Sejarah perkembangan komputer mekanik. Teknik Komputer. Dari kalkulator hingga komputer

Kuliah No. 10. SEJARAH PERKEMBANGAN TEKNIK KOMPUTER

1.1. TAHAP AWAL PENGEMBANGAN PERALATAN KOMPUTER

Kebutuhan untuk mengotomatisasi pemrosesan data, termasuk penghitungan, telah muncul sejak lama. Dipercaya bahwa secara historis alat hitung pertama dan, karenanya, alat hitung paling sederhana adalah sempoa, yang mengacu pada alat hitung genggam.

Upaya pertama yang kami lakukan untuk memecahkan masalah pembuatan mesin yang mampu menjumlahkan bilangan bulat multi-digit adalah sketsa perangkat penjumlahan 13-bit yang dikembangkan oleh Leonardo da Vinci sekitar tahun 1500.

Pada tahun 1642, Blaise Pascal menemukan alat yang secara mekanis melakukan penjumlahan angka. Setelah mengenal karya Pascal dan mempelajari mesin aritmatikanya, Gottfried Wilhelm Leibniz membuat perbaikan yang signifikan terhadapnya, dan pada tahun 1673 ia merancang sebuah aritmometer yang memungkinkan secara mekanis melakukan empat operasi aritmatika. Sejak abad ke-19, mesin penjumlahan telah tersebar luas dan digunakan. Mereka bahkan melakukan perhitungan yang sangat rumit, misalnya perhitungan tabel balistik untuk penembakan artileri. Ada profesi khusus - counter.

Meskipun ada kemajuan nyata dibandingkan dengan sempoa dan perangkat serupa untuk perhitungan manual, perangkat komputasi mekanis ini membutuhkan partisipasi manusia yang konstan selama proses perhitungan. Seseorang, yang melakukan perhitungan pada perangkat semacam itu, mengontrol sendiri operasinya dan menentukan urutan operasi yang dilakukan.

Impian para penemu teknologi komputer adalah menciptakan mesin hitung yang tanpa campur tangan manusia dapat melakukan perhitungan sesuai dengan program yang telah disusun sebelumnya.

Pada paruh pertama abad ke-19, matematikawan Inggris Charles Babbage mencoba menciptakan perangkat komputasi universal - Mesin analitik, yang seharusnya melakukan operasi aritmatika tanpa campur tangan manusia. Analytical Engine menggabungkan prinsip-prinsip yang menjadi dasar komputasi dan menyediakan semua komponen dasar yang terdapat pada komputer modern. Mesin Analitik Babbage terdiri dari bagian-bagian berikut:

1. "Pabrik" adalah perangkat tempat semua operasi pemrosesan semua jenis data (ALU) dilakukan.

2. "Kantor" adalah perangkat yang memastikan pengorganisasian pelaksanaan program pemrosesan data dan operasi terkoordinasi dari semua komponen mesin selama proses ini (CU).

3. “Gudang” adalah perangkat yang dirancang untuk menyimpan data awal, nilai perantara, dan hasil pemrosesan data (memori, atau sekadar memori).

4. Perangkat yang mampu mengubah data ke dalam bentuk yang dapat diakses oleh komputer (encoding). Perangkat masukan.

5. Perangkat yang mampu mengubah hasil pengolahan data ke dalam bentuk yang dapat dimengerti manusia. Perangkat keluaran.

Dalam versi final mesin, ia memiliki tiga perangkat input kartu berlubang yang digunakan untuk membaca program dan data yang akan diproses.

Babbage tidak dapat menyelesaikan pekerjaannya - ternyata terlalu sulit berdasarkan teknologi mekanik pada waktu itu. Namun, ia mengembangkan ide-ide dasar, dan pada tahun 1943 Howard Aiken dari Amerika, berdasarkan teknologi abad ke-20, relay elektromekanis– mampu membangun di salah satu perusahaan perusahaan IBM mobil seperti itu disebut "Mark-1". Elemen mekanis (roda hitung) digunakan untuk merepresentasikan angka, dan elemen elektromekanis digunakan untuk kontrol.

1.2. AWAL SEJARAH MODERN TEKNIK KOMPUTASI ELEKTRONIK

Sebuah revolusi sesungguhnya dalam komputasi telah terjadi sehubungan dengan penggunaan perangkat elektronik. Pengerjaannya dimulai pada akhir tahun 30-an secara bersamaan di Amerika Serikat, Jerman, Inggris Raya, dan Uni Soviet. Pada saat ini, tabung vakum, yang telah menjadi dasar teknis perangkat untuk memproses dan menyimpan informasi digital, sudah banyak digunakan dalam perangkat teknik radio.

Salah satu matematikawan terhebat Amerika, John von Neumann, memberikan kontribusi besar terhadap teori dan praktik penciptaan teknologi komputer elektronik pada tahap awal perkembangannya. “Prinsip-prinsip Von Neumann” selamanya memasuki sejarah sains. Kombinasi prinsip-prinsip ini memunculkan arsitektur komputer klasik (von Neumann). Salah satu prinsip terpenting - prinsip program tersimpan - mengharuskan program disimpan dalam memori mesin dengan cara yang sama seperti informasi asli disimpan di dalamnya. Komputer pertama dengan program tersimpan ( EDSAC ) dibangun di Inggris Raya pada tahun 1949.

Di negara kita, hingga tahun 70-an, pembuatan komputer dilakukan hampir seluruhnya secara mandiri dan tidak bergantung pada dunia luar (dan “dunia” ini sendiri hampir sepenuhnya bergantung pada Amerika Serikat). Faktanya adalah bahwa teknologi komputer elektronik sejak awal penciptaannya dianggap sebagai produk strategis yang sangat rahasia, dan Uni Soviet harus mengembangkan dan memproduksinya secara mandiri. Secara bertahap, rezim kerahasiaan dilonggarkan, tetapi bahkan pada akhir tahun 80-an, negara kita hanya dapat membeli model komputer usang di luar negeri (dan komputer paling modern dan kuat masih dikembangkan dan diproduksi oleh produsen terkemuka - Amerika Serikat dan Jepang - secara rahasia. mode).

Komputer domestik pertama, MESM (“komputer elektronik kecil”), diciptakan pada tahun 1951 di bawah kepemimpinan Sergei Aleksandrovich Lebedev, perancang komputer terbesar Soviet. Rekor di antara mereka dan salah satu yang terbaik di dunia pada masanya adalah BESM-6 (“mesin penghitung elektronik besar, model ke-6”), dibuat pada pertengahan tahun 60an dan untuk waktu yang lama merupakan mesin dasar dalam pertahanan, luar angkasa. penelitian, penelitian ilmiah dan teknis di Uni Soviet. Selain mesin seri BESM, komputer seri lain juga diproduksi - "Minsk", "Ural", M-20, "Mir" dan lainnya.

Dengan dimulainya produksi serial, komputer mulai dibagi menjadi beberapa generasi; klasifikasi terkait diuraikan di bawah ini.

1.3. GENERASI KOMPUTER

Dalam sejarah teknologi komputer, terdapat semacam periodisasi komputer berdasarkan generasi. Awalnya didasarkan pada prinsip fisik dan teknologi: sebuah mesin ditugaskan ke satu generasi atau lainnya tergantung pada elemen fisik yang digunakan di dalamnya atau teknologi pembuatannya. Batasan generasi dalam waktu menjadi kabur, karena mobil dengan tingkat yang sangat berbeda diproduksi pada saat yang sama. Jika tanggal yang berkaitan dengan generasi diberikan, kemungkinan besar yang dimaksud adalah periode produksi industri; desainnya dilakukan jauh lebih awal, dan perangkat yang sangat eksotis masih dapat digunakan hingga saat ini.

Saat ini, prinsip fisik dan teknologi bukan satu-satunya yang menentukan apakah suatu komputer tertentu termasuk dalam suatu generasi. Kita juga harus mempertimbangkan tingkat perangkat lunak, kecepatan, dan faktor lainnya, yang utama dirangkum dalam tabel terlampir. 4.1.

Perlu dipahami bahwa pembagian komputer berdasarkan generasi sangatlah relatif. Komputer pertama, yang diproduksi sebelum awal tahun 50-an, adalah produk “sepotong” yang prinsip-prinsip dasarnya diterapkan; tidak ada alasan khusus untuk mengaitkannya dengan generasi mana pun. Belum ada kata sepakat dalam menentukan ciri-ciri generasi kelima. Pada pertengahan tahun 80-an diyakini bahwa ciri utama generasi (masa depan) ini adalah penerapan penuh prinsip-prinsip kecerdasan buatan. Tugas ini ternyata jauh lebih sulit daripada yang terlihat pada saat itu, dan sejumlah ahli menurunkan standar persyaratan untuk tahap ini (dan bahkan mengklaim bahwa hal ini telah dilakukan). Ada analogi dari fenomena ini dalam sejarah sains: misalnya, setelah keberhasilan peluncuran pembangkit listrik tenaga nuklir pertama pada pertengahan tahun 50-an, para ilmuwan mengumumkan bahwa peluncuran stasiun termonuklir yang jauh lebih kuat, lebih murah energinya, dan ramah lingkungan adalah akan terjadi; Namun, mereka meremehkan kesulitan besar di sepanjang jalur ini, karena hingga saat ini belum ada pembangkit listrik termonuklir.

Pada saat yang sama, di antara mobil generasi keempat, perbedaannya sangat besar, dan karenanya dalam Tabel. 4.1, kolom yang sesuai dibagi menjadi dua: A dan B. Tanggal yang ditunjukkan di baris paling atas sesuai dengan tahun pertama produksi komputer. Banyak konsep yang tercermin dalam tabel akan dibahas di bagian selanjutnya dari buku teks ini; Di sini kami akan membatasi diri pada komentar singkat.

Semakin muda generasinya, semakin jelas ciri klasifikasinya. Komputer generasi pertama, kedua dan ketiga saat ini paling banter merupakan benda museum.

Komputer manakah yang merupakan generasi pertama?

KE generasi pertama biasanya mengacu pada mobil yang dibuat pada pergantian tahun 50-an. Skema mereka digunakan tabung vakum. Komputer-komputer ini dulunya mobil besar, tidak nyaman dan terlalu mahal, yang hanya bisa dibeli oleh perusahaan besar dan pemerintah. Lampu tersebut mengkonsumsi listrik dalam jumlah besar dan menghasilkan banyak panas.

Kumpulan instruksinya kecil, rangkaian perangkat logika aritmatika dan perangkat kontrolnya cukup sederhana, dan praktis tidak ada perangkat lunak. Indikator kapasitas dan kinerja RAM tergolong rendah. Pita berlubang, kartu berlubang, pita magnetik, dan alat pencetakan digunakan untuk input dan output.

Performanya sekitar 10-20 ribu operasi per detik.

Tapi ini hanya sisi teknisnya. Hal lain yang juga sangat penting - cara penggunaan komputer, gaya pemrograman, dan fitur perangkat lunak.

Program untuk mesin ini telah ditulis dalam bahasa mesin tertentu. Ahli matematika yang menyusun program duduk di panel kontrol mesin, memasukkan dan men-debug program, serta menghitungnya. Proses debugging memakan waktu paling lama.

Meskipun kemampuannya terbatas, mesin ini memungkinkan untuk melakukan perhitungan rumit yang diperlukan untuk prakiraan cuaca, memecahkan masalah energi nuklir, dll.

Pengalaman dengan mesin generasi pertama menunjukkan bahwa terdapat kesenjangan besar antara waktu yang dihabiskan untuk mengembangkan program dan waktu perhitungan.

Mesin domestik generasi pertama: MESM (mesin hitung elektronik kecil), BESM, Strela, Ural, M-20.

Komputer manakah yang termasuk dalam generasi kedua?

Generasi kedua peralatan komputer - mesin yang dirancang sekitar tahun 1955-65. Mereka dicirikan oleh penggunaannya sebagai tabung vakum, Jadi elemen logika transistor diskrit. RAM mereka dibangun di atas inti magnetik. Pada saat ini, jangkauan peralatan input/output yang digunakan mulai meluas dan berkinerja tinggi perangkat untuk bekerja dengan pita magnetik, drum magnetik dan disk magnetik pertama.

Pertunjukan- hingga ratusan ribu operasi per detik, kapasitas memori- hingga beberapa puluh ribu kata.

Disebut bahasa tingkat tinggi, sarana yang memungkinkan untuk mendeskripsikan seluruh urutan tindakan komputasi yang diperlukan dalam bentuk yang jelas dan mudah dimengerti.

Sebuah program yang ditulis dalam bahasa algoritmik tidak dapat dipahami oleh komputer, yang hanya memahami bahasa perintahnya sendiri. Oleh karena itu, program khusus disebut penyiar, menerjemahkan program dari bahasa tingkat tinggi ke bahasa mesin.

Berbagai macam program perpustakaan telah muncul untuk memecahkan berbagai masalah matematika. Muncul sistem pemantauan, mengontrol mode penyiaran dan pelaksanaan program. Sistem monitor kemudian berkembang menjadi sistem operasi modern.

Dengan demikian, Sistem operasi adalah perpanjangan perangkat lunak dari perangkat kontrol komputer.

Sistem operasi dengan kemampuan terbatas telah diciptakan untuk beberapa mesin generasi kedua.

Mobil generasi kedua menjadi ciri khasnya ketidakcocokan perangkat lunak, yang mempersulit pengorganisasian sistem informasi yang besar. Oleh karena itu, pada pertengahan tahun 60an, terjadi transisi menuju penciptaan komputer yang kompatibel dengan perangkat lunak dan dibangun di atas basis teknologi mikroelektronik.

Apa saja ciri-ciri komputer generasi ketiga?

Mesin generasi ketiga diciptakan kira-kira setelah tahun 60an. Karena proses penciptaan teknologi komputer berlangsung terus-menerus, dan melibatkan banyak orang dari berbagai negara yang menangani berbagai permasalahan, sulit dan sia-sia untuk mencoba menentukan kapan suatu “generasi” dimulai dan berakhir. Mungkin kriteria paling penting untuk membedakan mesin generasi kedua dan ketiga adalah kriteria yang didasarkan pada konsep arsitektur.

Mesin generasi ketiga adalah keluarga mesin dengan arsitektur tunggal, yaitu. kompatibel dengan perangkat lunak. Mereka menggunakan sirkuit terpadu, juga disebut sirkuit mikro, sebagai basis elemennya.

Mesin generasi ketiga memiliki sistem operasi yang canggih. Mereka memiliki kemampuan multi-pemrograman, mis. eksekusi beberapa program secara bersamaan. Banyak tugas pengelolaan memori, perangkat, dan sumber daya mulai diambil alih oleh sistem operasi atau mesin itu sendiri.

Contoh mesin generasi ketiga adalah keluarga IBM-360, IBM-370, ES EVM (Unified Computer System), SM EVM (Family of Small Computers), dll.

Kinerja mesin dalam keluarga ini bervariasi dari beberapa puluh ribu hingga jutaan operasi per detik. Kapasitas RAM mencapai beberapa ratus ribu kata.

Apa ciri-ciri mobil generasi keempat?

Generasi keempat adalah teknologi komputer generasi terkini yang dikembangkan setelah tahun 1970.

Kriteria paling penting secara konseptual yang membedakan komputer ini dari mesin generasi ketiga adalah bahwa mesin generasi keempat dirancang untuk menggunakan bahasa tingkat tinggi modern secara efisien dan menyederhanakan proses pemrograman bagi pengguna akhir.

Dalam hal perangkat keras, mereka dicirikan oleh penggunaan yang luas sirkuit terintegrasi sebagai basis elemen, serta hadirnya perangkat penyimpanan akses acak berkecepatan tinggi dengan kapasitas puluhan megabyte.

Dari sudut pandang struktural, mesin generasi ini mewakili sistem multiprosesor dan multi-mesin, bekerja pada memori bersama dan bidang umum perangkat eksternal. Performanya hingga beberapa puluh juta operasi per detik, kapasitas RAM sekitar 1 - 64 MB.

Mereka dicirikan oleh:

• penggunaan komputer pribadi;
• pengolahan data telekomunikasi;
• jaringan komputer;
• meluasnya penggunaan sistem manajemen basis data;
• elemen perilaku cerdas sistem dan perangkat pemrosesan data.

Seperti apa seharusnya komputer generasi kelima?

Perkembangan komputer generasi berikutnya didasarkan pada sirkuit terpadu skala besar yang sangat terintegrasi, penggunaan prinsip optoelektronik ( laser,holografi).

Pembangunan juga sedang berjalan "intelektualisasi" komputer, menghilangkan penghalang antara manusia dan komputer. Komputer akan dapat melihat informasi dari teks tulisan tangan atau cetakan, dari bentuk, dari suara manusia, mengenali pengguna melalui suara, dan menerjemahkan dari satu bahasa ke bahasa lain.

Pada komputer generasi kelima akan terjadi transisi kualitatif dari pemrosesan data untuk diproses pengetahuan.

Arsitektur komputer generasi masa depan akan berisi dua blok utama. Salah satunya adalah tradisional komputer. Tapi sekarang dia kehilangan komunikasi dengan pengguna. Koneksi ini dibuat oleh sebuah blok yang disebut istilah "antarmuka cerdas". Tugasnya adalah memahami teks yang ditulis dalam bahasa alami dan berisi kondisi masalah, dan menerjemahkannya ke dalam program komputer yang berfungsi.

Masalah desentralisasi komputasi juga akan diselesaikan dengan menggunakan jaringan komputer, baik yang berukuran besar yang terletak pada jarak yang cukup jauh satu sama lain, maupun komputer mini yang terletak pada satu chip semikonduktor.

Generasi komputer

Manusia purba memiliki alat hitungnya sendiri - sepuluh jari di tangannya. Pria itu membengkokkan jarinya - menambahkannya, meluruskannya - mengurangi. Dan pria itu menebak: untuk menghitung, Anda dapat menggunakan apa saja yang bisa Anda dapatkan - kerikil, tongkat, tulang. Kemudian mereka mulai membuat simpul pada tali dan membuat takik pada tongkat dan papan (Gbr. 1.1).

Beras. 1.1. Nodul (A) dan takik pada tablet ( B)

Periode sempoa. Sempoa (gr. abax - papan) adalah papan yang dilapisi lapisan debu, di mana garis digambar dengan tongkat tajam dan beberapa benda ditempatkan di kolom yang dihasilkan sesuai dengan prinsip posisi. Pada abad V-IV. SM e. Rekening tertua yang diketahui telah dibuat - “papan Salamin” (dinamai berdasarkan pulau Salamis di Laut Aegea), yang disebut “abacus” oleh orang Yunani dan Eropa Barat. Di Roma Kuno, sempoa muncul pada abad ke 5-6. N. e. dan disebut batu atau abakuli. Sempoa terbuat dari perunggu, batu, gading dan kaca berwarna. Sempoa Romawi perunggu masih bertahan hingga hari ini, di mana kerikil dipindahkan dalam alur yang dipotong secara vertikal (Gbr. 1.2).

Beras. 1.2.

Pada abad XV-XVI. Di Eropa, penghitungan adalah hal biasa pada garis atau meja penghitungan dengan token ditempatkan di atasnya.

Pada abad ke-16 Sempoa Rusia dengan sistem bilangan desimal muncul. Pada tahun 1828, Mayor Jenderal F. M. Svobodskoy memamerkan perangkat asli yang terdiri dari banyak akun yang terhubung dalam bingkai umum (Gbr. 1.3). Semua operasi direduksi menjadi tindakan penjumlahan dan pengurangan.

Beras. 1.3.

Periode perangkat mekanis. Periode ini berlangsung dari awal abad ke-17 hingga akhir abad ke-19.

Pada tahun 1623, Wilhelm Schickard mendeskripsikan desain mesin hitung yang operasi penjumlahan dan pengurangan dilakukan secara mekanis. Pada tahun 1642, mekanik Perancis Blaise Pascal merancang mesin penghitung mekanis pertama - “Pascalina” (Gbr. 1.4).

Pada tahun 1673, ilmuwan Jerman Goftrid Leibniz menciptakan mesin komputasi mekanis pertama, yang berfungsi

Beras. 1.4.

Tunjukkan empat operasi aritmatika (penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian). Pada tahun 1770 di Lituania, E. Jacobson menciptakan mesin penjumlahan yang menentukan hasil bagi dan mampu bekerja dengan bilangan lima digit.

Pada tahun 1801 - 1804. Penemu Perancis J.M. Jacquard adalah orang pertama yang menggunakan kartu berlubang untuk mengontrol alat tenun otomatis.

Pada tahun 1823, ilmuwan Inggris Charles Babbage mengembangkan proyek “Mesin Perbedaan”, yang mengantisipasi mesin otomatis modern yang dikendalikan program (Gbr. 1.5).

Pada tahun 1890, seorang penduduk St. Petersburg, Vilgodt Odner, menemukan mesin penjumlah dan meluncurkan produksinya. Pada tahun 1914, di Rusia saja terdapat lebih dari 22 ribu mesin penjumlah Odner. Pada kuartal pertama abad ke-20. mesin penjumlah ini adalah satu-satunya mesin matematika yang banyak digunakan di berbagai bidang aktivitas manusia (Gbr. 1.6).

Beras. 1.5. Mesin Babbage Gambar. 1.6. Menambahkan mesin

Periode komputer. Periode ini dimulai pada tahun 1946 dan berlanjut hingga saat ini. Hal ini ditandai dengan perpaduan kemajuan di bidang elektronika dengan prinsip-prinsip baru dalam membangun komputer.

Pada tahun 1946, di bawah kepemimpinan J. Mauchly dan J. Eckert, komputer pertama dibuat di AS - ENIAC (Gbr. 1.7). Ciri-cirinya sebagai berikut: panjang 30 m, tinggi 6 m, berat 35 ton, 18 ribu tabung vakum, 1500 relay, 100 ribu resistansi dan kapasitor, 3500 op/s. Pada saat yang sama, para ilmuwan ini mulai mengerjakan mesin baru - "EDVAC" (EDVAC - Elektronik

Beras. 1.7.

Komputer Otomatis Variabel Diskrit - komputer otomatis elektronik dengan variabel diskrit), yang programnya harus disimpan dalam memori komputer. Itu seharusnya menggunakan tabung merkuri yang digunakan dalam radar sebagai memori internal.

Pada tahun 1949, komputer EDSAC dengan program yang disimpan dalam memori dibuat di Inggris Raya.

Kemunculan komputer pertama masih menjadi kontroversi. Oleh karena itu, Jerman menganggap komputer pertama sebagai mesin untuk kru artileri, yang dibuat oleh Konrad Zuse pada tahun 1941, meskipun komputer tersebut bekerja pada relai listrik dan karenanya bukan elektronik, melainkan elektromekanis. Bagi orang Amerika, ini adalah ENIAC (1946, J. Mauchly dan J. Eckert). Orang Bulgaria menganggap penemu komputer adalah John (Ivan) Atanasov, yang pada tahun 1941 di Amerika merancang mesin untuk menyelesaikan sistem persamaan aljabar.

Inggris, setelah mengobrak-abrik arsip rahasia, menyatakan bahwa komputer elektronik pertama dibuat pada tahun 1943 di Inggris dan dimaksudkan untuk menguraikan negosiasi komando tinggi Jerman. Peralatan ini dianggap sangat rahasia sehingga setelah perang dihancurkan atas perintah Churchill dan rencananya dibakar untuk mencegah rahasia tersebut jatuh ke tangan yang salah.

Orang Jerman melakukan korespondensi rahasia sehari-hari menggunakan mesin enkripsi Enigma (Latin: enigma - teka-teki). Pada awal Perang Dunia II, Inggris sudah mengetahui cara kerja Enigma dan sedang mencari cara untuk menguraikan pesan-pesannya, namun Jerman memiliki sistem enkripsi lain yang dirancang hanya untuk pesan-pesan paling penting. Itu adalah mesin Schlusselzusatz-40 yang diproduksi oleh Lorenz dalam jumlah kecil (namanya diterjemahkan sebagai "lampiran sandi"). Secara eksternal, itu adalah gabungan dari teletype biasa dan mesin kasir mekanis. Teletype menerjemahkan teks yang diketik pada keyboard menjadi rangkaian impuls listrik dan jeda di antara impuls tersebut (setiap huruf sesuai dengan kumpulan lima impuls dan “spasi kosong”). “Mesin kasir” memutar dua set yang terdiri dari lima roda gigi, yang secara acak menambahkan dua set lagi yang terdiri dari lima pulsa dan melompat ke setiap huruf. Roda memiliki jumlah gigi yang berbeda-beda, dan jumlah ini dapat diubah: gigi dibuat dapat digerakkan, dapat digeser ke samping atau ditarik ke tempatnya. Ada dua roda “motor” lagi, yang masing-masing memutar roda giginya sendiri.

Pada awal transmisi pesan terenkripsi, operator radio memberi tahu penerima posisi awal roda dan jumlah gigi pada masing-masing roda. Data pengaturan ini diubah sebelum setiap transmisi. Dengan menempatkan set roda yang sama pada posisi yang sama pada mesinnya, operator radio penerima memastikan bahwa huruf tambahan secara otomatis dikurangi dari teks, dan teletype mencetak pesan aslinya.

Pada tahun 1943, ahli matematika Max Newman mengembangkan mesin elektronik Colossus di Inggris. Roda mobil dimodelkan oleh 12 kelompok tabung elektron - thyratron. Secara otomatis melalui opsi berbeda untuk keadaan masing-masing thyratron dan kombinasinya (thyratron dapat berada dalam dua keadaan - melewatkan atau tidak melewatkan arus listrik, yaitu memberikan impuls atau jeda), "Colossus" menemukan yang awal pengaturan roda gigi mesin Jerman. Versi pertama dari “Colossus” memiliki 1.500 thyratron, dan yang kedua, yang mulai beroperasi pada bulan Juni 1944, memiliki 2.500 dalam satu jam, mesin tersebut “menelan” pita berlubang sepanjang 48 km, di mana operator mengisi barisan satu dan satu. angka nol dari pesan Jerman; 5.000 surat diproses per detik. Komputer ini memiliki memori berdasarkan pengisian dan pengosongan kapasitor. Itu memungkinkan untuk membaca korespondensi rahasia Hitler, Kesselring, Rommel, dll.

Catatan. Komputer modern memecahkan posisi awal roda Schlusselzusatz-40 dua kali lebih lambat dibandingkan Colossus, jadi masalah yang diselesaikan pada tahun 1943 dalam 15 menit membutuhkan waktu 18 jam bagi Repyit PC! Faktanya adalah bahwa komputer modern dirancang untuk bersifat universal, dirancang untuk melakukan berbagai macam tugas, dan tidak selalu dapat bersaing dengan komputer kuno yang hanya dapat melakukan satu tindakan, tetapi dengan sangat cepat.

Komputer elektronik domestik pertama, MESM, dikembangkan pada tahun 1950. Komputer tersebut berisi lebih dari 6.000 tabung vakum. Komputer generasi ini meliputi: “BESM-1”, “M-1”, “M-2”, “M-3”, “Strela”, “Minsk-1”, “Ural-1”, “Ural-2 ", "Ural-3", "M-20", "Setun", "BESM-2", "Hrazdan" (Tabel 1.1). Kecepatannya tidak melebihi 2-3 ribu op/s, kapasitas RAM 2 K atau 2048 kata mesin (1 K = 1024) dengan panjang 48 karakter biner.

Tabel 1.1. Karakteristik komputer dalam negeri

Sekitar setengah dari total volume data dalam sistem informasi dunia disimpan di komputer mainframe. Untuk tujuan ini, perusahaan 1BM pada tahun 1960-an. mulai memproduksi komputer 1ВМ/360, 1ВМ/370 (Gbr. 1.8), yang tersebar luas di dunia.

Dengan munculnya komputer pertama pada tahun 1950, muncul ide untuk menggunakan teknologi komputer untuk mengontrol proses teknologi. Kontrol berbasis komputer memungkinkan Anda mempertahankan parameter proses dalam mode mendekati optimal. Hasilnya, konsumsi material dan energi berkurang, produktivitas dan kualitas meningkat, dan restrukturisasi peralatan yang cepat untuk menghasilkan jenis produk yang berbeda dapat dipastikan.

Beras. 1.8.

Pelopor penggunaan komputer kontrol industri di luar negeri adalah perusahaan Digital Equipment Corp. (DEC), yang pada tahun 1963 merilis komputer khusus “PDP-5” untuk mengendalikan reaktor nuklir. Data awal merupakan pengukuran yang diperoleh dari hasil konversi analog ke digital yang keakuratannya 10-11 digit biner. Pada tahun 1965, DEC merilis komputer mini pertama “PDP-8” seukuran lemari es dan berharga 20 ribu dolar, yang elemen dasarnya digunakan. sirkuit terintegrasi.

Sebelum munculnya sirkuit terpadu, transistor diproduksi secara individual dan harus disambungkan serta disolder dengan tangan saat sirkuit dirakit. Pada tahun 1958, ilmuwan Amerika Jack Kilby menemukan cara membuat beberapa transistor pada satu wafer semikonduktor. Pada tahun 1959, Robert Noyce (pendiri masa depan Intel) menemukan metode yang lebih canggih yang memungkinkan pembuatan transistor dan semua koneksi yang diperlukan di antara keduanya dalam satu pelat. Sirkuit elektronik yang dihasilkan dikenal sebagai sirkuit terpadu, atau keripik. Selanjutnya, jumlah transistor yang dapat ditempatkan per satuan luas sirkuit terpadu meningkat sekitar dua kali lipat setiap tahun. Pada tahun 1968, Burroughs merilis komputer sirkuit terintegrasi pertama, dan pada tahun 1970, Intel mulai menjual sirkuit terintegrasi memori.

Pada tahun 1970, langkah lain diambil dalam perjalanan menuju komputer pribadi - Marchian Edward Hoff dari Intel merancang sirkuit terintegrasi yang fungsinya serupa dengan prosesor pusat komputer mainframe. Ini adalah bagaimana yang pertama muncul mikroprosesor Intel-4004, yang mulai dijual pada akhir tahun 1970. Tentu saja, kemampuan Intel-4004 jauh lebih sederhana dibandingkan dengan prosesor pusat komputer mainframe - ia bekerja jauh lebih lambat dan hanya dapat memproses 4 bit informasi secara bersamaan (prosesor mainstream memproses 16 atau 32 bit secara bersamaan). Pada tahun 1973, Intel merilis mikroprosesor 8-bit Intel-8008, dan pada tahun 1974, versi perbaikannya Intel-8080, yang hingga akhir tahun 1970-an. adalah standar untuk industri mikrokomputer (Tabel 1.2).

Tabel 1.2. Generasi komputer dan ciri-ciri utamanya

Generasi komputer ditentukan oleh basis elemen (lampu, semikonduktor, sirkuit mikro dengan berbagai tingkat integrasi (Gbr. 1.9)), arsitektur dan kemampuan komputasi (Tabel 1.3).

Tabel 1.3. Fitur generasi komputer

a B C

Beras. 1.9. Basis elemen komputer: A - lampu listrik; B - transistor;

V- sirkuit terpadu

Komputer mikro pertama adalah Altair-8800, dibuat pada tahun 1975 oleh sebuah perusahaan kecil di Albuquerque (New Mexico) berdasarkan mikroprosesor Intel-8080. Pada akhir tahun 1975, Paul Allen dan Bill Gates (calon pendiri Microsoft) menciptakan penerjemah bahasa Basic untuk komputer Altair, yang memungkinkan pengguna menulis program dengan cukup sederhana.

Selanjutnya, komputer TRS-80 RS, RET RS dan Apple muncul (Gbr. 1.10).

Beras. 1.10.

Industri dalam negeri memproduksi yang kompatibel dengan DEC (sistem komputasi interaktif DVK-1, ..., DVK-4 berdasarkan komputer Elektronika MS-101, Elektronika 85, Elektronika 32) dan kompatibel dengan IBM PC (EC 1840 - EC 1842, EC 1845 , EC 1849, EC 1861, Iskra 4861), yang karakteristiknya jauh lebih rendah dibandingkan di atas.

Baru-baru ini, komputer pribadi yang diproduksi oleh perusahaan-perusahaan AS telah dikenal luas: Compaq Computer, Apple (Macintosh), Hewlett Packard, Dell, DEC; Perusahaan Inggris: Spectrum, Amstard; oleh perusahaan Perancis Micra; oleh perusahaan Italia Olivetty; Perusahaan Jepang: Toshiba, Panasonic, Mitra.

Komputer pribadi dari IBM (International Business Machines Corporation) saat ini paling populer.

Pada tahun 1983, komputer IBM PC XT dengan hard drive internal muncul, dan pada tahun 1985, komputer IBM PC AT berdasarkan prosesor 16-bit Intel 80286 (Gbr. 1.11).

Pada tahun 1989, prosesor Intel 80486 dikembangkan dengan modifikasi 486SX, 486DX, 486DX2 dan 486DX4. Frekuensi clock prosesor 486DX, tergantung modelnya, adalah 33, 66, dan 100 MHz.

Keluarga model PC baru IBM disebut PS/2 (Personal System 2). Model pertama dari keluarga PS/2 menggunakan prosesor Intel 80286 dan sebenarnya meniru AT PC, namun berdasarkan arsitektur yang berbeda.

Pada tahun 1993, prosesor Pentium dengan frekuensi clock 60 dan 66 MHz muncul.

Pada tahun 1994, Intel mulai memproduksi prosesor Pentium dengan frekuensi clock 75, 90 dan 100 MHz. Pada tahun 1996, kecepatan clock prosesor Pentium meningkat menjadi 150, 166 dan 200 MHz (Gbr. 1.12).

Sistem

Manipulator tipe mouse

Beras. 1.12. Konfigurasi komputer multimedia

Pada tahun 1997, Intel merilis prosesor Pentium MMX baru dengan frekuensi clock 166 dan 200 MHz. Singkatan MMX berarti prosesor ini dioptimalkan untuk bekerja dengan informasi grafis dan video. Pada tahun 1998, Intel mengumumkan peluncuran prosesor Celeron dengan frekuensi clock 266 MHz.

Sejak tahun 1998, Intel telah mengumumkan versi prosesor Pentium® II Heop™ dengan frekuensi clock 450 MHz (Tabel 1.4).

Tabel 1.4. komputer IBM

Untuk waktu yang lama, produsen prosesor – terutama Intel dan AMD – meningkatkan kecepatan clock mereka untuk meningkatkan kinerja prosesor. Namun, pada frekuensi clock di atas 3,8 GHz, chip menjadi terlalu panas dan Anda bisa melupakan manfaatnya. Dibutuhkan ide dan teknologi baru, salah satunya adalah ide berkreasi chip multi-inti. Dalam chip seperti itu, dua atau lebih prosesor beroperasi secara paralel, yang memberikan kinerja lebih besar pada frekuensi clock yang lebih rendah. Program yang sedang berjalan membagi tugas pemrosesan data antara kedua inti. Hal ini paling efektif bila sistem operasi dan program aplikasi dirancang untuk bekerja secara paralel, misalnya untuk pemrosesan grafis.

Arsitektur multi-inti adalah varian arsitektur prosesor yang menempatkan dua atau lebih inti “eksekusi”, atau komputasi, Pentium® pada satu prosesor. Prosesor multi-inti dimasukkan ke dalam soket prosesor, tetapi sistem operasi memperlakukan setiap inti eksekusinya sebagai prosesor logis terpisah dengan semua sumber daya eksekusi yang sesuai (Gambar 1.13).

Implementasi arsitektur prosesor internal ini didasarkan pada strategi “membagi dan menaklukkan”. Dengan kata lain, bagian

Beras. 1.13.

Dengan membagi pekerjaan komputasi yang dilakukan dalam mikroprosesor tradisional dengan satu inti Pentium di antara beberapa inti eksekusi Pentium, prosesor multi-inti dapat melakukan lebih banyak pekerjaan dalam interval waktu tertentu. Untuk melakukan hal ini, perangkat lunak harus mendukung distribusi beban antara beberapa inti eksekusi. Fungsionalitas ini disebut paralelisme di tingkat thread, atau organisasi pemrosesan thread, dan aplikasi serta sistem operasi yang mendukungnya (seperti Microsoft Windows XP) disebut multithread.

Multi-core juga mempengaruhi pengoperasian aplikasi standar secara simultan. Misalnya, satu inti prosesor mungkin bertanggung jawab atas program yang berjalan di latar belakang, sedangkan program antivirus menggunakan sumber daya inti kedua. Dalam praktiknya, prosesor inti ganda tidak melakukan penghitungan dua kali lebih cepat dibandingkan prosesor inti tunggal: meskipun peningkatan kinerjanya signifikan, hal ini bergantung pada jenis aplikasi.

Prosesor dual-core pertama kali muncul di pasaran pada tahun 2005. Seiring berjalannya waktu, semakin banyak penerus yang bermunculan. Oleh karena itu, harga prosesor dual-core “lama” saat ini telah turun drastis. Mereka dapat ditemukan di komputer mulai dari $600 dan laptop mulai dari $900. Komputer dengan chip dual-core modern harganya sekitar $100 lebih mahal daripada model yang dilengkapi dengan chip “lama”. Salah satu pengembang utama prosesor multi-core adalah Intel Corporation.

Sebelum munculnya chip dual-core, produsen menawarkan prosesor single-core dengan kemampuan menjalankan banyak program secara paralel. Beberapa prosesor seri Pentium 4 memiliki fungsi Hyper-Threading yang mengembalikan nilai byte yang berisi pengidentifikasi logis dan fisik dari proses saat ini. Ini dapat dilihat sebagai pendahulu arsitektur Dual-Core, yang terdiri dari dua inti eksekusi seluler yang dioptimalkan. Dual-Core berarti ketika satu inti sibuk menjalankan aplikasi, atau, misalnya, memeriksa aktivitas virus, inti lainnya akan tersedia untuk melakukan tugas lain, misalnya, pengguna dapat menjelajahi Internet atau bekerja dengan sebuah spreadsheet. Meskipun prosesor memiliki satu inti fisik, chip tersebut dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjalankan dua program secara bersamaan (Gambar 1.14).

Panel kendali

Antarmuka baris perintah (kernel 0 dan 1)

Perutean (Core 0 dan 1)

Manajemen, Administrasi dan Pemeliharaan (Core 0 dan 1)

Perangkat Keras Dasbor

Pemantauan Dasbor (Core 0 dan 1)

Beras. 1.14. Skema untuk menggunakan multiprosesor

di panel kontrol

Sistem operasi mengenali chip tersebut sebagai dua prosesor terpisah. Prosesor konvensional memproses 32 bit per siklus clock. Chip terbaru berhasil memproses data dua kali lebih banyak dalam satu siklus clock, yakni 64 bit. Keuntungan ini terutama terlihat saat memproses data dalam jumlah besar (misalnya saat memproses foto). Namun untuk menggunakannya, sistem operasi dan aplikasi harus mendukung mode pemrosesan 64-bit.

Di bawah Windows XP dan Windows Vista versi 64-bit yang dirancang khusus, program 32- dan 64-bit diluncurkan, tergantung pada kebutuhan.

Pesatnya perkembangan komputasi digital (CT) dan munculnya ilmu tentang prinsip-prinsip konstruksi dan desainnya dimulai pada tahun 40-an abad ke-20, ketika elektronika dan mikroelektronika menjadi landasan teknis CT, dan prestasi di bidang komputer menjadi dasar berkembangnya arsitektur komputer (sebelumnya disebut komputer).

Hingga saat ini, selama hampir 500 tahun, VT direduksi menjadi perangkat paling sederhana untuk melakukan operasi aritmatika pada angka. Dasar dari hampir semua perangkat yang ditemukan selama 5 abad adalah roda gigi yang dirancang untuk memperbaiki 10 digit sistem bilangan desimal. Sketsa pertama di dunia dari alat penjumlah desimal tiga belas bit berdasarkan roda tersebut adalah milik Leonardo da Vinci.

Perangkat komputasi digital mekanis pertama yang benar-benar diterapkan adalah “Pascalina” oleh ilmuwan besar Prancis Blaise Pascal, yang merupakan perangkat 6 (atau 8) digit, pada roda gigi, dirancang untuk menambah dan mengurangi angka desimal (1642).

30 tahun setelah Pascalina, "instrumen aritmatika" Gottfried Wilhelm Leibniz muncul pada tahun 1673 - perangkat desimal dua belas digit untuk melakukan operasi aritmatika, termasuk perkalian dan pembagian.

Pada akhir abad ke-18, dua peristiwa terjadi di Perancis yang sangat penting bagi perkembangan lebih lanjut teknologi komputasi digital. Acara-acara tersebut meliputi:

 Penemuan Joseph Jacquard tentang kontrol terprogram mesin tenun menggunakan kartu berlubang;

 pengembangan teknologi komputasi oleh Gaspard de Prony yang membagi perhitungan numerik menjadi tiga tahap: pengembangan metode numerik, penyusunan program barisan operasi aritmatika, pelaksanaan perhitungan aktual dengan operasi aritmatika pada bilangan sesuai dengan yang disusun program.

Inovasi ini kemudian digunakan oleh orang Inggris Charles Babbage, yang mengambil langkah kualitatif baru dalam pengembangan sarana VT - transisi dari eksekusi perhitungan manual ke otomatis sesuai dengan program yang dikompilasi. Dia mengembangkan proyek untuk Analytical Engine - komputer digital universal mekanis dengan kontrol program (1830-1846). Mesin tersebut terdiri dari lima perangkat: aritmatika (AU); penyimpanan (memori); pengelolaan (UU); masukan (UVV); keluaran (UW).

Perangkat inilah yang menjadi komputer pertama yang muncul 100 tahun kemudian. Unit kontrol dibangun berdasarkan roda gigi, dan diusulkan untuk mengimplementasikan memori pada roda tersebut (untuk ribuan angka 50-bit). Kartu berlubang digunakan untuk memasukkan data dan program. Estimasi kecepatan perhitungannya adalah penjumlahan dan pengurangan dalam 1 detik, perkalian dan pembagian dalam 1 menit. Selain operasi aritmatika, ada perintah lompat bersyarat.

Perlu dicatat bahwa meskipun masing-masing komponen mesin telah dibuat, keseluruhan mesin tidak dapat dibuat karena ukurannya yang besar. Dibutuhkan lebih dari 50.000 roda gigi saja. Penemunya berencana menggunakan mesin uap untuk menggerakkan mesin analitisnya.

Pada tahun 1870 (setahun sebelum kematian Babbage), ahli matematika Inggris Jevons merancang "mesin logika" pertama di dunia, yang memungkinkan mekanisasi kesimpulan logis yang paling sederhana.

Pencipta mesin logika di Rusia pra-revolusioner adalah Pavel Dmitrievich Khrushchev (1849-1909) dan Alexander Nikolaevich Shchukarev (1884-1936), yang bekerja di lembaga pendidikan di Ukraina.

Ide cemerlang Babbage diwujudkan oleh ilmuwan Amerika Howard Aiken, yang menciptakan komputer mekanik relay pertama di Amerika Serikat pada tahun 1944. Blok utamanya - aritmatika dan memori - dieksekusi pada roda gigi. Jika Babbage jauh lebih maju dari zamannya, maka Aiken, dengan menggunakan cara yang sama, secara teknis menggunakan solusi yang sudah ketinggalan zaman ketika mengimplementasikan ide Babbage.

Perlu dicatat bahwa sepuluh tahun sebelumnya, pada tahun 1934, mahasiswa Jerman Konrad Zuse, yang sedang mengerjakan proyek kelulusannya, memutuskan untuk membuat komputer digital dengan kontrol program. Mesin ini merupakan yang pertama di dunia yang menggunakan sistem bilangan biner. Pada tahun 1937, mesin Z1 melakukan perhitungan pertamanya. Itu adalah floating point biner 22-bit dengan memori 64 angka, dan bekerja berdasarkan mekanisme (tuas) murni.

Pada tahun 1937 yang sama, ketika mesin biner mekanis pertama di dunia Z1 mulai beroperasi, John Atanasov (seorang kelahiran Bulgaria yang tinggal di AS) mulai mengembangkan komputer khusus, menggunakan tabung vakum (300 tabung) untuk pertama kalinya di dunia.

Pada tahun 1942-43, komputer Colossus dibuat di Inggris (dengan partisipasi Alan Turing). Mesin yang terdiri dari 2000 tabung vakum ini dimaksudkan untuk menguraikan radiogram Wehrmacht Jerman. Karena karya Zuse dan Turing bersifat rahasia, hanya sedikit orang yang mengetahuinya pada saat itu dan tidak menimbulkan gaung apa pun di dunia.

Baru pada tahun 1946 muncul informasi tentang komputer ENIAC (electronic digital integrator and computer), yang dibuat di AS oleh D. Mauchly dan P. Eckert, dengan menggunakan teknologi elektronik. Mesin tersebut menggunakan 18 ribu tabung vakum, dan melakukan sekitar 3 ribu operasi per detik. Namun, mesinnya tetap desimal, dan memorinya hanya 20 kata. Program disimpan di luar RAM.

Hampir bersamaan, pada tahun 1949-52. ilmuwan dari Inggris, Uni Soviet dan Amerika Serikat (Maurice Wilkes, komputer EDSAC, 1949; Sergei Lebedev, komputer MESM, 1951; Isaac Brook, komputer M1, 1952; John Mauchly dan Presper Eckert, komputer John von Neumann "ADVAK", 1952 ), membuat komputer dengan program tersimpan.

Secara umum, ada lima generasi KOMPUTER.

Generasi pertama (1945-1954 ) ditandai dengan munculnya teknologi tabung elektronik. Inilah era munculnya teknologi komputer. Sebagian besar mesin generasi pertama adalah perangkat eksperimental dan dibuat untuk menguji prinsip-prinsip teoretis tertentu. Berat dan ukuran komputer-komputer ini sedemikian rupa sehingga sering kali memerlukan bangunan terpisah.

Pendiri ilmu komputer dianggap sebagai Claude Shannon, pencipta teori informasi, Alan Turing, seorang ahli matematika yang mengembangkan teori program dan algoritma, dan John von Neumann, penulis desain perangkat komputasi, yang masih mendasarinya. kebanyakan komputer. Pada tahun-tahun yang sama, muncul ilmu baru lainnya yang berkaitan dengan ilmu komputer - sibernetika - ilmu manajemen sebagai salah satu proses informasi utama. Pendiri sibernetika adalah ahli matematika Amerika Norbert Wiener.

Pada generasi kedua (1955-1964) Transistor digunakan sebagai pengganti tabung vakum, dan inti magnet serta drum magnet - nenek moyang jauh hard drive modern - digunakan sebagai perangkat memori. Semua ini memungkinkan pengurangan tajam ukuran dan biaya komputer, yang kemudian mulai dibuat untuk dijual untuk pertama kalinya.

Namun prestasi utama era ini adalah di bidang program. Pada generasi kedua pertama kali muncul apa yang sekarang disebut sistem operasi. Pada saat yang sama, bahasa tingkat tinggi pertama dikembangkan - Fortran, Algol, Cobol. Dua perbaikan penting ini membuat penulisan program komputer menjadi lebih mudah dan cepat.

Pada saat yang sama, cakupan aplikasi komputer diperluas. Sekarang bukan lagi hanya ilmuwan yang dapat mengandalkan akses terhadap teknologi komputer, karena komputer digunakan dalam perencanaan dan manajemen, dan beberapa perusahaan besar bahkan mulai mengkomputerisasikan akuntansi mereka, dengan mengantisipasi proses ini dalam waktu dua puluh tahun.

DI DALAM generasi ketiga (1965-1974) Untuk pertama kalinya, sirkuit terpadu mulai digunakan - seluruh perangkat dan rakitan puluhan dan ratusan transistor, dibuat pada satu kristal semikonduktor (sirkuit mikro). Pada saat yang sama, memori semikonduktor muncul, yang masih digunakan di komputer pribadi sebagai memori operasional.

Selama tahun-tahun ini, produksi komputer mencapai skala industri. IBM adalah perusahaan pertama yang menjual serangkaian komputer yang sepenuhnya kompatibel satu sama lain, mulai dari yang terkecil, seukuran lemari kecil (mereka belum pernah membuat apa pun yang lebih kecil saat itu), hingga model yang paling kuat dan mahal. Yang paling luas pada tahun-tahun itu adalah keluarga System/360 dari IBM, yang menjadi dasar pengembangan komputer seri ES di Uni Soviet. Pada awal tahun 60an, komputer mini pertama muncul - komputer kecil berdaya rendah yang terjangkau untuk perusahaan kecil atau laboratorium. Komputer mini mewakili langkah pertama menuju komputer pribadi, yang prototipenya baru dirilis pada pertengahan tahun 70an.

Sementara itu, jumlah elemen dan koneksi antar elemen yang dapat ditampung dalam satu sirkuit mikro terus bertambah, dan pada tahun 70-an, sirkuit terintegrasi sudah berisi ribuan transistor.

Pada tahun 1971, Intel merilis mikroprosesor pertama yang ditujukan untuk kalkulator desktop yang baru muncul. Penemuan ini ditakdirkan untuk menciptakan revolusi nyata dalam dekade berikutnya. Mikroprosesor adalah komponen utama komputer pribadi modern.

Pada pergantian tahun 60an dan 70an abad kedua puluh (1969), jaringan komputer global pertama ARPA, prototipe Internet modern, lahir. Pada tahun 1969 yang sama, sistem operasi Unix dan bahasa pemrograman C muncul secara bersamaan, yang berdampak besar pada dunia perangkat lunak dan masih mempertahankan posisi terdepan.

Generasi keempat (1975 – 1985) ditandai dengan semakin sedikitnya inovasi mendasar dalam ilmu komputer. Kemajuan terutama terjadi pada jalur pengembangan apa yang telah ditemukan dan dipikirkan, terutama melalui peningkatan kekuatan dan miniaturisasi basis elemen dan komputer itu sendiri.

Inovasi terpenting generasi keempat adalah kemunculan komputer pribadi di awal tahun 80an. Berkat komputer pribadi, teknologi komputasi menjadi tersebar luas dan dapat diakses oleh semua orang. Terlepas dari kenyataan bahwa komputer pribadi dan mini masih tertinggal dari mesin besar dalam hal daya komputasi, sebagian besar inovasi, seperti antarmuka pengguna grafis, perangkat periferal baru, dan jaringan global, dikaitkan dengan kemunculan dan perkembangan teknologi khusus ini.

Komputer besar dan superkomputer tentunya terus berkembang. Namun kini mereka tidak lagi mendominasi arena komputer seperti dulu.

Beberapa ciri-ciri teknologi komputer empat generasi disajikan pada Tabel. 1.1.

Tabel 1.1

Generasi komputasi

Generasi kelima (1986 hingga sekarang) sangat ditentukan oleh hasil kerja Komite Penelitian Ilmiah Jepang di Bidang Komputer, yang diterbitkan pada tahun 1981. Menurut proyek ini, komputer dan sistem komputasi generasi kelima, selain kinerja tinggi dan keandalan dengan biaya lebih rendah dengan menggunakan teknologi terkini, harus memenuhi persyaratan fungsional baru secara kualitatif berikut:

 memastikan kemudahan penggunaan komputer dengan menerapkan sistem input/output suara, serta pemrosesan informasi interaktif menggunakan bahasa alami;

 memberikan kemungkinan pembelajaran, konstruksi asosiatif dan kesimpulan logis;

 menyederhanakan proses pembuatan perangkat lunak dengan mengotomatiskan sintesis program sesuai dengan spesifikasi persyaratan asli dalam bahasa alami;

 meningkatkan karakteristik dasar dan kualitas kinerja teknologi komputer untuk memenuhi berbagai masalah sosial, meningkatkan rasio biaya-manfaat, kecepatan, ringan, dan kekompakan komputer;

 menyediakan berbagai peralatan komputasi, kemampuan beradaptasi yang tinggi terhadap aplikasi dan keandalan dalam pengoperasian.

Saat ini, pekerjaan intensif sedang dilakukan untuk menciptakan komputer optoelektronik dengan paralelisme masif dan struktur saraf, yang merupakan jaringan terdistribusi dari sejumlah besar (puluhan ribu) mikroprosesor sederhana yang memodelkan arsitektur sistem biologis saraf.

Perangkat dan perangkat komputasi dari jaman dahulu hingga saat ini

Tahapan utama dalam perkembangan teknologi komputer adalah: Manual - hingga abad ke-17, Mekanik - dari pertengahan abad ke-17, Elektromekanis - dari tahun 90-an abad ke-19, Elektronik - dari tahun 40-an abad ke-20.

Periode manual dimulai pada awal peradaban manusia.

Dalam segala kegiatannya, manusia selalu menemukan dan menciptakan berbagai macam sarana, perlengkapan dan perkakas untuk memperluas kemampuannya dan memperlancar pekerjaannya.

Dengan berkembangnya perdagangan, muncul kebutuhan akan rekening. Berabad-abad yang lalu, untuk melakukan berbagai perhitungan, orang-orang mulai menggunakan jari mereka sendiri, kemudian kerikil, tongkat, simpul, dll. Namun seiring berjalannya waktu, tugas yang dihadapinya menjadi lebih rumit, dan menjadi perlu untuk menemukan cara, menemukan perangkat yang dapat membantunya memecahkan masalah ini.

Salah satu perangkat pertama (abad ke-5 SM) yang memfasilitasi perhitungan adalah papan khusus, yang kemudian disebut sempoa (dari bahasa Yunani “papan hitung”). Perhitungannya dilakukan dengan memindahkan tulang atau kerikil di ceruk papan yang terbuat dari perunggu, batu, gading, dll. Di Yunani, sempoa sudah ada pada abad ke-5 SM. e. Satu alur berhubungan dengan satuan, yang lain dengan puluhan, dan seterusnya. Jika lebih dari 10 kerikil dikumpulkan dalam satu alur saat menghitung, maka kerikil tersebut dikeluarkan dan satu kerikil ditambahkan ke digit berikutnya. Bangsa Romawi memperbaiki sempoa, berpindah dari alur dan kerikil ke papan marmer dengan alur yang dipahat dan bola marmer. Dengan bantuannya, dimungkinkan untuk melakukan operasi matematika penjumlahan dan pengurangan yang paling sederhana.

Variasi sempoa Cina - suanpan - muncul pada abad ke-6 M; Soroban adalah sempoa Jepang, berasal dari suanpan Tiongkok, yang dibawa ke Jepang pada abad 15-16. abad ke-16 - Sempoa Rusia dengan sistem bilangan desimal sedang dibuat. Mereka telah mengalami perubahan signifikan selama berabad-abad, namun terus digunakan hingga tahun 80-an abad ke-20.

Pada awal abad ke-17, matematikawan Skotlandia J. Napier memperkenalkan logaritma, yang memiliki dampak revolusioner pada penghitungan. Mistar hitung yang ia ciptakan berhasil digunakan lima belas tahun yang lalu, melayani para insinyur selama lebih dari 360 tahun. Tidak diragukan lagi, ini merupakan pencapaian puncak alat komputasi manual di era otomasi.

Perkembangan ilmu mekanika pada abad ke-17 menjadi prasyarat terciptanya perangkat dan instrumen komputasi dengan menggunakan metode perhitungan mekanis. Di antara alat-alat mekanis tersebut terdapat mesin penjumlahan (dapat menjumlahkan dan mengurangi), alat perkalian (dapat mengalikan dan membagi), lama kelamaan digabungkan menjadi satu - mesin penjumlah (dapat melakukan keempat operasi aritmatika).

Dalam buku harian Leonardo da Vinci dari Italia yang brilian (1452-1519), sejumlah gambar telah ditemukan di zaman kita, yang ternyata merupakan sketsa komputer penjumlahan pada roda gigi, yang mampu menambahkan angka desimal 13-bit . Pada tahun-tahun yang jauh itu, ilmuwan brilian itu mungkin satu-satunya orang di Bumi yang memahami perlunya menciptakan perangkat untuk memfasilitasi pekerjaan melakukan perhitungan. Namun, kebutuhan akan hal ini sangat kecil (atau lebih tepatnya, tidak ada sama sekali!) sehingga hanya lebih dari seratus tahun setelah kematian Leonardo da Vinci, orang Eropa lainnya ditemukan - ilmuwan Jerman Wilhelm Schickard (1592-1636). ), yang, tentu saja, tidak membaca buku harian orang Italia yang hebat - yang mengusulkan solusinya untuk masalah ini. Alasan yang mendorong Schiccard mengembangkan mesin hitung untuk menjumlahkan dan mengalikan bilangan desimal enam digit adalah kenalannya dengan astronom Polandia J. Kepler. Setelah mengenal karya astronom hebat, yang terutama berkaitan dengan perhitungan, Schickard terinspirasi oleh gagasan untuk membantunya dalam pekerjaan sulitnya. Dalam surat yang ditujukan kepadanya, dikirim pada tahun 1623, ia memberikan gambar mesin tersebut dan menceritakan cara kerjanya.

Salah satu contoh pertama dari mekanisme tersebut adalah “jam penghitungan” dari matematikawan Jerman Wilhelm Schickard. Pada tahun 1623, ia menciptakan mesin yang menjadi kalkulator otomatis pertama. Mesin Schickard dapat menambah dan mengurangi angka enam digit, membunyikan bel ketika sudah penuh. Sayangnya, sejarah belum menyimpan informasi tentang nasib mobil tersebut selanjutnya.

Penemuan Leonardo da Vinci dan Wilhelm Schiccard baru diketahui di zaman kita. Mereka tidak dikenal oleh orang-orang sezamannya.

Komputer pertama yang paling terkenal adalah mesin penjumlahan Blaise Pascal, yang pada tahun 1642 membuat model Pascalina - menambahkan mesin untuk angka delapan digit. B. Pascal mulai menciptakan Pascalina pada usia 19 tahun, mengamati pekerjaan ayahnya yang seorang pemungut pajak dan seringkali harus melakukan perhitungan yang panjang dan membosankan. Dan satu-satunya tujuannya adalah membantunya dalam pekerjaannya.

Pada tahun 1673, ahli matematika Jerman Leibniz menciptakan aritmometer pertama, yang memungkinkan dia melakukan keempat operasi aritmatika. “...Mesin saya memungkinkan untuk melakukan perkalian dan pembagian bilangan besar secara instan, tanpa harus melakukan penjumlahan dan pengurangan secara berurutan,” tulis V. Leibniz kepada salah satu temannya. Mesin Leibniz dikenal di sebagian besar negara Eropa.

Prinsip perhitungannya ternyata berhasil; selanjutnya, model tersebut berulang kali disempurnakan di berbagai negara oleh ilmuwan yang berbeda.

Dan sejak tahun 1881, produksi serial mesin penjumlah diselenggarakan, yang digunakan untuk perhitungan praktis hingga tahun enam puluhan abad ke-20.

Model produksi massal yang paling terkenal adalah mesin penambah Felix, buatan Rusia, yang mendapatkan namanya pada tahun 1900. di pameran internasional di Paris medali emas.

Juga termasuk dalam periode mekanis adalah pengembangan teoretis dari mesin analitik Babidge, yang tidak dilaksanakan karena kurangnya dana. Perkembangan teoritis dimulai pada tahun 1920-1971. Analytical Engine seharusnya menjadi mesin pertama yang menggunakan prinsip kontrol program dan dimaksudkan untuk menghitung algoritma apa pun, input-output direncanakan menggunakan kartu berlubang, dan seharusnya bekerja pada mesin uap. Mesin analitik terdiri dari empat bagian utama berikut: unit penyimpanan data awal, perantara, dan hasil (gudang - memori); unit pemrosesan data (pabrik - perangkat aritmatika); unit kendali urutan perhitungan (perangkat kendali); blok untuk memasukkan data awal dan hasil pencetakan (perangkat input/output), yang kemudian menjadi prototipe struktur semua komputer modern. Lady Ada Lovelace (putri penyair Inggris George Byron) bekerja bersamaan dengan ilmuwan Inggris. Dia mengembangkan program pertama untuk mesin tersebut, meletakkan banyak ide dan memperkenalkan sejumlah konsep dan istilah yang bertahan hingga hari ini. Countess Lovelace dianggap sebagai pemrogram komputer pertama, dan bahasa pemrograman ADA dinamai menurut namanya. Meskipun proyek ini tidak dilaksanakan, proyek ini diketahui secara luas dan sangat dihargai oleh para ilmuwan. Charles Babidge satu abad lebih maju dari zamannya.

Bersambung…

Setiap saat, sejak jaman dahulu, manusia perlu berhitung. Awalnya mereka menggunakan jari atau kerikil sendiri untuk menghitung. Namun, operasi aritmatika sederhana dengan jumlah besar pun sulit dilakukan oleh otak manusia. Oleh karena itu, di zaman kuno, alat penghitungan yang paling sederhana telah ditemukan - sempoa, ditemukan lebih dari 15 abad yang lalu di negara-negara Mediterania. Prototipe rekening modern ini adalah seperangkat kartu domino yang digantung pada batang dan digunakan oleh para pedagang.

Batang sempoa dalam pengertian aritmatika mewakili tempat desimal. Setiap kartu domino pada batang pertama bernilai 1, pada batang kedua - 10, pada batang ketiga - 100, dst. Hingga abad ke-17, sempoa tetap menjadi satu-satunya alat hitung.

Di Rusia, sempoa Rusia muncul pada abad ke-16. Mereka didasarkan pada sistem bilangan desimal dan memungkinkan Anda melakukan operasi aritmatika dengan cepat (Gbr. 6)

Beras. 6. Sempoa

Pada tahun 1614, ahli matematika John Napier menemukan logaritma.

Logaritma adalah eksponen yang suatu bilangan harus dipangkatkan (basis logaritma) untuk mendapatkan bilangan lain. Penemuan Napier adalah bahwa bilangan apa pun dapat dinyatakan dengan cara ini, dan bahwa jumlah logaritma dua bilangan sama dengan logaritma hasil kali bilangan-bilangan tersebut. Hal ini memungkinkan tindakan perkalian direduksi menjadi tindakan penjumlahan yang lebih sederhana. Napier membuat tabel logaritma. Untuk mengalikan dua angka, Anda perlu melihat logaritmanya di tabel ini, menjumlahkannya, dan menemukan angka yang sesuai dengan jumlah ini di tabel terbalik - antilogaritma. Berdasarkan tabel ini, pada tahun 1654 R. Bissacar dan pada tahun 1657, secara mandiri, S. Partridge mengembangkan mistar hitung persegi panjang: alat penghitung utama insinyur hingga pertengahan abad ke-20 (Gbr. 7).

Beras. 7. Aturan Geser

Pada tahun 1642, Blaise Pascal menemukan mesin penjumlahan mekanis dengan menggunakan sistem bilangan desimal. Setiap tempat desimal diwakili oleh sebuah roda dengan sepuluh gigi, yang menunjukkan angka dari 0 hingga 9. Totalnya ada 8 roda, artinya mesin Pascal 8-bit.

Namun, bukan sistem bilangan desimal yang menang dalam komputasi digital, melainkan sistem bilangan biner. Alasan utamanya adalah karena di alam banyak terdapat fenomena dengan dua keadaan stabil, misalnya “on/off”, “ada tegangan/tidak ada tegangan”, “pernyataan salah/pernyataan benar”, tetapi tidak ada fenomena dengan sepuluh negara stabil. Mengapa sistem desimal tersebar luas? Ya, hanya karena seseorang memiliki sepuluh jari di kedua tangannya, dan jari tersebut nyaman digunakan untuk penghitungan mental sederhana. Namun dalam komputasi elektronik, jauh lebih mudah menggunakan sistem bilangan biner yang hanya memiliki dua keadaan elemen stabil dan tabel penjumlahan dan perkalian sederhana. Dalam mesin komputasi digital modern - komputer - sistem biner digunakan tidak hanya untuk mencatat angka-angka yang harus dilakukan operasi komputasi, tetapi juga untuk mencatat perintah itu sendiri untuk perhitungan ini dan bahkan seluruh program operasi. Dalam hal ini, semua perhitungan dan operasi direduksi di komputer menjadi operasi aritmatika paling sederhana pada bilangan biner.

Salah satu orang pertama yang menunjukkan minat pada sistem biner adalah matematikawan besar Jerman Gottfried Leibniz. Pada tahun 1666, pada usia dua puluh tahun, dalam karyanya “On the Art of Combinatorics,” ia mengembangkan metode umum yang memungkinkan seseorang mereduksi pemikiran apa pun menjadi pernyataan formal yang tepat. Hal ini membuka kemungkinan terjadinya transfer logika (Leibniz menyebutnya sebagai hukum pemikiran) dari ranah kata-kata ke ranah matematika, di mana hubungan antara objek dan pernyataan didefinisikan secara tepat dan pasti. Dengan demikian, Leibniz adalah pendiri logika formal. Dia sedang meneliti sistem bilangan biner. Pada saat yang sama, Leibniz memberinya makna mistik tertentu: ia mengasosiasikan angka 1 dengan Tuhan, dan 0 dengan kekosongan. Dari dua sosok tersebut, menurutnya, semuanya terjadi. Dan dengan bantuan dua angka ini Anda dapat mengekspresikan konsep matematika apa pun. Leibniz adalah orang pertama yang menyatakan bahwa sistem biner dapat menjadi bahasa logika universal.

Leibniz bermimpi membangun “ilmu pengetahuan universal”. Dia ingin menyoroti konsep-konsep paling sederhana, yang dengannya, menurut aturan-aturan tertentu, konsep-konsep kompleksitas apa pun dapat dirumuskan. Ia bermimpi menciptakan bahasa universal di mana segala pemikiran dapat dituliskan dalam bentuk rumus matematika. Saya berpikir tentang sebuah mesin yang dapat memperoleh teorema dari aksioma, tentang mengubah pernyataan logis menjadi pernyataan aritmatika. Pada tahun 1673, ia menciptakan mesin penjumlahan jenis baru - kalkulator mekanis yang tidak hanya menambah dan mengurangi angka, tetapi juga mengalikan, membagi, menaikkan pangkat, dan mengekstrak akar kuadrat dan kubik. Itu menggunakan sistem bilangan biner.

Bahasa logika universal diciptakan pada tahun 1847 oleh ahli matematika Inggris George Boole. Dia mengembangkan kalkulus proposisional, yang kemudian diberi nama aljabar Boolean untuk menghormatinya. Ini mewakili logika formal yang diterjemahkan ke dalam bahasa matematika yang ketat. Rumus aljabar Boolean secara dangkal mirip dengan rumus aljabar yang kita kenal di sekolah. Namun kesamaan tersebut tidak hanya bersifat eksternal, tetapi juga internal. Aljabar Boolean adalah aljabar yang sepenuhnya setara, tunduk pada seperangkat hukum dan aturan yang diterapkan selama pembuatannya. Ini adalah sistem notasi yang berlaku untuk objek apa pun - angka, huruf, dan kalimat. Dengan menggunakan sistem ini, Anda dapat mengkodekan pernyataan apa pun yang perlu dibuktikan benar atau salah, lalu memanipulasinya seperti bilangan biasa dalam matematika.

George Boole (1815–1864) - Ahli matematika dan logika Inggris, salah satu pendiri logika matematika. Mengembangkan aljabar logika (dalam karya “Mathematical Analysis of Logic” (1847) dan “Study of the Laws of Thought” (1854)).

Matematikawan Amerika Charles Peirce memainkan peran besar dalam penyebaran aljabar Boolean dan perkembangannya.

Charles Pierce (1839–1914) adalah seorang filsuf, ahli logika, matematikawan, dan ilmuwan alam Amerika, yang dikenal karena karyanya tentang logika matematika.

Subyek pertimbangan dalam aljabar logika adalah apa yang disebut pernyataan, yaitu. pernyataan apa pun yang dapat dikatakan benar atau salah: “Omsk adalah sebuah kota di Rusia”, “15 adalah bilangan genap”. Pernyataan pertama benar, pernyataan kedua salah.

Pernyataan kompleks diperoleh dari pernyataan sederhana dengan menggunakan konjungsi AND, OR, IF...THEN, negasi NOT, bisa juga benar atau salah. Kebenarannya hanya bergantung pada benar atau salahnya pernyataan sederhana yang membentuknya, misalnya: “Kalau di luar tidak hujan, kamu bisa jalan-jalan.” Tugas utama aljabar Boolean adalah mempelajari ketergantungan ini. Operasi logika dianggap memungkinkan Anda membuat pernyataan kompleks dari pernyataan sederhana: negasi (NOT), konjungsi (AND), disjungsi (OR) dan lain-lain.

Pada tahun 1804, J. Jacquard menemukan mesin tenun untuk memproduksi kain dengan pola besar. Pola ini diprogram menggunakan setumpuk kartu berlubang - kartu persegi panjang yang terbuat dari karton. Pada mereka, informasi tentang pola dicatat dengan cara membuat lubang (perforasi) yang disusun dalam urutan tertentu. Saat mesin beroperasi, kartu berlubang ini dirasakan menggunakan pin khusus. Dengan cara mekanis inilah informasi dibaca dari mereka untuk menenun pola kain terprogram. Mesin Jacquard adalah prototipe mesin yang dikendalikan komputer yang dibuat pada abad kedua puluh.

Pada tahun 1820, Thomas de Colmar mengembangkan mesin penjumlahan komersial pertama yang mampu mengalikan dan membagi. Sejak abad ke-19, mesin penjumlahan telah tersebar luas untuk melakukan perhitungan yang rumit.

Pada tahun 1830, Charles Babbage mencoba menciptakan mesin analitik universal yang seharusnya melakukan perhitungan tanpa campur tangan manusia. Untuk melakukan ini, program dimasukkan ke dalamnya yang telah direkam sebelumnya pada kartu berlubang yang terbuat dari kertas tebal dengan menggunakan lubang yang dibuat dalam urutan tertentu (kata "perforasi" berarti "melubangi kertas atau karton"). Prinsip pemrograman Mesin Analitik Babbage dikembangkan pada tahun 1843 oleh Ada Lovelace, putri penyair Byron.

Beras. 8.Charles Babbage

Beras. 9. Ada Lovelace

Mesin analitik harus mampu mengingat data dan hasil antara perhitungan, yaitu memiliki memori. Mesin ini seharusnya terdiri dari tiga bagian utama: alat untuk menyimpan angka yang diketik dengan menggunakan roda gigi (memori), alat untuk mengoperasikan angka (satuan aritmatika), dan alat untuk mengoperasikan angka dengan menggunakan kartu berlubang (alat kendali program). Pekerjaan menciptakan Analytical Engine belum selesai, namun ide-ide yang terkandung di dalamnya membantu membangun komputer pertama di abad ke-20 (diterjemahkan dari bahasa Inggris kata ini berarti “kalkulator”).

Pada tahun 1880 V.T. Odner di Rusia menciptakan mesin penambah mekanis dengan roda gigi, dan pada tahun 1890 ia meluncurkan produksi massalnya. Selanjutnya, diproduksi dengan nama "Felix" hingga tahun 50-an abad ke-20 (Gbr. 11).

Beras. 10. V.T. lebih aneh

Beras. 11. Mesin penambah mekanis "Felix"

Pada tahun 1888, Herman Hollerith (Gbr. 12) menciptakan mesin penghitung elektromekanis pertama - sebuah tabulator, di mana informasi yang dicetak pada kartu berlubang (Gbr. 13) diuraikan dengan arus listrik. Mesin ini memungkinkan pengurangan waktu penghitungan Sensus AS beberapa kali lipat. Pada tahun 1890, penemuan Hollerith digunakan pertama kali dalam Sensus Amerika ke-11. Pekerjaan yang sebelumnya diselesaikan oleh 500 karyawan selama 7 tahun ini diselesaikan oleh Hollerith dan 43 asisten pada 43 tabulator dalam satu bulan.

Pada tahun 1896, Hollerith mendirikan sebuah perusahaan bernama Tabating Machine Co. Pada tahun 1911, perusahaan ini bergabung dengan dua perusahaan lain yang berspesialisasi dalam otomatisasi pemrosesan data statistik, dan menerima nama modern IBM (International Business Machines) pada tahun 1924. Perusahaan ini menjadi perusahaan elektronik, salah satu produsen semua jenis terbesar di dunia. komputer dan perangkat lunak, penyedia jaringan informasi global. Pendiri IBM adalah Thomas Watson Sr., yang memimpin perusahaan tersebut pada tahun 1914, pada dasarnya mendirikan IBM Corporation dan memimpinnya selama lebih dari 40 tahun. Sejak pertengahan 1950-an, IBM telah mengambil posisi terdepan di pasar komputer global. Pada tahun 1981, perusahaan ini menciptakan komputer pribadi pertamanya, yang menjadi standar industri. Pada pertengahan 1980-an, IBM menguasai sekitar 60% produksi komputer elektronik dunia.

Beras. 12. Thomas Watson Sr.

Beras. 13. Herman Hollerith

Pada akhir abad ke-19, pita pelubang ditemukan - kertas atau film seluloid, di mana informasi diterapkan dengan pelubang dalam bentuk sekumpulan lubang.

Pita kertas berlubang lebar digunakan dalam monotipe, mesin penyusunan huruf yang ditemukan oleh T. Lanston pada tahun 1892. Monotipe terdiri dari dua perangkat independen: keyboard dan peralatan casting. Keyboard berfungsi untuk menyusun program pengetikan pada pita berlubang, dan mesin casting melakukan pengetikan sesuai dengan program yang sebelumnya disusun pada keyboard dari paduan tipografi khusus - gart.

Beras. 14. Kartu berlubang

Beras. 15. Kaset berlubang

Penata huruf duduk di depan keyboard, melihat teks yang berdiri di depannya di stand musik dan menekan tombol yang sesuai. Ketika salah satu tombol huruf dipukul, jarum mekanisme pelubangan menggunakan udara bertekanan untuk membuat kombinasi kode lubang pada pita kertas. Kombinasi ini sesuai dengan huruf, tanda, atau spasi tertentu di antara keduanya. Setelah setiap pukulan pada kunci, pita kertas bergerak satu langkah - 3 mm. Setiap baris lubang horizontal pada kertas yang dilubangi sesuai dengan satu huruf, tanda, atau spasi di antara keduanya. Gulungan pita kertas berlubang yang telah selesai (dilubangi) dipindahkan ke mesin pengecoran, di mana, juga menggunakan udara bertekanan, informasi yang dikodekan di dalamnya dibaca dari pita kertas yang dilubangi dan serangkaian huruf diproduksi secara otomatis. Dengan demikian, monotipe adalah salah satu mesin pertama yang dikendalikan komputer dalam sejarah teknologi. Itu diklasifikasikan sebagai mesin penyusunan huruf tipe panas dan seiring berjalannya waktu digantikan oleh pengaturan huruf foto dan kemudian pengaturan huruf elektronik.

Agak lebih awal dari monotipe, pada tahun 1881, pianola (atau phonola) ditemukan - instrumen untuk memainkan piano secara otomatis. Itu juga dioperasikan menggunakan udara bertekanan. Dalam pianola, setiap tuts piano atau grand piano biasa berhubungan dengan palu yang memukulnya. Semua palu bersama-sama membentuk counter-keyboard, yang dipasang pada keyboard piano. Pita kertas lebar yang dililitkan pada roller dimasukkan ke dalam pianola. Lubang pada pita berlubang dibuat terlebih dahulu saat pianis bermain - ini adalah semacam “nada”. Saat pianola beroperasi, pita kertas yang sudah dilubangi diputar ulang dari satu rol ke rol lainnya. Informasi yang terekam di dalamnya dibaca menggunakan mekanisme pneumatik. Dia mengaktifkan palu yang sesuai dengan lubang pada pita yang dilubangi, menyebabkan palu tersebut memukul tuts dan mereproduksi penampilan pianis. Jadi, pianola juga merupakan mesin yang dikendalikan program. Berkat kaset piano berlubang yang masih ada, dimungkinkan untuk memulihkan dan merekam ulang, dengan menggunakan metode modern, penampilan pianis luar biasa di masa lalu seperti komposer A.N. juru tulis. Pianola digunakan oleh komposer dan pianis terkenal Rubinstein, Paderewski, Busoni.

Kemudian, informasi dibaca dari pita berlubang dan kartu berlubang menggunakan kontak listrik - sikat logam, yang bila bersentuhan dengan lubang, menutup rangkaian listrik. Kemudian kuas diganti dengan fotosel, dan pembacaan informasi menjadi optik, tanpa kontak. Beginilah cara informasi dicatat dan dibaca di komputer digital pertama.

Operasi logika berkaitan erat dengan kehidupan sehari-hari.

Dengan menggunakan satu elemen OR untuk dua masukan, dua elemen AND untuk dua masukan, dan satu elemen NOT, Anda dapat membangun rangkaian logika penjumlah setengah biner yang mampu melakukan operasi penjumlahan biner dari dua bilangan biner satu digit (yaitu memenuhi aturan aritmatika biner):

0 +0 =0; 0+1=1; 1+0=1; 1+1=0. Dengan melakukan hal ini, ia mengalokasikan bit carry.

Namun, rangkaian seperti itu tidak mengandung masukan ketiga yang dapat diterapkan sinyal pembawa dari bit penjumlahan bilangan biner sebelumnya. Oleh karena itu, half-adder hanya digunakan pada bit paling tidak signifikan dari rangkaian logika untuk menjumlahkan bilangan biner multi-bit, dimana tidak boleh ada sinyal carry dari bit biner sebelumnya. Penambah biner penuh menambahkan dua bilangan biner multi-bit, dengan memperhitungkan sinyal bawaan dari penambahan bit biner sebelumnya.

Dengan menghubungkan penambah biner dalam kaskade, Anda bisa mendapatkan rangkaian penambah logis untuk bilangan biner dengan jumlah digit berapa pun.

Dengan beberapa modifikasi, rangkaian logika ini juga digunakan untuk mengurangi, mengalikan, dan membagi bilangan biner. Dengan bantuan mereka, perangkat aritmatika komputer modern dibangun.

Pada tahun 1937, George Stibitz (Gbr. 16) menciptakan penambah biner dari relai elektromekanis biasa - perangkat yang mampu melakukan operasi penjumlahan angka dalam kode biner. Dan saat ini, penambah biner masih menjadi salah satu komponen utama komputer mana pun, dasar perangkat aritmatikanya.

Beras. 16.George Stibitz

Pada tahun 1937–1942 John Atanasoff (Gbr. 17) menciptakan model komputer pertama yang dijalankan dengan tabung vakum. Itu menggunakan sistem bilangan biner. Kartu berlubang digunakan untuk memasukkan data dan mengeluarkan hasil perhitungan. Pengerjaan mesin ini hampir selesai pada tahun 1942, namun karena perang, pendanaan lebih lanjut dihentikan.

Beras. 17. John Atanasoff

Pada tahun 1937, Konrad Zuse (Gbr. 12) menciptakan komputer pertamanya Z1 berdasarkan relay elektromekanis. Data awal dimasukkan ke dalamnya menggunakan keyboard, dan hasil perhitungannya ditampilkan pada panel yang banyak bola lampunya. Pada tahun 1938, K. Zuse menciptakan model Z2 yang ditingkatkan. Program dimasukkan ke dalamnya menggunakan pita berlubang. Itu dibuat dengan melubangi film fotografi bekas 35mm. Pada tahun 1941, K. Zuse membangun komputer Z3 yang berfungsi, dan kemudian Z4, berdasarkan sistem bilangan biner. Mereka digunakan untuk perhitungan dalam pembuatan pesawat terbang dan rudal. Pada tahun 1942, Konrad Zuse dan Helmut Schreier mendapatkan ide untuk mengubah Z3 dari relay elektromekanis menjadi tabung vakum. Mesin seperti itu seharusnya bekerja 1000 kali lebih cepat, tetapi tidak mungkin dibuat - perang menghalanginya.

Beras. 18. Konrad Zuse

Pada tahun 1943–1944, di salah satu perusahaan IBM (IBM), bekerja sama dengan para ilmuwan di Universitas Harvard yang dipimpin oleh Howard Aiken, komputer Mark-1 diciptakan. Beratnya sekitar 35 ton. "Mark-1" didasarkan pada penggunaan relay elektromekanis dan dioperasikan dengan nomor yang dikodekan pada pita berlubang.

Saat membuatnya, ide-ide yang dikemukakan oleh Charles Babbage dalam Analytical Engine-nya digunakan. Berbeda dengan Stiebitz dan Zuse, Aiken tidak menyadari kelebihan sistem bilangan biner dan menggunakan sistem desimal pada mesinnya. Mesin tersebut dapat memanipulasi angka hingga 23 digit. Untuk mengalikan dua angka tersebut, dia perlu menghabiskan waktu 4 detik. Pada tahun 1947 diciptakan mesin Mark-2 yang sudah menggunakan sistem bilangan biner. Pada mesin ini, operasi penjumlahan dan pengurangan memakan waktu rata-rata 0,125 detik, dan perkalian - 0,25 detik.

Ilmu abstrak aljabar logika dekat dengan kehidupan praktis. Ini memungkinkan Anda untuk memecahkan berbagai masalah kontrol.

Sinyal masukan dan keluaran relai elektromagnetik, seperti pernyataan dalam aljabar Boolean, juga hanya mengambil dua nilai. Saat belitan dihilangkan energinya, sinyal masukannya adalah 0, dan saat arus mengalir melalui belitan, sinyal masukannya adalah 1. Saat kontak relai terbuka, sinyal keluarannya adalah 0, dan saat kontak ditutup, sinyal keluarannya adalah 0. adalah 1.

Kesamaan antara pernyataan dalam aljabar Boolean dan perilaku relai elektromagnetik inilah yang diperhatikan oleh fisikawan terkenal Paul Ehrenfest. Pada awal tahun 1910, ia mengusulkan penggunaan aljabar Boolean untuk menggambarkan pengoperasian rangkaian relai dalam sistem telepon. Menurut versi lain, gagasan menggunakan aljabar Boolean untuk menggambarkan rangkaian peralihan listrik adalah milik Peirce. Pada tahun 1936, pendiri teori informasi modern, Claude Shannon, menggabungkan sistem bilangan biner, logika matematika, dan rangkaian listrik dalam disertasi doktoralnya.

Lebih mudah untuk menentukan hubungan antara relai elektromagnetik dalam rangkaian menggunakan operasi logika NOT, AND, OR, REPEAT (YES), dll. Misalnya, sambungan seri kontak relai mengimplementasikan operasi AND, dan sambungan paralel dari kontak ini mengimplementasikan operasi logika OR. Operasi AND, OR, NOT dilakukan dengan cara yang sama di rangkaian elektronik, di mana peran relai yang menutup dan membuka rangkaian listrik dilakukan oleh elemen semikonduktor nirkontak - transistor, dibuat pada tahun 1947–1948 oleh ilmuwan Amerika D. Bardeen, W. Brattain dan W .

Relai elektromekanis terlalu lambat. Oleh karena itu, pada tahun 1943, Amerika mulai mengembangkan komputer berdasarkan tabung vakum. Pada tahun 1946, Presper Eckert dan John Mauchly (Gbr. 13) membangun komputer digital elektronik pertama, ENIAC. Bobotnya 30 ton, luasnya 170 meter persegi. m daerah. Alih-alih ribuan relay elektromekanis, ENIAC berisi 18.000 tabung vakum. Mesin menghitung dalam sistem biner dan melakukan 5000 operasi penjumlahan atau 300 operasi perkalian per detik. Tidak hanya perangkat aritmatika, tetapi juga perangkat penyimpanan dibangun di atas tabung vakum di mesin ini. Data numerik dimasukkan menggunakan kartu berlubang, sedangkan program dimasukkan ke dalam mesin ini menggunakan colokan dan bidang pengaturan huruf, yaitu ribuan kontak harus dihubungkan untuk setiap program baru. Oleh karena itu, diperlukan waktu hingga beberapa hari untuk mempersiapkan penyelesaian masalah baru, meskipun masalah itu sendiri dapat diselesaikan dalam beberapa menit. Ini adalah salah satu kelemahan utama mesin tersebut.

Beras. 19. Presper Eckert dan John Mauchly

Karya tiga ilmuwan terkemuka - Claude Shannon, Alan Turing dan John von Neumann - menjadi dasar penciptaan struktur komputer modern.

Shannon Claude (lahir 1916) adalah seorang insinyur dan matematikawan Amerika, pendiri teori informasi matematika.

Pada tahun 1948, ia menerbitkan karya “Mathematical Theory of Communication,” dengan teorinya tentang transmisi dan pemrosesan informasi, yang mencakup semua jenis pesan, termasuk pesan yang dikirimkan melalui serabut saraf pada organisme hidup. Shannon memperkenalkan konsep jumlah informasi sebagai ukuran ketidakpastian keadaan sistem, yang dihilangkan ketika informasi diterima. Dia menyebut ukuran ketidakpastian ini entropi, dengan analogi dengan konsep serupa dalam mekanika statistik. Ketika pengamat menerima informasi, entropi, yaitu tingkat ketidaktahuannya tentang keadaan sistem, berkurang.

Alan Turing (1912–1954) – ahli matematika Inggris. Karya utamanya adalah logika matematika dan matematika komputasi. Pada tahun 1936–1937 menulis karya penting “On Computable Numbers,” di mana ia memperkenalkan konsep perangkat abstrak, yang kemudian disebut “mesin Turing.” Dalam perangkat ini ia mengantisipasi sifat dasar komputer modern. Turing menyebut perangkatnya sebagai “mesin universal”, karena perangkat tersebut diharapkan dapat memecahkan masalah matematika atau logika apa pun yang dapat diselesaikan (secara teori dapat dipecahkan). Data harus dimasukkan ke dalamnya dari pita kertas yang dibagi menjadi sel – sel. Setiap sel tersebut harus berisi simbol atau tidak. Mesin Turing dapat memproses simbol-simbol yang dimasukkan dari pita dan mengubahnya, yaitu menghapusnya dan menulis yang baru sesuai dengan instruksi yang disimpan dalam memori internalnya.

Neumann John von (1903–1957) - ahli matematika dan fisikawan Amerika, peserta dalam pengembangan senjata atom dan hidrogen. Lahir di Budapest, dia tinggal di AS sejak tahun 1930. Dalam laporannya, yang diterbitkan pada tahun 1945 dan menjadi karya pertama tentang komputer elektronik digital, ia mengidentifikasi dan mendeskripsikan “arsitektur” komputer modern.

Di mesin berikutnya - EDVAC - memori internalnya yang lebih besar tidak hanya mampu menyimpan data asli, tetapi juga program perhitungan. Ide ini - untuk menyimpan program dalam memori mesin - dikemukakan oleh ahli matematika John von Neumann bersama dengan Mauchly dan Eckert. Dia adalah orang pertama yang mendeskripsikan struktur komputer universal (yang disebut “arsitektur von Neumann” dari komputer modern). Untuk pengoperasian yang universal dan efisien, menurut von Neumann, komputer harus berisi unit pusat aritmatika-logis, perangkat pusat untuk mengendalikan semua operasi, perangkat penyimpanan (memori) dan perangkat input/output informasi, dan program harus disimpan di memori komputer.

Von Neumann percaya bahwa komputer harus beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner, elektronik, dan melakukan semua operasi secara berurutan, satu demi satu. Prinsip-prinsip ini adalah dasar dari semua komputer modern.

Mesin yang menggunakan tabung vakum bekerja jauh lebih cepat daripada mesin yang menggunakan relay elektromekanis, namun tabung vakum itu sendiri tidak dapat diandalkan. Mereka sering gagal. Untuk menggantikannya pada tahun 1947, John Bardeen, Walter Brattain dan William Shockley mengusulkan penggunaan elemen semikonduktor switching yang mereka temukan - transistor.

John Bardeen (1908–1991) – fisikawan Amerika. Salah satu pencipta transistor pertama (Penghargaan Nobel Fisika tahun 1956 bersama W. Brattain dan W. Shockley atas penemuan efek transistor). Salah satu penulis teori mikroskopis superkonduktivitas (Penghargaan Nobel kedua pada tahun 1957 bersama dengan L. Cooper dan D. Schriffen).

Walter Brattain (1902–1987) - Fisikawan Amerika, salah satu pencipta transistor pertama, pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1956.

William Shockley (1910–1989) - Fisikawan Amerika, salah satu pencipta transistor pertama, pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1956.

Di komputer modern, transistor mikroskopis dalam chip sirkuit terpadu dikelompokkan ke dalam sistem “gerbang” yang melakukan operasi logis pada bilangan biner. Misalnya, dengan bantuan mereka, penjumlah biner yang dijelaskan di atas dibuat, yang memungkinkan penjumlahan bilangan biner multi-digit, pengurangan, perkalian, pembagian, dan perbandingan bilangan satu sama lain. Gerbang logika, bertindak berdasarkan aturan tertentu, mengontrol pergerakan data dan pelaksanaan instruksi di komputer.

Peningkatan jenis komputer pertama pada tahun 1951 menyebabkan terciptanya komputer UNIVAC, yang ditujukan untuk penggunaan komersial. Ini menjadi komputer pertama yang diproduksi secara komersial.

Komputer tabung serial IBM 701, yang muncul pada tahun 1952, melakukan hingga 2.200 operasi perkalian per detik.

Komputer IBM 701

Inisiatif untuk menciptakan sistem ini adalah milik Thomas Watson Jr. Pada tahun 1937, ia mulai bekerja di perusahaan tersebut sebagai penjual keliling. Dia hanya berhenti bekerja untuk IBM selama perang, ketika dia menjadi pilot di Angkatan Udara Amerika Serikat. Kembali ke perusahaan pada tahun 1946, ia menjadi wakil presiden dan memimpin IBM dari tahun 1956 hingga 1971. Saat masih menjadi anggota dewan direksi IBM, Thomas Watson menjabat sebagai Duta Besar Amerika Serikat untuk Uni Soviet dari tahun 1979 hingga 1981.

Thomas Watson (Jr.)

Pada tahun 1964, IBM mengumumkan pembuatan enam model keluarga IBM 360 (System 360), yang menjadi komputer generasi ketiga pertama. Model-model tersebut memiliki sistem perintah tunggal dan berbeda satu sama lain dalam jumlah RAM dan kinerja. Saat membuat model keluarga, sejumlah prinsip baru digunakan, yang menjadikan mesin bersifat universal dan memungkinkan penggunaannya dengan efisiensi yang sama baik untuk memecahkan masalah di berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, dan untuk memproses data di bidang tersebut. manajemen dan bisnis. IBM System/360 (S/360) merupakan keluarga komputer universal kelas mainframe. Perkembangan lebih lanjut dari IBM/360 adalah sistem 370, 390, z9 dan zSeries. Di Uni Soviet, IBM/360 dikloning dengan nama ES COMPUTER. Itu adalah perangkat lunak yang kompatibel dengan prototipe Amerika mereka. Hal ini memungkinkan penggunaan perangkat lunak Barat dalam kondisi keterbelakangan “industri pemrograman” dalam negeri.

Komputer IBM/360

T. Watson (Jr.) dan V. Lerson di komputer IBM/360

Mesin Komputasi Elektronik Kecil (MESM) pertama di Uni Soviet yang menggunakan tabung vakum dibuat pada tahun 1949–1951. di bawah kepemimpinan akademisi S.A. Lebedeva. Terlepas dari ilmuwan asing S.A. Lebedev mengembangkan prinsip membangun komputer dengan program yang disimpan dalam memori. MESM adalah mesin pertama. Dan pada tahun 1952–1954. di bawah kepemimpinannya, Mesin Penghitung Elektronik Berkecepatan Tinggi (BESM) dikembangkan, melakukan 8.000 operasi per detik.

Lebedev Sergey Alekseevich

Penciptaan komputer elektronik dipimpin oleh ilmuwan dan insinyur terbesar Soviet I.S. Brook, WM Glushkov, Yu.A. Bazilevsky, B.I. Rameev, L.I. Gutenmacher, N.P. Brusentsov.

Generasi pertama komputer Soviet termasuk komputer tabung - “BESM-2”, “Strela”, “M-2”, “M-3”, “Minsk”, “Ural-1”, “Ural-2”, “M - 20".

Komputer Soviet generasi kedua mencakup komputer kecil semikonduktor "Nairi" dan "Mir", komputer berukuran sedang untuk perhitungan ilmiah dan pemrosesan informasi dengan kecepatan 5-30 ribu operasi per detik "Minsk-2", "Minsk-22" , “Minsk-32” ", "Ural-14", "Razdan-2", "Razdan-3", "BESM-4", "M-220" dan mengendalikan komputer "Dnepr", "VNIIEM-3", serta BESM-6 berkecepatan sangat tinggi dengan kinerja 1 juta operasi per detik.

Pendiri mikroelektronika Soviet adalah ilmuwan yang beremigrasi dari AS ke Uni Soviet: F.G. Staros (Alfred Sarant) dan I.V. Berg (Joel Barr). Mereka menjadi penggagas, penyelenggara dan pengelola pusat mikroelektronika di Zelenograd dekat Moskow.

F.G. bintang

Komputer generasi ketiga berdasarkan sirkuit terintegrasi muncul di Uni Soviet pada paruh kedua tahun 1960-an. Sistem Komputer Terpadu (ES COMPUTER) dan Sistem Komputer Kecil (SM COMPUTER) dikembangkan dan produksi massalnya diselenggarakan. Seperti disebutkan di atas, sistem ini merupakan tiruan dari sistem IBM/360 Amerika.

Evgeniy Alekseevich Lebedev adalah penentang keras penyalinan sistem IBM/360 Amerika, yang dalam versi Soviet disebut ES Computer, yang dimulai pada tahun 1970-an. Peran Komputer UE dalam pengembangan komputer domestik masih ambigu.

Pada tahap awal, kemunculan komputer ES menyebabkan penyatuan sistem komputer, memungkinkan penetapan standar pemrograman awal dan pengorganisasian proyek skala besar terkait implementasi program.

Akibat dari hal ini adalah pembatasan luas terhadap pengembangan asli mereka dan menjadi sepenuhnya bergantung pada ide dan konsep IBM, yang jauh dari yang terbaik pada saat itu. Transisi mendadak dari mesin Soviet yang mudah digunakan ke perangkat keras dan perangkat lunak IBM/360 yang jauh lebih kompleks menyebabkan banyak pemrogram harus mengatasi kesulitan yang terkait dengan kekurangan dan kesalahan pengembang IBM. Model awal komputer ES seringkali memiliki karakteristik kinerja yang lebih rendah dibandingkan komputer domestik pada waktu itu.

Pada tahap selanjutnya, terutama di tahun 80-an, pengenalan komputer UE secara luas menjadi hambatan serius bagi pengembangan perangkat lunak, database, dan sistem dialog. Setelah pembelian yang mahal dan direncanakan sebelumnya, perusahaan terpaksa mengoperasikan sistem komputer yang sudah ketinggalan zaman. Secara paralel, sistem dikembangkan pada mesin kecil dan komputer pribadi, yang menjadi semakin populer.

Pada tahap selanjutnya, dengan dimulainya perestroika, pada tahun 1988–89, negara kita dibanjiri komputer pribadi asing. Tidak ada tindakan yang dapat menghentikan krisis seri komputer UE. Industri dalam negeri tidak mampu membuat analog atau pengganti komputer ES berdasarkan basis elemen baru. Pada saat itu, perekonomian Uni Soviet tidak memungkinkan kita menghabiskan sumber daya keuangan yang besar untuk pembuatan peralatan mikroelektronik. Akibatnya, terjadi transisi menyeluruh ke komputer impor. Program pengembangan komputer dalam negeri akhirnya dibatasi. Masalah muncul dalam transfer teknologi ke komputer modern, modernisasi teknologi, mempekerjakan dan melatih kembali ratusan ribu spesialis.

Prakiraan S.A. Lebedeva dibenarkan. Baik di AS maupun di seluruh dunia, mereka kemudian mengikuti jalan yang dia usulkan: di satu sisi, superkomputer dibuat, dan di sisi lain, serangkaian komputer yang kurang kuat yang ditujukan untuk berbagai aplikasi - pribadi, khusus, dll.

Komputer Soviet generasi keempat diimplementasikan berdasarkan sirkuit terintegrasi skala besar (LSI) dan skala ultra-besar (VLSI).

Contoh sistem komputer generasi keempat yang besar adalah kompleks multiprosesor Elbrus-2 dengan kecepatan hingga 100 juta operasi per detik.

Pada tahun 1950-an, komputer berbasis transistor generasi kedua diciptakan. Hasilnya, kecepatan mesin meningkat 10 kali lipat, dan ukuran serta berat berkurang secara signifikan. Mereka mulai menggunakan perangkat penyimpanan pada inti ferit magnetik, yang mampu menyimpan informasi tanpa batas waktu bahkan ketika komputer dimatikan. Mereka dirancang oleh Joy Forrester pada tahun 1951–1953. Sejumlah besar informasi disimpan di media eksternal, seperti pita magnetik atau drum magnetik.

Hard disk drive pertama dalam sejarah komputasi (winchester) dikembangkan pada tahun 1956 oleh sekelompok insinyur IBM yang dipimpin oleh Reynold B. Johnson. Perangkat itu disebut 305 RAMAC - metode akuntansi dan kontrol akses acak. Drive tersebut terdiri dari 50 disk aluminium dengan diameter 24 inci (sekitar 60 cm) dan ketebalan masing-masing 2,5 cm. Lapisan magnet diterapkan pada permukaan pelat aluminium, tempat perekaman dilakukan. Seluruh struktur disk pada sumbu umum ini diputar dalam mode operasi dengan kecepatan konstan 1200 rpm, dan drive itu sendiri menempati area berukuran 3x3,5 m. Kapasitas totalnya adalah 5 MB. Salah satu prinsip terpenting yang digunakan dalam desain RAMAC 305 adalah bahwa head tidak menyentuh permukaan disk, tetapi melayang pada jarak kecil yang tetap. Untuk tujuan ini, nozel udara khusus digunakan, yang mengarahkan aliran ke disk melalui lubang kecil di dudukan kepala dan dengan demikian menciptakan celah antara kepala dan permukaan pelat yang berputar.

Winchester (hard drive) memberi pengguna komputer kemampuan untuk menyimpan informasi dalam jumlah yang sangat besar dan pada saat yang sama dengan cepat mengambil data yang diperlukan. Setelah harddisk diciptakan pada tahun 1958, media pita magnetik ditinggalkan.

Pada tahun 1959, D. Kilby, D. Herney, K. Lehovec dan R. Noyce (Gbr. 14) menemukan sirkuit terpadu (chip), di mana semua komponen elektronik, bersama dengan konduktor, ditempatkan di dalam wafer silikon. Penggunaan chip di komputer telah memungkinkan untuk memperpendek jalur aliran arus selama peralihan. Kecepatan perhitungan meningkat sepuluh kali lipat. Dimensi mesin juga mengalami penurunan yang signifikan. Munculnya chip memungkinkan terciptanya komputer generasi ketiga. Dan pada tahun 1964, IBM mulai memproduksi komputer IBM-360 berbasis sirkuit terintegrasi.

Beras. 14. D. Kilby, D. Hurney, K. Lechovec dan R. Noyce

Pada tahun 1965, Douglas Engelbart (Gbr. 15) menciptakan "mouse" pertama - manipulator genggam komputer. Ini pertama kali digunakan di komputer pribadi Apple Macintosh, yang dirilis kemudian, pada tahun 1976.

Beras. 19.Douglas Engelbart

Pada tahun 1971, IBM mulai memproduksi floppy disk komputer, yang ditemukan oleh Yoshiro Nakamatsu, sebuah disk magnetik fleksibel yang dapat dilepas (“floppy disk”) untuk penyimpanan informasi permanen. Awalnya floppy disk berdiameter 8 inci dan berkapasitas 80 KB, kemudian - 5 inci. Floppy disk modern dengan kapasitas 1,44 MB, pertama kali dirilis oleh Sony pada tahun 1982, ditempatkan dalam wadah plastik keras dan memiliki diameter 3,5 inci.

Pada tahun 1969, penciptaan jaringan komputer pertahanan dimulai di Amerika Serikat - nenek moyang jaringan Internet modern di seluruh dunia.

Pada tahun 1970-an, printer dot matriks dikembangkan untuk mencetak keluaran informasi dari komputer.

Pada tahun 1971, karyawan Intel Edward Hoff (Gbr. 20) menciptakan mikroprosesor pertama, 4004, dengan menempatkan beberapa sirkuit terintegrasi pada satu chip silikon. Meskipun awalnya dimaksudkan untuk digunakan dalam kalkulator, pada dasarnya ini adalah komputer mikro yang lengkap. Penemuan revolusioner ini secara radikal mengubah gagasan tentang komputer sebagai monster yang besar dan berat. Mikroprosesor memungkinkan terciptanya komputer generasi keempat yang muat di meja pengguna.

Beras. 20.Edward Hoff

Pada pertengahan tahun 1970-an, upaya dimulai untuk membuat komputer pribadi (PC), sebuah mesin komputasi yang ditujukan untuk pengguna pribadi.

Pada tahun 1974, Edward Roberts (Gbr. 21) menciptakan komputer pribadi pertama, Altair, berdasarkan mikroprosesor Intel 8080 (Gbr. 22). Namun tanpa perangkat lunak, hal ini tidak efektif: lagi pula, pengguna pribadi tidak memiliki programmer sendiri yang “siap” di rumah.

Beras. 21.Edward Roberts

Beras. 22. Komputer pribadi pertama Altair

Pada tahun 1975, dua mahasiswa Universitas Harvard, Bill Gates dan Paul Allen, mempelajari tentang pembuatan Altair PC (Gbr. 23). Mereka adalah orang pertama yang memahami kebutuhan mendesak untuk menulis perangkat lunak untuk komputer pribadi dan dalam waktu satu bulan mereka membuatnya untuk PC Altair berdasarkan bahasa BASIC. Pada tahun yang sama, mereka mendirikan Microsoft, yang dengan cepat menjadi pemimpin dalam perangkat lunak komputer pribadi dan menjadi perusahaan terkaya di dunia.

Beras. 23. Bill Gates dan Paul Allen

Beras. 24.Bill Gates

Pada tahun 1973, IBM mengembangkan hard disk magnetik (hard drive) untuk komputer. Penemuan ini memungkinkan terciptanya memori jangka panjang berkapasitas besar, yang disimpan saat komputer dimatikan.

Mikrokomputer Altair-8800 pertama hanyalah kumpulan bagian-bagian yang masih perlu dirakit. Selain itu, mereka sangat merepotkan untuk digunakan: mereka tidak memiliki monitor, keyboard, atau mouse. Informasi dimasukkan ke dalamnya menggunakan sakelar di panel depan, dan hasilnya ditampilkan menggunakan indikator LED. Kemudian mereka mulai menampilkan hasilnya menggunakan teletype - mesin telegraf dengan keyboard.

Pada tahun 1976, insinyur berusia 26 tahun Steve Wozniak dari Hewlett-Packard menciptakan komputer mikro yang pada dasarnya baru. Dialah orang pertama yang menggunakan keyboard yang mirip dengan keyboard mesin tik untuk memasukkan data, dan TV biasa untuk menampilkan informasi. Simbol ditampilkan di layarnya dalam 24 baris yang masing-masing terdiri dari 40 karakter. Komputer memiliki memori 8 KB, setengahnya ditempati oleh bahasa BASIC bawaan, dan setengahnya lagi dapat digunakan pengguna untuk memasukkan programnya. Komputer ini jauh lebih unggul daripada Altair-8800, yang hanya memiliki memori 256 byte. S. Wozniak menyediakan konektor (yang disebut “slot”) untuk komputer barunya untuk menghubungkan perangkat tambahan. Teman Steve Wozniak, Steve Jobs, adalah orang pertama yang memahami dan menghargai prospek komputer ini (Gbr. 25). Dia menawarkan untuk mengatur sebuah perusahaan untuk produksi serialnya. Pada tanggal 1 April 1976, mereka mendirikan perusahaan Apple, dan resmi mendaftarkannya pada bulan Januari 1977. Mereka menyebut komputer baru itu Apple-I (Gbr. 26). Dalam waktu 10 bulan, mereka berhasil merakit dan menjual sekitar 200 eksemplar Apple-I.

Beras. 25. Steve Wozniak dan Steve Jobs

Beras. 26. Komputer Pribadi Apple-I

Saat ini, Wozniak sudah berupaya memperbaikinya. Versi baru disebut Apple-II (Gbr. 23). Komputer dibuat dalam wadah plastik, menerima mode grafis, suara, warna, memori yang diperluas, 8 konektor ekspansi (slot), bukan satu. Itu menggunakan perekam kaset untuk menyimpan program. Basis model Apple II pertama, seperti pada Apple I, adalah mikroprosesor 6502 dari Teknologi MOS dengan frekuensi clock 1 megahertz. BASIC direkam dalam memori permanen. Kapasitas RAM 4 KB diperluas menjadi 48 KB. Informasi tersebut ditampilkan pada TV berwarna atau hitam-putih yang beroperasi dalam sistem standar NTSC untuk AS. Dalam mode teks, 24 baris ditampilkan, masing-masing 40 karakter, dan dalam mode grafis, resolusinya 280 x 192 piksel (enam warna). Keunggulan utama Apple II adalah kemampuannya untuk memperluas RAM hingga 48 KB dan menggunakan 8 konektor untuk menghubungkan perangkat tambahan. Berkat penggunaan grafik berwarna, ini dapat digunakan untuk berbagai macam permainan (Gbr. 27).

Beras. 27. Komputer pribadi Apple II

Berkat kemampuannya, Apple II telah mendapatkan popularitas di kalangan orang-orang dari berbagai profesi. Penggunanya tidak diharuskan memiliki pengetahuan tentang elektronik atau bahasa pemrograman.

Apple II menjadi komputer pribadi pertama bagi ilmuwan, insinyur, pengacara, pengusaha, ibu rumah tangga, dan anak sekolah.

Pada bulan Juli 1978, Apple II dilengkapi dengan drive Disk II, yang secara signifikan memperluas kemampuannya. Sistem operasi disk Apple-DOS dibuat untuk itu. Dan pada akhir tahun 1978, komputer tersebut diperbaiki lagi dan dirilis dengan nama Apple II Plus. Sekarang dapat digunakan dalam dunia bisnis untuk menyimpan informasi, menjalankan bisnis, dan membantu dalam pengambilan keputusan. Penciptaan program aplikasi seperti editor teks, pengatur, dan spreadsheet dimulai.

Pada tahun 1979, Dan Bricklin dan Bob Frankston menciptakan VisiCalc, spreadsheet pertama di dunia. Alat ini paling cocok untuk perhitungan akuntansi. Versi pertamanya ditulis untuk Apple II, yang sering kali dibeli hanya untuk bekerja dengan VisiCalc.

Jadi, dalam beberapa tahun, komputer mikro, sebagian besar berkat Apple dan pendirinya Steven Jobs dan Steve Wozniak, berubah menjadi komputer pribadi untuk orang-orang dari berbagai profesi.

Pada tahun 1981, komputer pribadi IBM PC muncul, yang segera menjadi standar dalam industri komputer dan menggusur hampir semua model komputer pribadi pesaing dari pasar. Satu-satunya pengecualian adalah Apple. Pada tahun 1984, Apple Macintosh diciptakan, komputer pertama dengan antarmuka grafis yang dikendalikan oleh mouse. Berkat kelebihannya, Apple berhasil bertahan di pasar komputer pribadi. Ia telah menaklukkan pasar di bidang pendidikan dan penerbitan, di mana kemampuan grafis Macintosh yang luar biasa digunakan untuk tata letak dan pemrosesan gambar.

Saat ini, Apple menguasai 8–10% pasar komputer pribadi global, dan 90% sisanya adalah komputer pribadi yang kompatibel dengan IBM. Sebagian besar komputer Macintosh dimiliki oleh pengguna di Amerika Serikat.

Pada tahun 1979, muncullah compact disc (CD) optik, yang dikembangkan oleh Philips dan ditujukan hanya untuk mendengarkan rekaman musik.

Pada tahun 1979, Intel mengembangkan mikroprosesor 8088 untuk komputer pribadi.

Komputer pribadi model IBM PC, dibuat pada tahun 1981 oleh sekelompok insinyur IBM yang dipimpin oleh William C. Lowe, tersebar luas. IBM PC memiliki prosesor Intel 8088 dengan frekuensi clock 4,77 MHz, memori 16 Kb yang dapat diupgrade hingga 256 Kb, dan sistem operasi DOS 1.0. (Gbr. 24). Sistem operasi DOS 1.0 dibuat oleh Microsoft. Hanya dalam waktu satu bulan, IBM berhasil menjual 241.683 PC IBM. Berdasarkan perjanjian dengan para eksekutif Microsoft, IBM membayar sejumlah tertentu kepada pembuat program untuk setiap salinan sistem operasi yang diinstal pada IBM PC. Berkat popularitas PC IBM, eksekutif Microsoft Bill Gates dan Paul Allen segera menjadi miliarder, dan Microsoft mengambil posisi terdepan di pasar perangkat lunak.

Beras. 28. Model komputer pribadi IBM PC

IBM PC menerapkan prinsip arsitektur terbuka, yang memungkinkan dilakukannya perbaikan dan penambahan pada desain PC yang sudah ada. Prinsip ini berarti penggunaan blok dan perangkat yang sudah jadi dalam desain saat merakit komputer, serta standarisasi metode penyambungan perangkat komputer.

Prinsip arsitektur terbuka berkontribusi pada meluasnya adopsi mikrokomputer klon yang kompatibel dengan IBM PC. Sejumlah besar perusahaan di seluruh dunia mulai merakitnya dari blok dan perangkat yang sudah jadi. Pengguna, pada gilirannya, dapat secara mandiri mengupgrade mikrokomputer mereka dan melengkapinya dengan perangkat tambahan dari ratusan produsen.

Pada akhir tahun 1990an, komputer yang kompatibel dengan IBM PC menguasai 90% pasar komputer pribadi.

IBM PC segera menjadi standar dalam industri komputer dan menyingkirkan hampir semua model komputer pribadi pesaing dari pasar. Satu-satunya pengecualian adalah Apple. Pada tahun 1984, Apple Macintosh diciptakan, komputer pertama dengan antarmuka grafis yang dikendalikan oleh mouse. Berkat kelebihannya, Apple berhasil bertahan di pasar komputer pribadi. Ini telah menaklukkan pasar di bidang pendidikan, penerbitan, di mana kemampuan grafisnya yang luar biasa digunakan untuk tata letak dan pemrosesan gambar.

Saat ini, Apple menguasai 8–10% pasar komputer pribadi global, dan 90% sisanya adalah komputer pribadi yang kompatibel dengan IBM. Sebagian besar komputer Macintosh dimiliki oleh pengguna AS.

Selama dekade terakhir abad ke-20, komputer telah meningkatkan kecepatan dan volume informasi yang diproses dan disimpan secara signifikan.

Pada tahun 1965, Gordon Moore, salah satu pendiri Intel Corporation, pemimpin di bidang sirkuit terintegrasi komputer - “chip”, menyarankan bahwa jumlah transistor di dalamnya akan berlipat ganda setiap tahun. Selama 10 tahun berikutnya, prediksi ini menjadi kenyataan, dan kemudian dia memperkirakan bahwa jumlah ini akan meningkat dua kali lipat setiap 2 tahun. Faktanya, jumlah transistor dalam mikroprosesor meningkat dua kali lipat setiap 18 bulan. Para ilmuwan komputer sekarang menyebut tren ini sebagai Hukum Moore.

Beras. 29.Gordon Moore

Pola serupa terlihat dalam pengembangan dan produksi perangkat RAM dan perangkat penyimpanan. Ngomong-ngomong, saya yakin pada saat buku ini diterbitkan, banyak data digital dalam hal kapasitas dan kecepatannya sudah ketinggalan zaman.

Perkembangan perangkat lunak, yang tanpanya komputer pribadi tidak mungkin digunakan secara umum, dan, yang terpenting, sistem operasi yang menjamin interaksi antara pengguna dan PC, tidak ketinggalan.

Pada tahun 1981, Microsoft mengembangkan sistem operasi MS-DOS untuk komputer pribadinya.

Pada tahun 1983, komputer pribadi IBM PC/XT yang ditingkatkan dari IBM telah dibuat.

Pada tahun 1980-an, printer inkjet dan laser hitam-putih dan berwarna diciptakan untuk mencetak keluaran informasi dari komputer. Printer ini jauh lebih unggul daripada printer dot matriks dalam hal kualitas dan kecepatan cetak.

Pada tahun 1983–1993, jaringan komputer global Internet dan E-mail diciptakan, yang digunakan oleh jutaan pengguna di seluruh dunia.

Pada tahun 1992, Microsoft merilis sistem operasi Windows 3.1 untuk komputer yang kompatibel dengan IBM PC. Kata "Windows" yang diterjemahkan dari bahasa Inggris berarti "jendela". Sistem operasi "berjendela" memungkinkan Anda bekerja dengan beberapa dokumen sekaligus. Ini adalah apa yang disebut “antarmuka grafis”. Ini adalah sistem interaksi dengan PC di mana pengguna berurusan dengan apa yang disebut “ikon”: gambar yang dapat dikontrol menggunakan mouse komputer. Antarmuka grafis dan sistem jendela ini pertama kali dibuat di pusat penelitian Xerox pada tahun 1975 dan diterapkan pada PC Apple.

Pada tahun 1995, Microsoft merilis sistem operasi Windows-95 untuk komputer yang kompatibel dengan IBM PC, lebih canggih dari Windows-3.1, pada tahun 1998 - modifikasinya Windows-98, dan pada tahun 2000 - Windows-2000, dan pada tahun 2006 – Windows XP. Sejumlah program aplikasi telah dikembangkan untuk mereka: Editor teks Word, spreadsheet Excel, program untuk menggunakan Internet dan E-mail - Internet Explorer, editor grafis Paint, program aplikasi standar (kalkulator, jam, dialer), Microsoft Schedule diary , pemutar universal, fonograf, dan pemutar laser.

Dalam beberapa tahun terakhir, kombinasi teks dan grafik dengan suara dan gambar bergerak di komputer pribadi menjadi mungkin. Teknologi ini disebut “multimedia”. CD-ROM Optik (Memori Hanya Baca Compact Disk - yaitu memori hanya baca pada CD) digunakan sebagai media penyimpanan di komputer multimedia tersebut. Secara lahiriah, mereka tidak berbeda dengan CD audio yang digunakan di pemutar dan pusat musik.

Kapasitas satu CD-ROM mencapai 650 MB; dari segi kapasitas menempati posisi perantara antara floppy disk dan harddisk. Drive CD digunakan untuk membaca CD. Informasi pada CD ditulis hanya sekali dalam lingkungan industri, dan pada PC hanya dapat dibaca. Berbagai macam permainan, ensiklopedia, album seni, peta, atlas, kamus dan buku referensi diterbitkan dalam bentuk CD-ROM. Semuanya dilengkapi dengan mesin pencari yang nyaman yang memungkinkan Anda menemukan materi yang Anda butuhkan dengan cepat. Kapasitas memori dua CD-ROM cukup untuk menampung ensiklopedia yang volumenya lebih besar daripada Great Soviet Encyclopedia.

Pada akhir tahun 1990-an, CD-R sekali tulis dan compact disc serta drive optik CD-RW yang dapat ditulis ulang dibuat, memungkinkan pengguna membuat rekaman audio dan video sesuai keinginan mereka.

Pada tahun 1990–2000, selain komputer pribadi desktop, PC “laptop” dirilis dalam bentuk koper portabel dan bahkan “palmtop” (perangkat genggam) saku yang lebih kecil - seperti namanya, PC ini muat di saku dan di telapak tangan Anda. dari tanganmu. Laptop dilengkapi dengan layar tampilan kristal cair yang terletak di penutup berengsel, dan untuk palmtop - di panel depan casing.

Pada tahun 1998–2000, miniatur “memori flash” solid-state (tanpa bagian yang bergerak) telah dibuat. Jadi, memori Memory Stick memiliki dimensi dan berat seperti permen karet, dan memori SD dari Panasonic memiliki ukuran dan berat prangko. Sedangkan volume memorinya yang dapat disimpan tanpa batas waktu adalah 64–128 MB bahkan 2–8 GB atau lebih.

Selain komputer pribadi portabel, superkomputer diciptakan untuk memecahkan masalah kompleks dalam sains dan teknologi - prakiraan cuaca dan gempa bumi, perhitungan roket dan pesawat, reaksi nuklir, dan penguraian kode genetik manusia. Mereka menggunakan beberapa hingga beberapa lusin mikroprosesor yang melakukan perhitungan paralel. Superkomputer pertama dikembangkan oleh Seymour Cray pada tahun 1976.

Pada tahun 2002, superkomputer NEC Earth Simulator dibangun di Jepang dan melakukan 35,6 triliun operasi per detik. Saat ini, ini adalah superkomputer tercepat di dunia.

Beras. 30. Seymour Cray

Beras. 31. Superkomputer Cray-1

Beras. 32. Superkomputer Cray-2

Pada tahun 2005, IBM mengembangkan superkomputer Blue Gene dengan kinerja lebih dari 30 triliun operasi per detik. Ini berisi 12.000 prosesor dan memiliki kekuatan seribu kali lebih besar daripada Deep Blue yang terkenal, yang dimainkan oleh juara dunia Garry Kasparov pada tahun 1997. IBM dan peneliti dari Institut Politeknik Swiss di Lausanne telah mencoba membuat model otak manusia untuk pertama kalinya.

Pada tahun 2006, komputer pribadi berusia 25 tahun. Mari kita lihat bagaimana mereka berubah selama bertahun-tahun. Yang pertama dilengkapi dengan mikroprosesor Intel, beroperasi dengan frekuensi clock hanya 4,77 MHz dan memiliki RAM 16 KB. PC modern yang dilengkapi mikroprosesor Pentium 4, dibuat pada tahun 2001, memiliki frekuensi clock 3–4 GHz, RAM 512 MB - 1 GB, dan memori jangka panjang (harddisk) berkapasitas puluhan bahkan ratusan GB bahkan 1 terabyte. Kemajuan sebesar ini belum pernah terlihat di cabang teknologi mana pun kecuali komputasi digital. Jika kemajuan yang sama dicapai dalam meningkatkan kecepatan pesawat, maka mereka pasti sudah terbang dengan kecepatan cahaya sejak lama.

Jutaan komputer digunakan di hampir semua sektor ekonomi, industri, ilmu pengetahuan, teknologi, pedagogi, dan kedokteran.

Alasan utama kemajuan ini adalah tingginya tingkat mikrominiaturisasi perangkat elektronik digital dan kemajuan pemrograman yang membuat “komunikasi” pengguna biasa dengan komputer pribadi menjadi sederhana dan nyaman.