Теория:

Сегодня мы с тобой начинаем изучать компьютер. Ты узнаешь, что это такое, откуда он появился, для чего используется и как работает.
Но сначала немного истории.
Давным-давно, тысячи лет назад, у человека появилась необходимость вести подсчёты. Связано это было с развитием экономики — производства продовольственных и непродовольственных товаров, а также торговых отношений. Известно, что считали тогда на счётах, носивших название «абак». Внешне они отличались, но принцип работы на них — ведение подсчётов — был одинаков.
 
Abacus_6.png
Рис. \(1\). Китайский абак суаньпань
  
И считали на абаках почти до \(XVII\) века. Но потребность в более сложных и быстрых расчётах росла. С \(1614\) по \(1623\) год появляются такие устройства, как Палочки Непера, логарифмические таблицы, логарифмические линейки, механические арифмометры.
 
В \(1623\) году Вильгельм Шиккард придумал свои «считающие часы» — первое механическое устройство, выполнявшее \(4\) арифметических действия (арифмометр).
Это дало толчок развитию вычислительной техники: Блез Паскаль создал свою «Паскалину» в \(1624\) году, Готфрид Вильгельм Лейбниц — арифмометр Лейбница и двоичную систему счисления.
Следующие значительные изобретения в области вычислительной техники произошли лишь в \(XIX\) веке. Тогда, в \(1804\) году, Жозеф Мари Жаккар придумал и использовал в своих изобретениях перфокарты, которые без значительных изменений будут инструментом хранения и ввода информации в устройства вплоть до \(2012\)(!) года, как это ни удивительно.
 
Принцип записи информации на перфокарты был прост: записанные данные — отверстие, а пустая ячейка — нет отверстия.
А на заре своего существования перфокарты и перфоленты используются для механических устройств: ткацкий станок, делающий вышивку на ткани согласно узору на перфокарте; механические пианино и т. п.
 
Jacquard.loom.cards.jpg
Рис. \(2\). Серия из перфокарт, использовавшихся в ткацких станках Жаккара

В \(1832\) году русский изобретатель Семён Корсаков применил перфокарты в своих «интеллектуальных машинах», предназначавшихся для поиска информации. Это были прообразы современных баз данных и экспертных систем.
С \(1832\) года по начало \(XX\) века совершались попытки спроектировать и создать программируемую «аналитическую машину». Этим в разное время и независимо друг от друга занимались Чарльз Бэббидж и Перси Лудгет.
 
На протяжении \(50\)–\(60\) лет \(XX\) века в результате научных открытий, развития как гражданских, так и военных технологий создавались и компьютеры-вычислители.

Первое поколение компьютеров (ламповое) было основано на архитектуре фон Неймана. Если кратко описать идею фон Неймана, то заключалась она в том, чтобы хранить данные и инструкции в одной памяти. Представителем первого поколения был Mark \(I\). До Mark \(I\) тоже были созданы различные компьютеры: серия компьютеров Z Конрада Цузе, Colossus, Model K от Bell Labs и Джорджа Стибица, ABC Джорджа Атанасова и Клиффорда Берри, ENIAC Джона Мокли. Все они содержали в себе те или иные инновации, но первое поколение компьютеров началось с Mark \(I\) — он сочетал в себе большинство передовых на тот момент разработок.
 
Eniac (1).jpg
Рис. \(3\). Компьютер ЭНИАК
 
Второе поколение компьютеров появилось после изобретения в \(1947\) году транзистора — радиоэлектронного компонента, выполненного из полупроводникового материала и имеющего три контакта. Особенностью транзистора оказалась его универсальность — использовать его можно для преобразования сигналов, их генерирования, усиления или коммутации. Кроме того, транзистор гораздо прочнее вакуумных ламп, которые использовали в первом поколении, и работает дольше.
 
Transistors-white.jpg
Рис. \(4\). Транзистор
 
Кроме увеличения надёжности и скорости работы использование транзистора позволило уменьшить габариты компьютеров. Если первое поколение компьютеров строилось на электронных лампах и занимало иногда по несколько комнат, то размеры компьютеров второго поколения уменьшились до размеров письменного стола.
 
За \(50\)–\(60\)-е годы \(XX\) века в области вычислительной техники было сделано очень много открытий, прорывов, изобретений. Совершенствовались как процессоры компьютеров, так и периферийные устройства. Магнитная лента начинает вытеснять перфокарту и перфоленту из сферы носителей информации.
Создание третьего поколения компьютеров ознаменовало появление интегральных схем. Идея состояла в интеграции (объединении) множества электронных компонентов в одном монолитном, целом кристалле полупроводника.
 
Photo-SMDchips.jpg
Рис. \(5\). Интегральные схемы
 
Размеры продолжили уменьшаться, а скорость — увеличиваться.
 
Четвёртое поколение начало своё развитие в \(1969\) году с реализации предложения Тэда Хоффа, сотрудника компании Intel, о создании центрального процессора на одном кристалле. То есть вместо использования нескольких интегральных схем Хофф предложил использовать одно устройство (своего рода интегральная схема интегральных схем) для выполнения всех операций: арифметических, логических, управления. Это устройство получило название микропроцессор.
 
shutterstock_1049275199.jpg
Рис. \(6\). Микропроцессор
 
Это нововведение позволило в дальнейшем Стиву Возняку (сооснователь компании Apple) собрать первый массовый домашний компьютер, а чуть позже и первый массовый персональный компьютер.
Источники:
Рис. 1. Китайский абак суаньпань. Автор: Encyclopædia Britannica - Article for "abacus", 9th edition Encyclopedia Britannica, volume 1 (1875); scanned and uploaded by Malcolm FarmerПеренесено с en.wikipedia на Викисклад., Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=146649. (Дата обращения: 11.12.2021.)
Рис. 2. Серия из перфокарт, использовавшихся в ткацких станках Жаккара. Автор: User Ghw on en.wikipedia - Originally from en.wikipedia; Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1184856. (Дата обращения: 11.12.2021.)
Рис. 3. Компьютер ЭНИАК/ Автор: Неизвестен - U.S. Army Photo, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=55124. (Дата обращения: 11.12.2021.)
Рис. 4. Транзистор. Автор: Benedikt.Seidl - собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2703693. (Дата обращения: 11.12.2021.)
Рис. 5. Интегральные схемы. Автор: Shaddack - собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=401220. (Дата обращения: 11.12.2021.)
Рис. 6. Микропроцессор. https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/realistic-cpu-front-back-view-1049275199. (Дата обращения: 11.12.2021.)