Материал: 4433

17

качестве единицы информации в ЭВМ был предложен байт – совокупность из 8 бит, что позволяет с помощью байта отобразить один из 256 символов (28). В современных программных средствах используют более крупные совокупности

– 2, 4, 6, 8 байт, которые получили название машинное слово (например, длина машинного слова – 4 байта). Такой подход привел к появлению различных систем кодировок, принятых международным сообществом, наиболее известной из которых является ANSII (American Standard Code for Information Interchange) –

американский стандартный код обмена информацией. Так, используя ANSII, стало возможным создавать программное обеспечение, передавать информацию по компьютерным сетям и многое другое, воспринимаемое однозначно пользователями любой национальности. В системе ANSII таблица кодировки делится на две части: базовую (закрепляет значения кодов от 0 до 127) и расширенную (от 128 кода до 255). В базовой части первые 32 кода отданы производителям аппаратной части ПК, в ней размещаются так называемые управляющие коды, которые ни соответствуют никаким символам и не отражаются ни при выводе на экран, ни при печати. Вторая большая часть базовой кодировки закрепляет символы латинского алфавита, цифры (0—9) и наиболее распространенные символы (см.Приложение 1,табл.1.1). Что касается расширенной части кодировки, то она отводится для кодировки символов национальных алфавитов (например, русского) и для кодирования различных графических символов типа "╗". Так, корпорация Microsoft, учитывая широкое распространение своих программных продуктов в России, предложила кодировку Windows 1251, которая нашла распространение для ПК, работающих в российском секторе Интернета (см.Приложение 1, табл.1.2).

II. Исторические предпосылки появления персонального компьютера 2.1. История развития ВТ и первых ЭВМ

История появления ЭВМ и персональных компьютеров насчитывает всего несколько десятилетий. Предыдущий период использования вычислительной техники относится к эпохе применения средств, созданных на механическом и электромеханическом принципе действия.

В 1833 г. кембриджский математик Чарльз Бэббидж (1792—1871) разработал универсальную автоматическую машину для любых вычислений, названную «аналитической». Первым программистом первого компьютера была АдаАвгуста Лавлейс (1815—1852), дочь поэта Байрона и ученица великого

18

английского математика Бэббиджа. Впоследствии ее именем был назван один из языков программирования. Машина была механической, счет велся с помощью шестерен. Более 70-ти лет сначала сам Бэббидж, а затем его сын строили машину до 1910 г. Ч. Бэббидж заложил первые идеи современного компьютера.

Он изобрёл эффективный способ сложения чисел по схеме со сквозным переносом, создал новые перфокарты в качестве постоянных носителей информации, предложил принцип функционирования универсальной вычислительной машины для расчетов в самых разных областях, сформулировал принципы условных переходов по результатам вычислений, предложил использовать устройства печати результатов по окончанию расчетов. Все эти принципы сохранились и в современных ЭВМ. Английский математик намного опередил свое время, но только через 100 лет предложения Ч. Бэббиджа были реализованы в полной мере.

Всвоей машине Ч. Бэббидж предполагал выполнять операции алгебраического сложения (сложение и вычитание принято называть алгебраическим сложением) за 1 с, а операцию умножения за 1 мин. Быстродействие машины Бэббиджа — 1 операция в секунду или 1 оп/с — принято считать отправной вехой истории вычислительных машин механического типа.

В1819 г. Бэббидж приступил к строительству своей машины, в 1833 г. закончил основную конструкцию, а затем до конца жизни совершенствовал ее узлы. Эра механизмов и механических машин для вычислений продолжалась до 1944 г. Тогда же появились и другие счетные механические машины, но фундаментального влияния на развитие вычислительной техники они не оказали.

ВXX в. нарастающими темпами в жизнь человечества внедрялось электричество. В 1933 г. Дж. Комри сконструировал первую счетноаналитическую электромеханическую машину для вычислений. Однако первой признанной электромеханической машиной стала изобретенная Говардом Айкеном машина с названием «Марк-1». Математик из Гарвардского университета (США) воплотил большую часть идей Ч. Бэббиджа.

Машина складывала числа с точностью до 23 знаков после запятой за 0,3 с; умножила за 5,7 с; делила за 15,3 с; имела память для 132 чисел. Однако эра механических машин заканчивала свой временной исторический отрезок. Как далёкие предки электронно-вычислительных машин, так и первые машины, еще далеко не ПК: они создавались, по существу, для нескольких целей: для расчётов

вматематике (таблицы логарифмов), для моделированных физических

19

процессов и явлений, для различных расчётов в реальной повседневной практической деятельности. Однако в таких фундаментальны науках или областях знания как экономика, этот принцип реализовывался каждый раз посвоему.

В1831 г. Джозеф Генри (США) и Сальваторе День Негро (Италия) создали электромагнитное реле. В 1887 г. Герман Холлерит (США) изобрел электромеханический табулятор с вводом чисел с помощью перфокарт. Примерно с этого же времени табуляторы и другие сопутствующие устройства стали широко применяться в бухгалтерском учете. К 1930 г. общее число счетноаналитических комплексов, установленных в США и других странах, достигло 6—8 тыс. штук, что, естественно, потребовало развития индустрии для изготовления подобных устройств. В 1934—1936 гг. немецкий инженер Конрад Цузе пришёл к идее создание универсальной вычислительной машины с программным управление и хранением информации в запоминающем устройстве. Он сконструировал машину " Z-3" — первую программно управляемую вычислительную машину.

Начало электронного этапа датируется временем изобретения Т. Эдисоном первой электронной лампы — диод. Затем Ли де Форест поместил третий электрод, и появилась трехэлектродная лампа — триод. На основе триодов уже можно было создавать электронные быстродействующие реле триггеры — основные элементы ЭВМ.

Существенными недостатками ламповых реализаций ЭВМ были низкая экономичность, электронные лампы потребляли много энергии и выделяли много тепла, а также занимали большой объем и, самое главное, были ненадежными. Выход из строя всего одной из нескольких тысяч ламп мог полностью остановить работу ЭВМ. В 1947 г. У. Шоркли, Дж. Бардин и У. Бреттейн изобрели принципиально новое электронное устройство — транзистор. Это изобретение было лишено большинства недостатков электронных ламп и позволило сконструировать первую мини-ЭВМ. Новые типовые узлы и модули почти на порядок уменьшили размеры компьютеров.

В40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп. Поэтому компьютеры были громоздкими (они занимали огромные залы), дорогими и ненадежными — ведь электронные лампы, как и обычные лампочки, часто перегорают. Но в 1948 г. были изобретены транзисторы — миниатюрные и недорогие электронные приборы, которые смогли заменить электронные лампы. Это привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и повышению их

20

надежности. Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. дол. (компьютеры 40-х и 50-х годов обычно стоили миллионы дол.).

После появления транзисторов наиболее трудоёмкой операцией при производстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем. Но в 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы "Intel") изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В 1968 г. фирма "Burroughs" выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а 1970 фирма "Intel" начала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

2.2. Основные этапы развития ЭВМ и компьютерных технологий Компьютеры первого поколения (1950—1960)

Первые коммерчески доступные компьютеры появились в начале 50-х годов прошлого века (до этого вычислительные устройства имели скорее научное, нежели прикладное значение). Это были ЭВМ так называемого первого поколения (сконструированные на лампах), но они уже могли хранить программы и использовали трансляторы. Первыми такими компьютерами стали UNIVAC I в Америке и БЭСМ в России, которые были ориентированы на решение сложных задач науки и техники.

Что касается промышленного использования компьютеров, то начало ему положили компании "Remington Rand" и "IBM", ставшая впоследствии гигантом компьютерной индустрии. Компания "IBM" выпустила в 1952—54 годах целую серию электронных цифровых компьютеров IBM 701 и периферийных устройств. Первая из таких машин поехала в штаб-квартиру "IBM" в Нью-Йорке в конце 1952-го, а уже в 1954 году 17 устройств были поставлены главному заказчику — американскому правительству: три из них попали в атомные лаборатории, восемь — в авиакомпании, три — в крупные корпорации, две — в правительственные агентства и две — на флот, последняя машина оказалась в