فناوری به جز محاسبات دیجیتال مشاهده نشده است. اگر همین پیشرفت ها در افزایش سرعت هواپیماها انجام می شد، آنها مدت ها قبل با سرعت نور پرواز می کردند.

میلیون‌ها کامپیوتر تقریباً در تمام بخش‌های اقتصاد، صنعت، علم، فناوری، آموزش و پزشکی استفاده می‌شوند.

دلایل اصلی این پیشرفت، نرخ‌های غیرمعمول بالای کوچک‌سازی دستگاه‌های الکترونیک دیجیتال و پیشرفت‌های برنامه‌نویسی است که «ارتباط» کاربران عادی با رایانه‌های شخصی را ساده و راحت کرده است.

عقب به جلو

توجه! پیش نمایش اسلایدها فقط برای مقاصد اطلاعاتی است و ممکن است نشان دهنده همه ویژگی های ارائه نباشد. اگر به این کار علاقه مند هستید، لطفا نسخه کامل آن را دانلود کنید.

هدف درس:

1. تاریخچه توسعه فناوری رایانه، دستگاه هایی که پیشینیان رایانه ها هستند و مخترعان آنها را معرفی کنید
2. ایده ای از ارتباط بین توسعه رایانه و توسعه جامعه بشری ارائه دهد،
3. ویژگی های اصلی رایانه های نسل های مختلف را معرفی کنید.
4. توسعه علاقه شناختی، توانایی استفاده از ادبیات اضافی

نوع درس:یادگیری مطالب جدید

چشم انداز:درس-سخنرانی

نرم افزار و نرم افزار آموزشی:رایانه شخصی، اسلایدهای ارائه که دستگاه های اصلی، پرتره های مخترعان و دانشمندان را به تصویر می کشد.

طرح درس:

1. زمان سازماندهی
2. به روز رسانی دانش جدید
3. پس زمینه کامپیوتر
4. نسل های کامپیوتر
5. آینده کامپیوترها
6. تلفیق دانش جدید
7. جمع بندی درس
8. مشق شب

1. لحظه سازمانی

کار مرحله ای: دانش آموزان را برای کار در درس آماده کنید. (بررسی آمادگی کلاس برای درس، در دسترس بودن لوازم مورد نیاز مدرسه، حضور و غیاب)

2. به روز رسانی دانش جدید

کار مرحله ای: آماده سازی دانش آموزان برای جذب فعال دانش جدید، اطمینان از انگیزه دانش آموزان و پذیرش اهداف فعالیت آموزشی و شناختی. تعیین اهداف درسی

سلام! به نظر شما چه اختراعات فنی به طور خاص روش کار مردم را تغییر داده است؟

(دانش آموزان نظرات خود را در این مورد بیان می کنند، معلم در صورت لزوم آنها را اصلاح می کند)

- درست می گویید، در واقع، ابزار فنی اصلی که بر کار انسان تأثیر گذاشت، اختراع رایانه ها - ماشین های محاسباتی الکترونیکی است. امروز در درس خواهیم آموخت که چه دستگاه های محاسباتی مقدم بر ظاهر رایانه ها بودند، چگونه خود رایانه ها تغییر کردند، ترتیب شکل گیری رایانه، زمانی که ماشینی که صرفاً برای شمارش طراحی شده بود به یک دستگاه فنی پیچیده تبدیل شد. موضوع درس ما: «تاریخ فناوری رایانه. نسل های کامپیوتر." هدف از درس ما : با تاریخچه پیشرفت فناوری رایانه آشنا شوید، با دستگاه هایی که پیشینیان رایانه ها و مخترعان آنها هستند، با ویژگی های اصلی رایانه های نسل های مختلف آشنا شوید.

در طول درس ما با استفاده از یک ارائه چند رسانه ای متشکل از 4 بخش "پیش تاریخ کامپیوترها"، "نسل های کامپیوتر"، "گالری دانشمندان"، "فرهنگ لغت کامپیوتر" کار خواهیم کرد. هر بخش دارای یک زیربخش "خودت را آزمایش کن" است - این آزمایشی است که در آن بلافاصله نتیجه را خواهید فهمید.

3. پیشینه کامپیوتر

توجه دانش آموزان را جلب کنید که رایانه یک ماشین محاسباتی الکترونیکی است ، نام دیگر "رایانه" یا "کامپیوتر" از فعل انگلیسی "محاسبه" آمده است - محاسبه کردن ، بنابراین کلمه "کامپیوتر" را می توان به عنوان "ماشین حساب" ترجمه کرد. یعنی هم در کلمه کامپیوتر و هم در کلمه کامپیوتر معنی اصلی محاسبات است. اگرچه من و شما به خوبی می دانیم که رایانه های مدرن نه تنها محاسبه، بلکه ایجاد و پردازش متون، نقاشی ها، فیلم ها و صدا را نیز ممکن می سازند. بیایید به تاریخ نگاه کنیم ...

(در همان زمان، جدول "پیش تاریخ کامپیوترها" را در یک دفترچه ترسیم می کنیم)

"پیش تاریخ کامپیوترها"

انسان باستان قبل از نوشتن به شمارش تسلط داشت. مرد انگشتان خود را به عنوان دستیار اول در شمارش انتخاب کرد. وجود ده انگشت بود که اساس سیستم اعداد اعشاری را تشکیل داد. کشورهای مختلف به زبان های مختلف صحبت می کنند و می نویسند، اما یکسان هستند. در قرن پنجم قبل از میلاد. یونانی ها و مصری ها از ABAC برای شمارش استفاده می کردند، وسیله ای شبیه چرتکه روسی.

چرتکه یک کلمه یونانی است و به عنوان صفحه شمارش ترجمه شده است. ایده پشت طراحی آن داشتن یک میدان محاسباتی خاص است که در آن عناصر شمارش طبق قوانین خاصی جابه‌جا می‌شوند. در واقع، چرتکه در ابتدا تخته ای بود که با گرد و غبار یا ماسه پوشانده شده بود. می توانید روی آن خطوط بکشید و سنگریزه ها را حرکت دهید. در یونان باستان، چرتکه عمدتاً برای انجام معاملات پولی استفاده می شد. واحدهای پولی بزرگ در سمت چپ و مبلغ اندک در سمت راست شمارش می شد. شمارش در سیستم اعداد باینری-پنتاری انجام شد. در چنین تابلویی جمع و تفریق، اضافه کردن یا حذف سنگریزه ها و جابجایی آنها از دسته ای به دسته دیگر آسان بود.

با رسیدن به روم باستان، چرتکه از نظر ظاهری تغییر کرد. رومی ها شروع به ساختن آن از برنز، عاج یا شیشه های رنگی کردند. تخته دارای دو ردیف شکاف بود که استخوان ها در امتداد آنها حرکت می کردند. چرتکه به یک وسیله محاسبه واقعی تبدیل شد که امکان نمایش حتی کسری را فراهم می کرد و بسیار راحت تر از دستگاه یونانی بود. رومی ها این دستگاه را calculare - "سنگریزه" می نامیدند. این جایی است که فعل لاتین calculare از آن آمده است - "محاسبه کردن" و از آن کلمه روسی "calculator" آمده است.

پس از سقوط امپراتوری روم، در علم و فرهنگ افت کرد و چرتکه برای مدتی تعطیل شد. تنها در قرن دهم دوباره احیا شد و در سراسر اروپا گسترش یافت. چرتکه توسط بازرگانان، صرافان و صنعتگران استفاده می شد. حتی شش قرن بعد، چرتکه یک ابزار ضروری برای انجام محاسبات باقی ماند.

طبیعتاً در چنین مدت زمان طولانی چرتکه ظاهر خود را تغییر داد و در قرن های XLL-XLLL شکل به اصطلاح شمارش روی خطوط و بین آنها را به دست آورد. این شکل شمارش در برخی از کشورهای اروپایی تا پایان قرن شانزدهم باقی ماند. و تنها پس از آن سرانجام جای خود را به محاسبات روی کاغذ داد.

در چین چرتکه از قرن چهارم قبل از میلاد شناخته شده است. میله های شمارش روی یک تخته مخصوص گذاشته شد. به تدریج آنها با تراشه های چند رنگ جایگزین شدند و در قرن پنجم چرتکه چینی - suan-pan - ظاهر شد. آنها یک قاب بودند با دو ردیف دانه که روی شاخه ها قرار داشتند. روی هر شاخه هفت عدد بود. از چین، سوان پان به ژاپن آمد. این اتفاق در قرن 15 رخ داد و دستگاه "سوروبان" نامیده شد.

در روسیه، چرتکه همزمان با ژاپن ظاهر شد. اما چرتکه روسی به طور مستقل اختراع شد، همانطور که عوامل زیر نشان می دهد. اولا، چرتکه روسی با چینی بسیار متفاوت است. ثانیاً این اختراع تاریخ خاص خود را دارد.

"شمارش با تاس" در روسیه رایج بود. نزدیک به خط شماری اروپایی بود، اما کاتبان به جای نشانه از دانه های میوه استفاده می کردند. در XVL چرتکه تخته ای ظاهر شد، اولین نسخه چرتکه روسی. چنین گزارش هایی اکنون در موزه تاریخی مسکو نگهداری می شود.

چرتکه برای تقریبا 300 سال در روسیه مورد استفاده قرار گرفت و تنها با ماشین حساب های جیبی ارزان جایگزین شد.

اولین دستگاه خودکار جهان که می‌توانست جمع‌بندی را انجام دهد، بر اساس یک ساعت مکانیکی ساخته شد و در سال 1623 توسط ویلهلم شیکارد، استاد گروه زبان‌های شرقی در یکی از دانشگاه‌های آلمان ساخته شد. اما قطعاً بلز پاسکال، گادفرید لایب‌نیتس و چارلز بابیج سهم ارزشمندی در توسعه دستگاه‌هایی داشتند که به انجام محاسبات کمک می‌کنند.

در سال 1642، یکی از بزرگترین دانشمندان تاریخ بشر، ریاضیدان، فیزیکدان، فیلسوف و الهیات فرانسوی بلز پاسکال، یک دستگاه مکانیکی برای جمع و تفریق اعداد - ARITHMOMETER - اختراع و ساخت. ? به نظر شما اولین ماشین افزودن در تاریخ از چه ماده ای ساخته شده است؟ (درخت).

ایده اصلی برای طراحی ماشین آینده شکل گرفت - انتقال خودکار تخلیه. "هر چرخ ... از یک دسته خاص، با ده رقم حسابی حرکت می کند، چرخ بعدی را تنها با یک رقم حرکت می کند" - این فرمول اختراع اولویت بلز پاسکال را در اختراع ثابت کرد و حق او را برای تولید و فروش خودرو تضمین کرد.

دستگاه پاسکال اعداد را بر روی دیسک های ویژه - چرخ ها اضافه کرد. ارقام اعشاری یک عدد پنج رقمی با چرخاندن دیسک هایی که تقسیمات دیجیتالی روی آنها مشخص شده بود، مشخص شد. نتیجه در پنجره ها خوانده شد. دیسک ها دارای یک دندان دراز بودند که امکان انتقال به رتبه بعدی را فراهم می کرد.

اعداد اولیه با چرخاندن چرخ‌های صفحه، چرخاندن دسته، چرخ دنده‌ها و غلتک‌های مختلف را به حرکت در می‌آوردند و در نتیجه چرخ‌های ویژه با اعداد نتیجه جمع یا تفریق را نشان می‌دادند.

پاسکال یکی از بزرگترین نابغه های بشریت بود. او یک ریاضیدان، فیزیکدان، مکانیک، مخترع و نویسنده بود. قضایای ریاضیات و قوانین فیزیک نام او را دارند. در فیزیک یک واحد اندازه گیری فشار به نام پاسکال وجود دارد. در علوم کامپیوتر، یکی از محبوب ترین زبان های برنامه نویسی نام او را یدک می کشد.

در سال 1673، گوتفرید ویلهلم لایبنیتس، ریاضی‌دان و فیلسوف آلمانی، ماشین جمع‌کننده‌ای را اختراع و ساخت که نه تنها می‌توانست اعداد را جمع و تفریق کند، بلکه ضرب و تقسیم کند. کمیاب بودن و بدوی بودن اولین کامپیوترها مانع از آن نشد که پاسکال و لایب نیتس ایده های جالبی در مورد نقش فناوری رایانه در آینده بیان کنند. لایب نیتس در مورد ماشین هایی نوشت که نه تنها با اعداد، بلکه با کلمات، مفاهیم، ​​فرمول ها کار می کنند و می توانند عملیات منطقی را انجام دهند. این ایده برای اکثر معاصران لایب نیتس پوچ به نظر می رسید. در قرن هجدهم، نظرات لایب نیتس توسط طنزپرداز بزرگ انگلیسی جی. سوئیفت، نویسنده رمان معروف سفرهای گالیور مورد تمسخر قرار گرفت.

تنها در قرن بیستم اهمیت ایده های پاسکال و لایب نیتس روشن شد.

همراه با دستگاه‌های محاسباتی، مکانیسم‌هایی برای عملکرد خودکار مطابق با یک برنامه تنظیم شده (جوک‌باکس، ساعت‌های ضربه‌گیر، دستگاه‌های بافندگی ژاکارد) نیز توسعه یافتند.

در آغاز قرن نوزدهم، چارلز بابیج، ریاضیدان انگلیسی، که به جمع آوری جداول برای ناوبری مشغول بود، پروژه ای از یک موتور محاسباتی "تحلیلی" را توسعه داد که بر اساس اصل کنترل برنامه (PCU) بود. اندیشه نوآورانه بابیج توسط شاگردش آدا لاولیس، دختر جورج بایرون شاعر - که اولین برنامه نویس جهان شد - انتخاب و توسعه یافت. اما اجرای عملی پروژه بابیج به دلیل توسعه ناکافی صنعت و فناوری غیرممکن بود.

عناصر اصلی ماشین بابیج که در یک کامپیوتر مدرن وجود دارد:

1. انبار دستگاهی است که اعداد اولیه و نتایج میانی در آن ذخیره می شود. در یک کامپیوتر مدرن این حافظه است.
2. Factory یک دستگاه حسابی است که در آن عملیات بر روی اعداد گرفته شده از انبار انجام می شود. در یک کامپیوتر مدرن این پردازنده است.
3. بلوک های ورودی داده منبع - دستگاه ورودی.
4. نتایج چاپ - دستگاه خروجی.

معماری دستگاه عملاً با معماری رایانه های مدرن مطابقت دارد و دستوراتی که موتور تحلیلی اجرا می کند اساساً شامل تمام دستورات پردازنده می شود.

یک واقعیت جالب تاریخی این است که اولین برنامه برای موتور تحلیلی توسط آدا آگوستا لاولیس، دختر شاعر بزرگ انگلیسی جورج بایرون نوشته شده است. این بابیج بود که او را با ایده ایجاد یک ماشین محاسباتی آلوده کرد.

ایده برنامه‌ریزی دستگاه‌های مکانیکی با استفاده از کارت پانچ برای اولین بار در سال 1804 در یک ماشین بافندگی اجرا شد. آنها برای اولین بار توسط طراحان بافندگی مورد استفاده قرار گرفتند. ژوزف ماری ژاکارد بافنده لندنی در این امر موفق شد. در سال 1801، او یک ماشین بافندگی خودکار ایجاد کرد که توسط کارت های پانچ کنترل می شد.

نخ با هر ضربه شاتل بالا می رفت یا می افتاد، بسته به اینکه سوراخی وجود داشته باشد یا نه. نخ عرضی بسته به برنامه روی کارت پانچ شده می تواند دور هر یک از ضلع های طولی بچرخد و در نتیجه الگوی پیچیده ای از رشته های در هم تنیده ایجاد کند. به این بافته «ژاکارد» می گویند و یکی از پیچیده ترین و پیچیده ترین بافته ها به شمار می رود. این ماشین بافندگی برنامه محور اولین دستگاه صنعتی بود که به تولید انبوه رسید و یکی از پیشرفته ترین ماشین هایی است که بشر ساخته است.

ایده ضبط یک برنامه روی کارت پانچ نیز به ذهن اولین برنامه نویس، آدا آگوستا لاولیس رسید. این او بود که استفاده از کارت های سوراخ دار را در موتور تحلیلی بابیج پیشنهاد کرد. به ویژه در یکی از نامه های خود نوشت: «موتور تحلیلی الگوهای جبری را به همان شیوه ای می بافد که ماشین بافندگی رنگ ها و برگ ها را بازتولید می کند».

هرمان هولریث همچنین از کارت های پانچ شده در دستگاه خود برای ضبط و پردازش اطلاعات استفاده می کرد. کارت پانچ نیز در کامپیوترهای نسل اول استفاده می شد.

تا دهه 40 قرن بیستم، فناوری رایانه با اضافه کردن ماشین‌ها نشان داده می‌شد که از مکانیکی به الکتریکی تبدیل شد، جایی که رله‌های الکترومغناطیسی چندین ثانیه را صرف ضرب اعداد می‌کردند، که دقیقاً بر اساس همان اصول ماشین‌های جمع پاسکال و لایب‌نیتس کار می‌کردند. علاوه بر این، آنها بسیار غیر قابل اعتماد بودند و اغلب شکسته می شدند. جالب است که زمانی علت خرابی یک دستگاه اضافه کننده برقی، پروانه گیر کرده در یک رله، در انگلیسی "moth, beetle" - اشکال بود، از این رو مفهوم "اشکال" به عنوان یک نقص در یک کامپیوتر است.

هرمان هولریثدر 29 فوریه 1860 در شهر بوفالو آمریکا در خانواده ای از مهاجران آلمانی به دنیا آمد. هرمان به راحتی وارد ریاضیات و علوم طبیعی شد و در سن 15 سالگی وارد مدرسه معادن در دانشگاه کلمبیا شد. استادی در همان دانشگاه توجه این جوان توانمند را جلب کرد و پس از پایان تحصیلات از مدرسه به اداره سرشماری کشور که ریاست آن را بر عهده داشت دعوت کرد. سرشماری نفوس هر ده سال یکبار انجام می شد. جمعیت دائما در حال افزایش بود و تعداد آن در ایالات متحده در آن زمان حدود 50 میلیون نفر بود. پر کردن کارت برای هر فرد به صورت دستی و سپس محاسبه و پردازش نتایج تقریبا غیرممکن بود. این روند چندین سال و تقریباً تا سرشماری بعدی به طول انجامید. باید راهی برای برون رفت از این وضعیت پیدا کرد. هرمان هولریث ایده مکانیزه کردن این فرآیند را از دکتر جان بیلینگز، که ریاست بخش داده های تلفیقی را بر عهده داشت، گرفت. او پیشنهاد کرد از کارت های پانچ برای ثبت اطلاعات استفاده شود. هولریت اسم ماشینش را گذاشت جدول نویسو در 1887 سالی که در بالتیمور آزمایش شد. نتایج مثبت بود و آزمایش در سنت لوئیس تکرار شد. افزایش زمانی تقریباً ده برابر شد. دولت ایالات متحده بلافاصله قراردادی را با Hollerith برای تهیه جدول نویس منعقد کرد و قبلاً در سال 1890 سرشماری با استفاده از ماشین آلات انجام شد. پردازش نتایج کمتر از دو سال طول کشید و 5 میلیون دلار صرفه جویی شد. سیستم هولریث نه تنها سرعت بالایی را ارائه می کرد، بلکه امکان مقایسه داده های آماری بر روی پارامترهای مختلف را نیز فراهم می کرد. Hollerith یک کلید منگنه مناسب ایجاد کرد که به شما امکان می دهد حدود 100 سوراخ در دقیقه را به طور همزمان روی چندین کارت پانچ کنید و روش های تغذیه و مرتب سازی کارت های پانچ شده را خودکار می کند. مرتب سازی توسط دستگاهی به شکل مجموعه ای از جعبه ها با درب انجام شد. کارت های پانچ شده در امتداد نوعی تسمه نقاله حرکت می کردند. در یک طرف کارت پین های خواندن روی فنرها وجود داشت، در طرف دیگر یک مخزن جیوه وجود داشت. هنگامی که پین ​​به سوراخ کارت پانچ شده افتاد، به لطف جیوه در طرف دیگر، یک مدار الکتریکی را بست. درب جعبه مربوطه باز شد و یک کارت پانچ داخل آن افتاد. جدول نویس برای سرشماری جمعیت در چندین کشور استفاده شد.

در سال 1896، هرم هولریث شرکت ماشین‌های جدول‌بندی (TMC) را تأسیس کرد و ماشین‌های او در همه جا - هم در شرکت‌های بزرگ صنعتی و هم در شرکت‌های معمولی - استفاده می‌شد. و در سال 1900 از جدول نویس برای سرشماری استفاده شد. نام شرکت را به IBM (ماشین های تجاری بین المللی) تغییر می دهد.

4. نسل های کامپیوتر

(در همان زمان در نوت بوک ها و جدول "نسل های کامپیوتر (کامپیوتر)" یادداشت می کنیم)

منتولید کامپیوتر:در دهه 30 قرن بیستم، پیشرفت و انقلابی اساسی در توسعه فیزیک رخ داد. در رایانه ها دیگر از چرخ، غلطک و رله استفاده نمی کردند، بلکه از لوله های خلاء استفاده می کردند. انتقال از عناصر الکترومکانیکی به عناصر الکترونیکی بلافاصله سرعت ماشین ها را صدها برابر افزایش داد. اولین کامپیوتر عامل در ایالات متحده آمریکا در سال 1945 در دانشگاه پنسیلوانیا توسط دانشمندان Eckert و Mauchly ساخته شد و ENIAC نام داشت. این دستگاه به دستور وزارت دفاع آمریکا برای سیستم های دفاع هوایی و کنترل خودکار ساخته شده است. برای محاسبه صحیح مسیر و سرعت پرتابه برای اصابت به هدف هوایی، لازم بود سیستمی متشکل از 6 معادله دیفرانسیل حل شود. اولین کامپیوتر قرار بود این مشکل را حل کند. اولین کامپیوتر دو طبقه از یک ساختمان را اشغال می کرد، 30 تن وزن داشت و شامل ده ها هزار لوله الکترونیکی بود که با سیم به هم متصل می شدند، طول کل آن 10 هزار کیلومتر بود. هنگامی که کامپیوتر ENIAC کار می کرد، برق شهر قطع شد، برق زیادی توسط این دستگاه مصرف شد، لوله های الکترونیکی به سرعت بیش از حد گرم شدند و از کار افتادند. گروه کاملی از دانش‌آموزان کاری جز جست‌وجوی مداوم و تعویض لامپ‌های سوخته انجام ندادند.

در اتحاد جماهیر شوروی، بنیانگذار فناوری رایانه سرگئی الکسیویچ لبدف بود که MESM (ماشین محاسبه کوچک) را در سال 1951 (کیف) و BESM (ESM پرسرعت) - 1952، مسکو ایجاد کرد.

IIنسل:در سال 1948، دانشمند آمریکایی، والتر برایتن، ترانزیستور را اختراع کرد، وسیله ای نیمه هادی که جایگزین لوله های رادیویی شد. ترانزیستور بسیار کوچکتر از یک لوله رادیویی بود، قابل اعتمادتر بود و برق بسیار کمتری مصرف می کرد و به تنهایی جایگزین 40 لوله خلاء شد. رایانه ها از نظر اندازه کوچکتر و بسیار ارزان تر شده اند، سرعت آنها به چند صد کار در ثانیه رسیده است. حالا کامپیوترها به اندازه یک یخچال بودند و موسسات علمی و فنی می توانستند خریداری کنند و از آن استفاده کنند. در آن زمان، اتحاد جماهیر شوروی همگام با زمانه بود و کامپیوترهای کلاس جهانی BESM-6 را تولید کرد.

IIIنسل:نیمه دوم قرن بیستم با پیشرفت سریع علم و فناوری به ویژه فیزیک نیمه هادی ها مشخص می شود و از سال 1964 ترانزیستورها روی ریزمدارهای ساخته شده بر روی سطوح کریستال ها قرار گرفتند. این امکان غلبه بر سد میلیونی عملکرد را فراهم کرد.

IVنسل:از سال 1980، دانشمندان یاد گرفتند که چندین مدار مجتمع را روی یک تراشه قرار دهند. کریستال آی سی کوچکتر و نازکتر از یک لنز تماسی است. عملکرد رایانه های مدرن به صدها میلیون عملیات در ثانیه می رسد.

در سال 1977، اولین رایانه شخصی (کامپیوتر شخصی) اپل مکینتاش ظاهر شد. از سال 1981، IBM (ماشین کسب و کار بین المللی) به رهبر تولید رایانه شخصی تبدیل شده است. و خود را به عنوان یک شرکت قابل اعتماد و مورد اعتماد اکثر بازرگانان در ایالات متحده تثبیت کرده است. اما این تنها دلیل محبوبیت رایانه های شخصی IBM نسبت به رایانه های شخصی اپل مکینتاش نیست. رایانه های شخصی اپل مکینتاش یک "جعبه سیاه" برای کاربر بود - جدا کردن، ارتقاء رایانه یا اتصال دستگاه های جدید به رایانه غیرممکن بود، در حالی که رایانه های شخصی IBM به روی کاربر باز بود و بنابراین امکان مونتاژ رایانه شخصی مانند یک رایانه شخصی را فراهم می کرد. مجموعه ساخت و ساز کودکان، بنابراین اکثر کاربران رایانه های شخصی IBM را انتخاب کردند. اگرچه وقتی کلمه کامپیوتر را می شنویم به فکر یک رایانه شخصی می افتیم، اما وظایفی وجود دارد که حتی رایانه های شخصی مدرن نیز نمی توانند آنها را حل کنند، که فقط توسط ابر رایانه ها قابل انجام است که سرعت آنها به میلیاردها عملیات در ثانیه می رسد.

مدرسه علمی لبدف در نتایج خود با موفقیت با شرکت پیشرو آمریکایی IBM رقابت کرد. در میان دانشمندان جهان، معاصران لبدف، هیچ فردی وجود ندارد که مانند او چنین پتانسیل خلاقانه قدرتمندی داشته باشد تا با فعالیت علمی خود دوره ای از ایجاد اولین کامپیوترهای لوله ای تا ابرکامپیوترهای پرسرعت را پوشش دهد. هنگامی که دانشمند آمریکایی نوربرت وینر، که او را "نخستین پیامبر سایبری" می نامند، در سال 1960 به اتحاد جماهیر شوروی وارد شد، خاطرنشان کرد: "آنها از نظر تجهیزات کمی از ما عقب هستند، اما در تئوری اتوماسیون بسیار جلوتر از ما هستند." متأسفانه، در دهه 60، علم سایبرنتیک به عنوان یک "علم شبه بورژوایی" مورد آزار و اذیت قرار گرفت، دانشمندان سایبرنتیک به زندان افتادند، به همین دلیل بود که الکترونیک شوروی به طور قابل توجهی از محصولات خارجی عقب ماند. اگرچه ایجاد رایانه های جدید غیرممکن شد، اما هیچ کس نتوانست دانشمندان را از تفکر باز دارد. بنابراین، دانشمندان روسی ما هنوز در زمینه تئوری اتوماسیون از اندیشه علمی جهان جلوتر هستند.

برای توسعه برنامه های کامپیوتری، زبان های برنامه نویسی مختلفی (زبان های الگوریتمی) ایجاد شد. FORTRAN FORTRAN - فرمول ترجمه شده - اولین زبان، ایجاد شده در سال 1956 توسط J. Backus. در سال 1961، بیسیک بیسیک (کد شروع نمادین همه منظوره مبتدیان) ظاهر شد - T. Kurtz، J. Kemeny.در سال 1971، استاد دانشگاه زوریخ، نیکلاس ویرث، زبان پاسکال را ایجاد کرد که نام آن را به نام دانشمند بلز پاسکال نامید. زبان‌های دیگری نیز ساخته شدند: Ada، Algol، Cobol، C، Prolog، Fred، Logo، Lisp و غیره ساخت برنامه، به عنوان مثال زبان C، C+ و سیستم برنامه نویسی دلفی، حتی BASIC که تغییر کرده است، ساختار و تطبیق پذیری خود را از پاسکال به عاریت گرفته است. در کلاس یازدهم، ما زبان پاسکال را مطالعه می کنیم و یاد می گیریم که چگونه برنامه هایی برای حل مسائل با فرمول ها، برای پردازش متن ایجاد کنیم، نقاشی بکشیم و نقاشی های متحرک ایجاد کنیم.

ابر رایانه ها

5. آینده محاسبات

• مزایای هوش مصنوعی (AI):
• کامپیوترهای مولکولی
• کامپیوترهای زیستی
• کامپیوترهای نوری
• کامپیوترهای کوانتومی

6. تلفیق دانش جدید

امکان ادغام مطالب جدید با استفاده از یک آزمون در ارائه چند رسانه ای برای درس وجود دارد: بخش "خود را بیازمایید" در هر قسمت از ارائه: "پیشینه رایانه ها" ، "نسل های کامپیوتر" ، "گالری دانشمندان".

تست دانش در مورد این موضوع با استفاده از آزمون های "تاریخ علوم کامپیوتر" امکان پذیر است ( پیوست 1) در 4 نسخه و یک تست در مورد دانشمندان "انفورماتیک در افراد" ضمیمه 2)

7. جمع بندی درس

بررسی جداول تکمیل شده ( پیوست 3)

8. تکالیف

• سخنرانی در دفترچه برای ارائه، جداول "پیش تاریخ کامپیوترها"، "نسل های کامپیوتر"
• تهیه پیامی در مورد نسل پنجم کامپیوترها (آینده کامپیوترها)

کامپیوتری که آنها ساختند هزار بار سریعتر از Mark-1 کار می کرد. اما مشخص شد که اکثر اوقات این کامپیوتر بیکار بوده است، زیرا برای تنظیم روش محاسبه (برنامه) در این کامپیوتر نیاز به اتصال سیم ها به روش مورد نیاز برای چندین ساعت یا حتی چندین روز است. و خود محاسبه می تواند تنها چند دقیقه یا حتی چند ثانیه طول بکشد.

برای ساده سازی و سرعت بخشیدن به فرآیند تنظیم برنامه ها، Mauchly و Eckert شروع به طراحی رایانه جدیدی کردند که بتواند برنامه را در حافظه خود ذخیره کند. در سال 1945، جان فون نویمان، ریاضیدان معروف، برای کار آورده شد و گزارشی از این کامپیوتر تهیه کرد. این گزارش برای بسیاری از دانشمندان ارسال شد و به طور گسترده ای شناخته شد زیرا فون نویمان در آن به وضوح و به سادگی اصول کلی عملکرد رایانه ها، یعنی دستگاه های محاسباتی جهانی را فرموله کرد. و تا به امروز، اکثریت قریب به اتفاق رایانه ها مطابق با اصولی ساخته می شوند که جان فون نویمان در گزارش خود در سال 1945 بیان کرد. اولین کامپیوتری که اصول فون نویمان را در بر می گیرد در سال 1949 توسط محقق انگلیسی موریس ویلکس ساخته شد.

توسعه اولین ماشین سریال الکترونیکی UNIVAC (کامپیوتر اتوماتیک جهانی) در حدود سال 1947 توسط Eckert و Mauchli آغاز شد که در دسامبر همان سال شرکت ECKERT-MAUCHLI را تأسیس کردند. اولین مدل ماشین (UNIVAC-1) برای اداره سرشماری ایالات متحده ساخته شد و در بهار 1951 مورد بهره برداری قرار گرفت. کامپیوتر همزمان و متوالی UNIVAC-1 بر اساس کامپیوترهای ENIAC و EDVAC ایجاد شد. این دستگاه با فرکانس ساعت 2.25 مگاهرتز کار می کرد و حاوی حدود 5000 لوله خلاء بود. دستگاه ذخیره سازی داخلی با ظرفیت 1000 عدد اعشاری 12 بیتی بر روی 100 خط تاخیر جیوه پیاده سازی شد.

به زودی پس از راه اندازی دستگاه UNIVAC-1، توسعه دهندگان آن به ایده برنامه نویسی خودکار آمدند. این به این نتیجه رسید که اطمینان حاصل شود که خود ماشین می تواند دنباله ای از دستورات مورد نیاز برای حل یک مشکل را آماده کند.

یک عامل محدود کننده قوی در کار طراحان کامپیوتر در اوایل دهه 1950، کمبود حافظه پرسرعت بود. به گفته یکی از پیشگامان محاسبات، D. Eckert، "معماری یک ماشین توسط حافظه تعیین می شود." محققان تلاش‌های خود را بر روی ویژگی‌های حافظه حلقه‌های فریتی که بر روی ماتریس‌های سیمی رشته‌اند، متمرکز کردند.

در سال 1951، J. Forrester مقاله ای در مورد استفاده از هسته های مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات دیجیتال منتشر کرد. ماشین Whirlwind-1 اولین دستگاهی بود که از حافظه هسته مغناطیسی استفاده کرد. این شامل 2 مکعب 32 x 32 x 17 با هسته‌هایی بود که ذخیره‌سازی 2048 کلمه را برای اعداد باینری 16 بیتی با یک بیت برابری فراهم می‌کرد.

به زودی، IBM در توسعه کامپیوترهای الکترونیکی شرکت کرد. در سال 1952 اولین کامپیوتر الکترونیکی صنعتی خود را به نام IBM 701 منتشر کرد که یک کامپیوتر موازی همزمان حاوی 4000 لوله خلاء و 12000 دیود ژرمانیومی بود. نسخه بهبودیافته دستگاه IBM 704 با سرعت بالا متمایز بود، از ثبت شاخص استفاده می کرد و داده ها را به صورت ممیز شناور نشان می داد.

IBM 704
بعد از کامپیوتر 704 آی بی ام، آی بی ام 709 عرضه شد که از نظر معماری به ماشین های نسل دوم و سوم نزدیک بود. در این ماشین برای اولین بار از آدرس دهی غیر مستقیم استفاده شد و کانال های I/O برای اولین بار ظاهر شدند.

در سال 1956، IBM سرهای مغناطیسی شناور را روی یک بالشتک هوا توسعه داد. اختراع آنها امکان ایجاد نوع جدیدی از حافظه - دستگاه های ذخیره سازی دیسک (SD) را فراهم کرد که اهمیت آن در دهه های بعدی توسعه فناوری رایانه کاملاً قدردانی شد. اولین دستگاه های ذخیره سازی دیسک در ماشین های IBM 305 و RAMAC ظاهر شدند. دومی دارای بسته ای متشکل از 50 دیسک فلزی با پوشش مغناطیسی بود که با سرعت 12000 دور در دقیقه می چرخید. سطح دیسک شامل 100 آهنگ برای ضبط داده ها بود که هر کدام شامل 10000 کاراکتر بود.

پس از اولین کامپیوتر تولیدی UNIVAC-1، Remington-Rand در سال 1952 کامپیوتر UNIVAC-1103 را منتشر کرد که 50 برابر سریعتر کار می کرد. بعدها برای اولین بار از وقفه های نرم افزاری در کامپیوتر UNIVAC-1103 استفاده شد.

کارمندان Rernington-Rand از شکل جبری الگوریتم های نوشتن به نام "کد کوتاه" استفاده کردند (اولین مفسر که در سال 1949 توسط جان ماچلی ایجاد شد). علاوه بر این، لازم است به افسر نیروی دریایی ایالات متحده و رئیس تیم برنامه نویسی، سپس کاپیتان (بعدها تنها دریاسالار زن در نیروی دریایی) گریس هاپر، که اولین برنامه کامپایلر را توسعه داد، توجه داشت. به هر حال، اصطلاح "کامپایلر" برای اولین بار توسط G. Hopper در سال 1951 معرفی شد. این برنامه کامپایل، کل برنامه را به زبان ماشین ترجمه کرد، که به شکل جبری مناسب برای پردازش نوشته شده بود. G. Hopper همچنین نویسنده اصطلاح "اشکال" است که برای رایانه ها به کار می رود. یک بار، یک سوسک (به انگلیسی - اشکال) از طریق یک پنجره باز به آزمایشگاه پرواز کرد، که با نشستن روی مخاطبین، آنها را کوتاه کرد و باعث نقص جدی در عملکرد دستگاه شد. سوسک سوخته به سیاهه اداری چسبانده شد، جایی که خرابی های مختلفی در آن ثبت شد. به این ترتیب اولین باگ در کامپیوترها ثبت شد.

IBM اولین گام ها را در زمینه اتوماسیون برنامه نویسی با ایجاد "سیستم کدگذاری سریع" برای ماشین IBM 701 در سال 1953 برداشت. در اتحاد جماهیر شوروی، A. A. Lyapunov یکی از اولین زبان های برنامه نویسی را پیشنهاد کرد. در سال 1957، گروهی به سرپرستی D. Backus کار بر روی اولین زبان برنامه نویسی سطح بالا را به پایان رساندند که بعداً معروف شد به نام FORTRAN. این زبان که برای اولین بار در رایانه IBM 704 پیاده سازی شد، به گسترش دامنه رایانه ها کمک کرد.

الکسی آندریویچ لیاپانوف
در بریتانیای کبیر در ژوئیه 1951، در کنفرانسی در دانشگاه منچستر، ام. ویلکس گزارشی با عنوان «بهترین روش برای طراحی ماشین خودکار» ارائه کرد که به یک کار پیشگام در زمینه مبانی ریزبرنامه‌نویسی تبدیل شد. روشی که او برای طراحی دستگاه های کنترلی پیشنهاد کرد کاربرد گسترده ای پیدا کرده است.

ام. ویلکس در سال 1957 هنگام ایجاد ماشین EDSAC-2 به ایده خود در مورد ریزبرنامه‌نویسی پی برد. در سال 1951، ام. ویلکس، همراه با دی. ویلر و اس. گیل، اولین کتاب درسی برنامه نویسی را با عنوان «تلفیق برنامه ها برای ماشین های محاسباتی الکترونیکی» نوشتند.

در سال 1956، Ferranti کامپیوتر Pegasus را منتشر کرد که برای اولین بار مفهوم ثبات های عمومی (GPR) را پیاده سازی کرد. با ظهور RON، تمایز بین رجیسترهای شاخص و انباشته‌کننده‌ها حذف شد و برنامه‌نویس نه یک، بلکه چندین رجیستر انباشته‌کننده در اختیار داشت.

ظهور رایانه های شخصی

موفقیت Altair-8800 بسیاری از شرکت ها را مجبور به تولید رایانه های شخصی نیز کرد. کامپیوترهای شخصی به طور کامل با یک صفحه کلید و مانیتور فروخته می شدند که تقاضا برای آنها به ده ها و سپس صدها هزار واحد در سال می رسید. چندین مجله اختصاص داده شده به رایانه های شخصی ظاهر شد. رشد در فروش توسط برنامه های مفید متعدد با اهمیت عملی بسیار تسهیل شد. برنامه های توزیع شده تجاری نیز ظاهر شدند، برای مثال برنامه ویرایش متن WordStar و پردازنده صفحه گسترده VisiCalc (به ترتیب 1978 و 1979). اینها و بسیاری از برنامه های دیگر خرید رایانه های شخصی را برای تجارت بسیار سودآور کردند: با کمک آنها انجام محاسبات حسابداری، تهیه اسناد و غیره امکان پذیر شد. استفاده از رایانه های بزرگ برای این اهداف بسیار گران بود.

در اواخر دهه 1970، گسترش رایانه های شخصی حتی به کاهش جزئی تقاضا برای رایانه های بزرگ و رایانه های کوچک (مینی رایانه ها) منجر شد. این موضوع نگرانی جدی برای IBM، شرکت پیشرو در تولید رایانه های بزرگ، شد و در سال 1979 IBM تصمیم گرفت تا قدرت خود را در بازار رایانه های شخصی امتحان کند. با این حال، مدیریت شرکت اهمیت آینده این بازار را دست کم گرفت و ایجاد یک رایانه شخصی را فقط یک آزمایش کوچک دانست - چیزی شبیه به یکی از ده ها کار انجام شده در شرکت برای ایجاد تجهیزات جدید. برای اینکه هزینه زیادی برای این آزمایش خرج نشود، مدیریت شرکت به واحد مسئول این پروژه آزادی بی سابقه ای در شرکت داد. به ویژه، به او اجازه داده شد که کامپیوتر شخصی را از ابتدا طراحی نکند، بلکه از بلوک های ساخته شده توسط شرکت های دیگر استفاده کند. و این واحد از فرصت داده شده نهایت استفاده را برد.

آخرین ریزپردازنده 16 بیتی Intel-8088 در آن زمان به عنوان ریزپردازنده اصلی رایانه انتخاب شد. استفاده از آن باعث شد تا قابلیت های بالقوه رایانه به میزان قابل توجهی افزایش یابد، زیرا ریزپردازنده جدید اجازه کار با 1 مگابایت حافظه را می داد و تمام رایانه های موجود در آن زمان به 64 کیلوبایت محدود بودند.

در آگوست 1981 کامپیوتر جدیدی به نام IBM PC به طور رسمی به عموم معرفی شد و اندکی پس از آن محبوبیت زیادی در بین کاربران پیدا کرد. چند سال بعد، رایانه شخصی آی‌بی‌ام جایگاهی پیشرو در بازار گرفت و جایگزین مدل‌های رایانه‌ای 8 بیتی شد.

IBM PC
راز محبوبیت رایانه شخصی آی‌بی‌ام این است که آی‌بی‌ام رایانه‌اش را یک دستگاه تک تکه نکرده و از طراحی آن با پتنت محافظت نکرده است. در عوض، او کامپیوتر را از قطعاتی که به طور مستقل ساخته شده بودند مونتاژ کرد و مشخصات آن قطعات و نحوه اتصال آنها را مخفی نگه نداشت. در مقابل، اصول طراحی رایانه شخصی IBM در دسترس همگان بود. این رویکرد که اصل معماری باز نامیده می شود، کامپیوتر IBM را به موفقیت خیره کننده ای تبدیل کرد، اگرچه مانع از به اشتراک گذاشتن مزایای موفقیت آی بی ام شد. در اینجا توضیح می دهیم که چگونه باز بودن معماری PC IBM بر توسعه رایانه های شخصی تأثیر گذاشته است.

وعده و محبوبیت کامپیوتر IBM باعث شد تا تولید قطعات مختلف و دستگاه های اضافی برای کامپیوتر IBM بسیار جذاب باشد. رقابت بین تولیدکنندگان منجر به ارزان‌تر شدن قطعات و دستگاه‌ها شده است. خیلی زود، بسیاری از شرکت‌ها به نقش تولیدکنندگان قطعات رایانه‌های شخصی IBM بسنده کردند و شروع به مونتاژ رایانه‌های خود سازگار با رایانه شخصی IBM کردند. از آنجایی که این شرکت ها نیازی به تحمل هزینه های هنگفت IBM برای تحقیق و حفظ ساختار یک شرکت بزرگ نداشتند، توانستند رایانه های خود را بسیار ارزان تر (گاهی 2-3 برابر) نسبت به رایانه های مشابه IBM بفروشند.

کامپیوترهای سازگار با IBM PC در ابتدا با تحقیر "کلون" نامیده می شدند، اما این نام مستعار مورد توجه قرار نگرفت، زیرا بسیاری از سازندگان کامپیوترهای سازگار با IBM PC شروع به پیاده سازی پیشرفت های فنی سریعتر از خود IBM کردند. کاربران توانستند به طور مستقل رایانه های خود را ارتقا دهند و آنها را به دستگاه های اضافی از صدها سازنده مختلف مجهز کنند.

کامپیوترهای شخصی آینده

رایانه شخصی از نظر اندازه کوچک خواهد بود و قدرت ابررایانه های مدرن را خواهد داشت. رایانه شخصی به مخزن اطلاعاتی تبدیل خواهد شد که تمام جنبه های زندگی روزمره ما را پوشش می دهد و به شبکه های الکتریکی گره نمی خورد. این رایانه شخصی به لطف یک اسکنر بیومتریک که صاحب آن را با اثر انگشت تشخیص می دهد در برابر دزدان محافظت می شود.

راه اصلی ارتباط با کامپیوتر صدا خواهد بود. رایانه رومیزی به یک "میله آب نبات" یا بهتر بگوییم به یک صفحه کامپیوتر غول پیکر تبدیل می شود - یک صفحه نمایش فوتونیک تعاملی. نیازی به کیبورد نیست، زیرا تمام اعمال را می توان با لمس انگشت انجام داد. اما برای کسانی که صفحه کلید را ترجیح می دهند، می توان صفحه کلید مجازی را در هر زمانی روی صفحه ایجاد کرد و زمانی که دیگر به آن نیازی نداشت، آن را حذف کرد.

کامپیوتر به سیستم عامل خانه تبدیل می شود و خانه شروع به پاسخگویی به نیازهای صاحب خانه می کند، ترجیحات او را می داند (ساعت 7 قهوه درست می کند، موسیقی مورد علاقه او را پخش می کند، برنامه تلویزیونی مورد نظر را ضبط می کند، دما را تنظیم می کند و رطوبت و غیره)

اندازه صفحه نمایش هیچ نقشی در رایانه های آینده نخواهد داشت. می تواند به بزرگی دسکتاپ شما یا کوچک باشد. نسخه‌های بزرگ‌تر صفحه‌نمایش‌های رایانه بر پایه کریستال‌های مایع برانگیخته فوتونیکی ساخته می‌شوند که مصرف انرژی بسیار کمتری نسبت به نمایشگرهای LCD امروزی خواهند داشت. رنگ ها زنده و تصاویر دقیق خواهند بود (نمایش پلاسما امکان پذیر است). در واقع، مفهوم امروزی «قطعنامه» به شدت از بین خواهد رفت.

دستگاه ها و دستگاه های محاسباتی از دوران باستان تا امروز

مراحل اصلی توسعه فناوری رایانه عبارتند از: دستی - تا قرن 17، مکانیک - از اواسط قرن 17، الکترومکانیک - از دهه 90 قرن 19، الکترونیک - از دهه 40 قرن بیستم.

دوره دستی در طلوع تمدن بشری آغاز شد.

انسان در هر فعالیتی همواره وسایل، وسایل و ابزارهای متنوعی را اختراع و خلق کرده است تا بتواند توانایی های خود را گسترش دهد و کار را تسهیل کند.

با توسعه تجارت، نیاز به یک حساب کاربری ظاهر شد. قرن ها پیش، مردم برای انجام محاسبات مختلف ابتدا از انگشتان خود و سپس سنگریزه ها، چوب ها، گره ها و غیره استفاده کردند. اما با گذشت زمان، وظایف پیش روی او پیچیده‌تر شد و یافتن راه‌هایی، اختراع وسایلی که بتواند به او در حل این مشکلات کمک کند، ضروری شد.

یکی از اولین وسایل (قرن 5 قبل از میلاد) که محاسبات را تسهیل می کرد، تخته مخصوصی بود که بعدها چرتکه (از یونانی "تخته شمارش") نامیده شد. محاسبات روی آن با حرکت دادن استخوان ها یا سنگریزه ها در فرورفتگی تخته های ساخته شده از برنز، سنگ، عاج و غیره انجام می شد. در یونان، چرتکه در قرن پنجم قبل از میلاد وجود داشت. ه. یک شیار منطبق بر واحدها، دیگری به ده ها و غیره بود. اگر هنگام شمارش بیش از 10 سنگریزه در یک شیار جمع می شد، حذف می شد و یک سنگریزه به رقم بعدی اضافه می شد. رومی ها چرتکه را بهبود بخشیدند و از شیارها و سنگریزه ها به تخته های مرمری با شیارهای تراشیده و توپ های مرمری حرکت کردند. با کمک آن می توان ساده ترین عملیات ریاضی جمع و تفریق را انجام داد.

گونه چینی چرتکه - suanpan - در قرن ششم پس از میلاد ظاهر شد. سوروبان یک چرتکه ژاپنی است که از سوانپان چینی گرفته شده است که در قرن 15 تا 16 به ژاپن آورده شده است. قرن شانزدهم - چرتکه روسی با سیستم اعداد اعشاری در حال ایجاد است. آنها در طول قرن ها دستخوش تغییرات قابل توجهی شده اند، اما تا دهه 80 قرن بیستم همچنان مورد استفاده قرار می گیرند.

در آغاز قرن هفدهم، ریاضیدان اسکاتلندی جی. نپیر لگاریتمی را معرفی کرد که تأثیر انقلابی بر شمارش داشت. قانون اسلاید که او اختراع کرد پانزده سال پیش با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت و بیش از 360 سال در خدمت مهندسان بود. این بدون شک دستاورد ابزارهای محاسبات دستی عصر اتوماسیون است.

توسعه مکانیک در قرن هفدهم پیش نیازی برای ایجاد دستگاه ها و ابزارهای محاسباتی با استفاده از روش مکانیکی محاسبه شد. در میان دستگاه های مکانیکی، ماشین های جمع کننده (آنها می توانند اضافه و تفریق کنند)، یک دستگاه ضرب (آنها ضرب و تقسیم می شوند) وجود دارد، با گذشت زمان آنها در یک ماشین جمع شدند - یک ماشین جمع (آنها می توانند هر 4 عملیات حسابی را انجام دهند).

در خاطرات لئوناردو داوینچی ایتالیایی درخشان (1452-1519)، تعدادی از نقاشی ها قبلاً در زمان ما کشف شده بود که معلوم شد طرحی از یک رایانه جمع کننده روی چرخ دنده است که می تواند اعداد اعشاری 13 بیتی را اضافه کند. . در آن سال‌های دور، دانشمند درخشان احتمالاً تنها کسی روی زمین بود که نیاز به ایجاد دستگاه‌هایی برای تسهیل کار انجام محاسبات را درک کرد. با این حال، نیاز به این امر آنقدر ناچیز بود (یا بهتر است بگوییم اصلا وجود نداشت!) که تنها بیش از صد سال پس از مرگ لئوناردو داوینچی، یک اروپایی دیگر پیدا شد - دانشمند آلمانی ویلهلم شیکارد (1592-1636). ، که طبیعتاً خاطرات بزرگ ایتالیایی را نخواند - که راه حل خود را برای این مشکل پیشنهاد کرد. دلیلی که شیکارد را بر آن داشت تا یک ماشین محاسبه برای جمع و ضرب اعداد اعشاری شش رقمی بسازد، آشنایی او با ستاره شناس لهستانی جی. کپلر بود. شیکارد پس از آشنایی با کار منجم بزرگ، که عمدتاً مربوط به محاسبات بود، از ایده کمک به او در کار دشوار خود الهام گرفت. در نامه ای خطاب به او که در سال 1623 فرستاده شد، نقشه ای از ماشین می دهد و نحوه کار آن را می گوید.

یکی از اولین نمونه‌های این مکانیسم، «ساعت شمارش» ریاضی‌دان آلمانی ویلهلم شیکارد بود. در سال 1623، او ماشینی ساخت که به اولین ماشین حساب خودکار تبدیل شد. ماشین شیکارد می توانست اعداد شش رقمی را جمع و تفریق کند و زمانی که پر می شد زنگی را به صدا در آورد. متأسفانه تاریخ اطلاعاتی در مورد سرنوشت بعدی خودرو حفظ نکرده است.

اختراعات لئوناردو داوینچی و ویلهلم شیکارد فقط در زمان ما شناخته شد. آنها برای معاصران خود ناشناخته بودند.

معروف ترین کامپیوترهای اولیه، ماشین جمع بلز پاسکال بود که در سال 1642 مدل پاسکالینا را ساخت. ماشین جمع کردن اعداد هشت رقمی ب. پاسکال در 19 سالگی شروع به ایجاد پاسکالینا کرد و کار پدرش را مشاهده کرد که یک باجگیر بود و اغلب مجبور بود محاسبات طولانی و خسته کننده انجام دهد. و تنها هدفش کمک به او در کارش بود.

در سال 1673، ریاضیدان آلمانی لایبنیتس اولین حساب سنج را ایجاد کرد که به او اجازه داد هر چهار عمل حسابی را انجام دهد. V. Leibniz به یکی از دوستانش نوشت: «... ماشین من انجام ضرب و تقسیم بر روی اعداد عظیم را بدون توسل به جمع و تفریق ترتیبی می‌دهد. ماشین لایب نیتس در اکثر کشورهای اروپایی شناخته شده بود.

متعاقباً مشخص شد که این مدل در کشورهای مختلف توسط دانشمندان مختلف اصلاح شده است.

و از سال 1881 تولید سریال ماشین های افزودن سازماندهی شد که تا دهه شصت قرن بیستم برای محاسبات عملی استفاده می شد.

معروف ترین مدل تولید انبوه دستگاه افزودن فلیکس ساخت روسیه بود که در سال 1900 نام خود را دریافت کرد. در نمایشگاه بین المللی پاریس مدال طلا.

همچنین در دوره مکانیکی، پیشرفت‌های نظری ماشین‌های تحلیلی بابیج وجود دارد که به دلیل کمبود بودجه اجرا نشدند. تحولات نظری به سال های 1920-1971 برمی گردد. موتور تحلیلی قرار بود اولین ماشینی باشد که از اصل کنترل برنامه استفاده می کند و برای محاسبه هر الگوریتم در نظر گرفته شده بود، ورودی-خروجی با استفاده از کارت های پانچ برنامه ریزی شده بود، قرار بود روی یک موتور بخار کار کند. موتور تحلیلی شامل چهار بخش اصلی زیر بود: یک واحد ذخیره سازی برای داده های اولیه، میانی و حاصل (انبار - حافظه). واحد پردازش داده (آسیاب - دستگاه حسابی)؛ واحد کنترل توالی محاسبه (دستگاه کنترل)؛ بلوک برای وارد کردن داده های اولیه و نتایج چاپ (دستگاه های ورودی/خروجی)، که بعداً به عنوان نمونه اولیه برای ساختار تمام رایانه های مدرن عمل کرد. لیدی آدا لاولیس (دختر جورج بایرون شاعر انگلیسی) همزمان با این دانشمند انگلیسی کار می کرد. او اولین برنامه ها را برای دستگاه توسعه داد، ایده های زیادی را مطرح کرد و تعدادی از مفاهیم و اصطلاحات را معرفی کرد که تا به امروز باقی مانده اند. کنتس لاولیس را اولین برنامه نویس کامپیوتر می دانند و زبان برنامه نویسی ADA به نام او نامگذاری شده است. اگرچه این پروژه اجرا نشد، اما به طور گسترده ای شناخته شد و توسط دانشمندان بسیار مورد استقبال قرار گرفت. چارلز بابیج یک قرن جلوتر از زمان خود بود.

ادامه دارد…