Типы вычислительных устройств. История развития ВТ

Вычислительные устройства подразделяются на механические, аналоговые и цифровые.

Механические устройства, такие как счёты, арифмометры, логарифмические линейки, применялись на определённом историческом этапе.

Аналоговые вычислительные машины применяются для исследований в области кибернетики, для моделирования живых существ, в протезировании, в различных системах автоматического регулирования.

В настоящее время распространены цифровые вычислительные устройства на микросхемах. Их можно условно классифицировать по следующим категориям:

1) портативные вычислители — калькуляторы;

2) элементы управления автоматизированными системами, навигационным оборудованием и т.п. — так называемые чипы;

3) элементы мобильных систем — сотовые телефоны;

4) компьютеры.

История появления и развития ВТ начинается со времени использования человеком окружающих предметов или меток для счёта, хотя первым счётным инструментом была, несомненно, рука. В IV в. для облегчения вычислений стали использовать счёты.

Мудрецы Египта подарили миру созданную ими арифметику – науку о числах (арифмо означает число) и первый на Земле вычислительный прибор – абак (четвёртое тысячелетие до н.э.). Абак в переводе – “мелкий песок”. На специальной доске раскладывали в определённом порядке камешки и, чтобы они не скатывались, доску посыпали песком. Таким был первый вычислительный прибор.

Со временем абак нашёл почитателей во всём Древнем мире. Знаменитый древнегреческий математик Пифагор считал счёт на абаке обязательным разделом математики.

Постепенно человек усовершенствовал свой вычислитель. Косточки для счёта нанизали на нити. Получившиеся " бусы" натянули на рамку. Получились счёты.

Ещё около 1500 г. великий деятель эпохи просвещения Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства, что явилось для нас первой попыткой решить указанную задачу.

Первое в мире механическое устройство для выполнения операции сложения было создано на базе механических часов. В 1623 году его разработал Вильгельм Шикард, профессор кафедры восточных языков в университете Тьюбингена (Германия).

Первую счётную машину, которая называлась арифмометр изобрёл в XVII веке учёный Франции Блез Паскаль (1623 – 1662). Данная машина выполняла четыре арифметических операций. Умножение в ней производилось многократным сложением, деление – многократным вычитанием.

В 1673 г. Готфилд Лейбниц сконструировал арифмометр, способный выполнять четыре арифметических действия. На арифмометре можно было производить довольно сложные вычисления, но для это требовался счётчик — человек, работающий с арифмометром, который придерживался специально составленных инструкций последовательности действий.

В первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж пытается создать автоматическое вычислительное устройство, которое само считывает программу с перфокарт (карты с отверстиями, которые уже широко применялись в ткацких станках) и имеет склад-память для хранения данных и промежуточных результатов. Но из-за низкого уровня развития техники в то время ему не удалось воплотить свою идею.

В 1941 г. немецкий инженер Конрад Цузе переоткрыл идеи Бэббиджа и, руководствуясь ими, построил машину, работающую на электромеханических реле.

В 1943 г. Говард Эйкен независимо от Конрада Цузе с помощью работ Бэббиджа построил на одном из предприятий фирмы IBM (Internetional Business Machine – международные бизнес машины) аналогичную машину «Марк-1». Над усовершенствованием машины, созданной Цузе и Эйкеном, стали работать несколько групп одновременно.

В 1944 году группа исследователей под руководством Мочли и Экерта сконструировали машину, работающую на электролампах, что увеличило скорость работы машины в тысячу раз. Однако, чтобы настроить машину для решения конкретной задачи, т.е. задать программу, требовалось несколько часов или даже дней, так как необходимо было перепаять провода по соответствующей схеме. Чтобы упростить процесс введения программы, необходимо было создать машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

В 1945 г. математик Джон фон Нейман разработал основные принципы функционирования универсальных вычислительных машин. Эти принципы используются при создании современных компьютеров и называются его именем.

Они заключаются в наличии следующих компонентов:

· арифметическо-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции;

· оперативная память, где хранятся данные и программы, а также промежуточные результаты;

· устройства ввода-вывода — клавиатура, мышь, монитор, принтер и др. вводят данные в ВМ и выводят из неё;

· устройство управления руководит процессом, координирует работу всех
устройств.