История компьютера: от калькулятора до кубитов

IBM— «голубой гигант» с гигантскими компьютерами

Компания «IBM» (тогда она, правда, называлась ещё «TMC») появилась в 1896 году, её основателем стал потомок германских эмигрантов Герман Холлерит. Изначально компания специализировалась на производстве счетных машин. В 1911 году Холлерит посчитал, что ему пора уйти в отставку, и продал компанию необычайно успешному предпринимателю, миллионеру Чарльзу Флинту. Одна из причин такого успеха Флинта в том, что он не гнушался никакими заказами: компания выполняла правительственные заказы США, и в то же время, как утверждает Эдвин Блэк, автор книги «IBM и холокост», статистика по заключенным евреям в нацисткой Германии велась именно на машинах от IBM.

В 1941 году, когда Европу сотрясала Вторая мировая война, в IBM гарвардский математик Говард Эйкен и его четыре помощника собрали первый американский программируемый компьютер «MARKI». Гигант весил 4,5 тонны, достигал в длину порядка 17 метров, высотой же превосходил любого человека. Общая протяженность проводов в нём составляла почти 800 километров. Один логарифм «MARKI» вычислял больше минуты, а вот произвести деление мог всего за 15 секунд. Каждая программа для него представляла огромный ленточный рулон, с которого он считывал инструкции. При этом многие исследователи называют его первым реально работающим компьютером, поскольку не было необходимости человеку вмешиваться в его работу. В дальнейшем Говард Эйкен ушёл из IBM и самостоятельно продолжал развивать линейку Марков, в 1952 он создал уже «MARKIV».

Персональные компьютеры сегодня

Тарас С. Частный инвестор, предприниматель, блогер. Инвестирую с 2008 года. Зарабатываю в интернете на высокодоходных проектах, криптовалютах, IPO, акциях и других активах. Со-владелец нескольких ресторанов и сети магазинов электронной техники. Консультирую партнеров, делюсь опытом.

Присоединяйся в Telegram-канал блога со свежими новостями. Чат с консультантом в Телеграм.

Процесс эволюции счетных устройств начался в древние времена и продолжается сегодня. За это время люди создали различные приспособления для счета. Краткая история их развития может быть описана с помощью основных этапов:

1. Ручной. Это самый длительный этап. Он начался в глубокой древности, а завершился в середине XVII столетия. За это время были созданы различные ручные средства для подсчета, например, финикийские фигурки, логарифмическая линейка и т. д.
2. Механический этап развития. Длился более двух столетий (вторая половина XVII — конец XIX века). Это время характеризуется быстрым развитием науки, что привело к появлению механических счетных машин. Они могли выполнять простые арифметические операции.
3. Электромеханический. Среди всех этапов эволюции вычислительных устройств он оказался самым коротким. Его длительность составила лишь 60 лет. Начало электромеханическому этапу положило создание первого табулятора (1887), а завершился период в 1946 году. Созданные на этом временном отрезке устройства использовали электрический привод и реле. С их помощью скорость и точность вычислений существенно увеличились.
4. Электронный этап начался в середине XX столетия и продолжается сегодня. Первые компьютеры имели большие размеры и существенно отличались от современных ПК.

Люди, внесшие вклад в развитие ЭВМ

Нельзя сказать, что компьютер изобрел один человек. Вклад в появление ЭВМ внесло много ученых. К известным личностям относятся:

1. Августа Ада Кинг, графиня Лавлейс. Она известна созданием описания вычислительной машины, проект которой придумал Чарльз Бэббидж. Также ученая составила для этой машины первую программу. Несмотря на то, что устройство так и не было создано при жизни Ады, ее называют первым программистом.
2. Конрад Цузе. Этот немецкий инженер считается пионером компьютеростроения. Его значимой заслугой считается создание системы программирования. Ученый назвал ее Plankalkul, что означает «исчисление планов».
3. Чарльз Бэббидж. Этот английский математик придумал первую аналитическую вычислительную машину. В 1822 году он разработал разностную машину. За это Астрономическое общество выдало ему первую золотую медаль. Тем не менее, разработка Бэббиджа носила экспериментальный характер и отличалась небольшой памятью. В 1834 году исследователь создал программируемое устройство. Оно получило название аналитической машины.
4. Фридрих Гедель. Этот австрийский логик и математик сформулировал и доказал теорему о неполноте. Этот исследователь придумал базу теоретической информатики.
5. Джеф Раскин. Этот ученый считается специалистом по компьютерным интерфейсам. В конце семидесятых он инициировал проект Макинтош.
6. Стив Джобс. Этот американский бизнесмен считается одним из основателей компании Apple и ее идейным вдохновителем. Apple II стал первым массовым товаром компании Apple. Это произошло в конце семидесятых.
7. Никлаус Вирт. Этот швейцарский ученый считается специалистом в сфере информатики. Это один из наиболее известных теоретиков в сфере создания языков программирования. Этот исследователь считается ведущим разработчиком таких языков, как Оберон, Паскаль, Модула-2.
8. Уильям Генри Гейтс III. Этот американский предприниматель прославился созданием компании Microsoft. Корпорация известна на весь мир своим программным обеспечением для ПК.
9. Евгений Касперский. Он считается одним из наиболее известных специалистов в сфере кибербезопасности и успешным предпринимателем. Касперский основал крупнейшую частную компанию, которая занималась реализацией защитных решений.

Первые идеи и прототипы

История возникновения компьютера начинается задолго до появления современных электронных устройств. С первых веков нашей эры различные умы и изобретатели задумывались о создании устройств, способных выполнять вычисления и обработку информации.

Одним из первых прототипов компьютера стал знаменитый Механический аналитический двигатель, созданный в 1822 году английским инженером и математиком Чарльзом Бэббиджем. Это была механическая машина, способная выполнять арифметические и логические операции.

Затем в 1936 году английский математик Алан Тьюринг предложил концепцию универсальной машины, способной выполнять любые вычисления на основе заданных инструкций. Это была первая идея о создании компьютера, который мог бы решить любую математическую задачу.

Огромный прорыв в разработке компьютеров произошел в середине 20 века. В 1943 году немецкий инженер Конрад Цузе представил концепцию универсальной цифровой машины, основанной на цифровой логике и переключателях, что стало основой современных электронных компьютеров.

Компьютеры продолжили свое развитие после Второй мировой войны, когда появились первые электронные компьютеры, такие как ЭНИАК и ЭДСАК, которые использовались для решения сложных научных и инженерных задач. А с появлением персональных компьютеров в 1970-е годы возникла новая эра в истории компьютеров.

Таким образом, идеи и прототипы компьютера развивались на протяжении многих веков, приводя к созданию современных электронных устройств, которые сегодня являются неотъемлемой частью нашей жизни.

Основные преимущества использования современных вычислительных машин

Первый персональный компьютер

В 1980-х годах изобретатели перешли к идее «компьютера для домохозяек» — небольшого и простого в использовании устройства, которое сможет использовать человек без специальной подготовки. Тогда и появились первые ПК, похожие на те, что мы знаем сегодня. 

Американские компании Apple и Microsoft сыграли ключевую роль в создании и развитии персонального компьютера. Apple основали Стив Джобс, Стивен Возняк и Рональд Уэйн в 1976 году. Они выпустили первый персональный компьютер Apple I. Затем последовал Apple II, который стал популярным благодаря своей простоте использования и широким возможностям.

Apple II. Источник

Microsoft основали Билл Гейтс и Пол Аллен в 1975 году. Они создали одну из первых операционных систем — MS-DOS. Она стала стандартной для многих персональных компьютеров того времени. Microsoft также выпустила серию программного обеспечения, включая пакет офисных приложений Office.

В 1984 году Apple представила Macintosh, первый персональный компьютер с графическим интерфейсом пользователя — это в корне изменило способ взаимодействия людей с компьютерами. Теперь использование ПК было простым и интуитивно понятным. В это же время Microsoft выпустила операционную систему Windows, которая стала конкурентом Macintosh.

Обе компании продолжали развивать свои продукты, улучшая производительность и функциональность персональных компьютеров. Эта эпоха стала золотым веком для индустрии компьютеров и в значительной степени определила будущее цифровой эры.

Первый домашний компьютер массового производства за рубежом

В 1975 году в одном из выпусков журнала « Популярная электроника» появилась статья о новом компьютерном наборе — Altair 8800. В течение нескольких недель после появления устройства клиенты наводнили его производителя, компанию MITS, заказами. Машина была оснащена 256-байтовой памятью (расширяемой до 64 Кб) и универсальной интерфейсной шиной, которая превратилась в стандарт «S-100», широко используемый в любительских и персональных компьютерах той эпохи.

Altair 8800

</p>

«Альтаир 8800» можно было купить за 397 долларов. После покупки владельцу-радиолюбителю нужно было самостоятельно паять и проверять работоспособность собранных узлов. На этом трудности не заканчивались, предстояло еще освоить написание программ с помощью нулей и единиц. У Altair 8800 не было клавиатуры или монитора, жесткого диска и дисковода. Чтобы ввести нужную программу пользователь щелкал тумблерами на передней панели устройства. А проверка результатов осуществлялась путем наблюдения за лампочками, мигающими на передней панели.

А в 1976 году «на свет» появился первый компьютер Apple, разработанный и изготовленный вручную Стивом Возняком и рекламируемый его другом Стивом Джобсом как первый продукт компании Apple Computer Company. Apple 1 считается первым ПК, поставляемым в готовом виде.

Apple 1

</p>

На самом деле у устройства не было ни монитора, ни клавиатуры (предусматривалась возможность их подключения). Зато была полностью укомплектованная монтажная плата, на которой находилось 30 микросхем. У «Альтаир 8800» и других поступивших на рынок устройств и этого не было, их надо было собирать из набора. Первоначально у Apple 1 была почти «адская» цена в 666, 66 долларов, однако год спустя она была снижена до 475 долларов. Позже была выпущена дополнительная плата, которая позволяла записывать данные на кассетный магнитофон. Она стоила 75 долларов.

Компьютерное поколение

PDP-1 — дорогое удовольствие

1960 год стал переломным для компьютерной техники: компания «DEC» вывела на рынок первый миникомпьютер «PDP-1», который был оснащен клавиатурой и монитором. Правда, продано было всего 50 экземпляров, а до нас дошли только три.

Спустя несколько лет был создан последний атрибут, без которого трудно представить современный компьютер, — Дуглас Энгельбарт изобрёл компьютерную мышь. Она, кстати, была деревянной, и изначально учёный планировал сделать на ней пять кнопок под каждый палец руки. А мышью изобретатель назвал её потому, что провод, выходящий сзади, был похож на хвостик. Курсор в свою очередь тоже получил забавное название: его первое время называли клопом. В СССР значительно позже выпускали компьютерную мышь «Манипулятор Колобок».

1971 год — современность — вычислительные машины четвертого поколения

Инновацией в вычислительных машинах четвертого поколения является применение и использование микропроцессоров. Микропроцессоры представляют собой АЛУ (арифметически-логические устройства), помещенные на одну микросхему и имеющие высокую степень интеграции. Это значит, что микросхемы начинают занимать еще меньше места. Иными словами, микропроцессор – это маленький мозг, выполняющий миллионы операций в секунду по заложенной в него программе. Размеры, вес и потребление мощности резко уменьшились, а быстродействие достигло рекордных высот. И именно тогда в игру включился Intel.

Первый микропроцессор назывался Intel-4004 — название первого микропроцессора, собранного в 1971 году. Он имел разрядность 4 бита, но тогда являлся гигантским технологическим прорывом. Два года спустя Intel представил миру Intel-8008, имеющий восемь бит, в 1975 году появился на свет Альтаир-8800 — это первый персональный компьютер, созданный на основе Intel-8008.

Это было началом целой эры персональных компьютеров. Машину стали использоваться повсеместно в совершенно различных целях. Через год в игру вступил Apple. Проект имел большой успех, а Стив Джобс стал одним из самых известных и богатых человек на Земле.

Непререкаемым эталоном компьютера становится IBM PC. Его выпустили в 1981 году имеющим ОЗУ 1 мегабайт.

Примечательно то, что на данный момент IBM-совместимые электронно-вычислительные машины занимают примерно девяностопроцентную долю выпускаемых компьютеров! Также, нельзя не упомянуть про Pentium. Разработка первого процессора со встроенным сопроцессором завершилась успехом в 1989 году. Сейчас эта торговая марка непререкаемый авторитет в разработках и применении микропроцессоров на рынке компьютеров.

Интегральные схемы и появление микропроцессоров

В 1958 году инженеры фирмы Texas Instruments и Fairchild Semiconductor разработали новую технологию производства электронных компонентов, которая изменила мир вычислительной техники. Они создали интегральные схемы, которые смогли объединить множество компонентов на одном кристалле кремния.

Интегральные схемы имели ряд преимуществ перед традиционными дискретными компонентами. Они были меньшего размера, потребляли меньше энергии и были более надежными. Кроме того, интегральные схемы были гораздо дешевле в производстве и использовании.

Одним из важнейших применений интегральных схем стало появление микропроцессора. Микропроцессор представляет собой центральную часть компьютера, которая отвечает за выполнение всех операций. Разработка микропроцессора стала возможной благодаря интегральным схемам.

Первый микропроцессор Intel 4004 был представлен в 1971 году и открыл новую эру в истории компьютеров. Он объединил на одном кристалле процессор, оперативную память и устройства ввода-вывода. Мощность и компактность микропроцессоров позволила создать первые настольные компьютеры, а затем и персональные компьютеры, которые стали доступны широкому кругу пользователей.

С течением времени микропроцессоры стали все мощнее и быстрее, превращаясь в настоящие коммуникационные и вычислительные системы. С появлением многоядерных микропроцессоров возможности компьютеров значительно расширились. Сегодня микропроцессоры используются во множестве устройств — от компьютеров и мобильных телефонов до автомобилей и домашних электронических устройств.

Год	Микропроцессор
1971	Intel 4004
1974	Intel 8080
1978	Intel 8086
1982	Intel 80286
1985	Intel 386

История развития компьютерной техники

Потребность в хранении, преобразовании и передачи информации у человека появилась значительно раньше, чем был создан телеграфный аппарат, первая телефонная станция и электронная вычислительная машина (ЭВМ). Фактически весь опыт, все знания, накопленные человечеством, так или иначе, способствовали появлению вычислительной техники. История создания ЭВМ — общее название электронных машин для выполнения вычислений — начинается далеко в прошлом и связана с развитием практически всех сторон жизни и деятельности человека. Сколько существует человеческая цивилизация, столько времени используется определенная автоматизация вычислений.

История развития компьютерной техники насчитывает около пяти десятилетий. За это время сменилось несколько поколений ЭВМ. Каждое следующее поколение отличалось новыми элементами (электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы), технология изготовления которых была принципиально иной. В настоящее время существует общепринятая классификация поколений ЭВМ:

• Первое поколение (1946 — начало 50-х гг.). Элементная база — электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.
• Второе поколение (конец 50-х — начало 60-х гг.). Элементная база — полупроводниковые элементы. Улучшились по сравнению с ЭВМ предыдущего поколения практически все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.
• 3-е поколение (конец 60-х — конец 70-х). Элементная база — интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Доступ с удаленных терминалов.
• Четвёртое поколение (с середины 70-х — конец 80-х). Элементная база — микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшились технические характеристики. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития: мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью, создание дешевых микроЭВМ.
• Пятое поколение (с середины 80-х гг.). Началась разработка интеллектуальных компьютеров, которая пока не увенчалась успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий.

Вместе со сменой поколений ЭВМ менялся и характер их использования. Если сначала они создавались и использовались в основном для решения вычислительных задач, то в дальнейшем сфера их применения расширилась. Сюда можно отнести обработку информации, автоматизацию управления производственно-технологическими и научными процессами и многое другое.

Самый первый компьютер в мире и в России

Первый компьютер в России появился в 1968 году благодаря стараниям А.А. Горохова, который собрал устройство у себя на рабочем месте. Устройство было предназначено для создания сложных чертежей и согласно проекту, имело монитор и системный блок. Изобретение было запатентовано, но к сожалению образец так и не был воссоздан. Годами позже его схема была опубликована в бюллетене изображений став общедоступной. 

Сейчас мы владеем новейшими технологиями. Сидим за ноутбуками и держим в руках смартфоны, но даже не задумываемся о том, что предшественниками девайсов являются множество устройств, которые несут в себе многовековую историю.

Альтернативная версия

По другой версии, первый компьютер, который действительно стал массовым и «ушел в народ», был разработан компанией Apple. В 1976 году Стив Возняк засел за производство Apple ll с целью уместить его в портфеле. И молодому инженеру удалось это сделать — по компактности и функциональности аналогов Apple I на рынке не было. Так появилась компания Apple — Стив Джобс продал свой автофургон Volkswagen, Возняк пожертвовал калькулятором HP. Вырученных средств хватило на запуск производства первых компьютеров в гараже, где компаньоны буквально на коленках мастерили свои первые устройства. Реализовав 250 штук, Стив Возняк решил модернизировать первую версию.

Сделанный в 1977 году Apple II имел стильный белый корпус, встроенный монитор, был оснащен дисководом для 5-дюймовых дискет, операционной системой, отображал цветную графику. Также Возняк для своего детища создал Apple DOS, язык программирования Calvin и структурировал файловую систему. В итоге получился революционный продукт, который вывел компанию Apple в лидеры рынка. Кстати, успех Apple II сделал 5.25 дюймовые дисководы стандартом, однако несколько лет спустя разработчики начали заменять 5.25 дюймовые дисководы на 3,5-дюймовые. Эволюция неумолима!

Как Стив Возняк разработал Apple I, Apple II и другие принесшие славу компании продукты:

В 1984 году компания закрепилась в лидерах, выпустив компьютер Macintosh. В принципе 1984-й стал пророческим годом (Оруэлл, привет!), так как выпущенный в этот год Macintosh стал предтечей современного ПК и определил его внешний вид на много лет вперед. Персональный компьютер Macintosh был оснащен клавиатурой, мышью, дисководом, колонками, интерфейсом с ярлыками на рабочем столе. Жесткий диск имел объем 20 Мб.

В 1990 году вышла третья версия операционной системы Windows от компании Microsoft. Причем за первые шесть месяцев после релиза Windows 3.было продано более 1 миллиона экземпляров.

Прообраз ЭВМ

Прообраз ЭВМ придумали еще в XIX веке. Автором был британский математик Чарльз Бэббидж. В исследованиях ученому помогала близкая подруга и единомышленница Ада Лавлейс. Она создала подробное описание проекта аналитической машины Бэббиджа. В состав устройства входили:

• Пространство для хранения чисел — значений переменных, результатов операций.
• Механизм, который выполняет операции с числами из хранилища и сохраняет промежуточные данные.
• Прототип современного процессора — механизм, который выстраивает схему действий аналитической машины. Последовательность операций и значения переменных машина должна была считывать с двух типов перфокарт.
• Кроме этого, ученый предусмотрел необходимость устройств ввода и вывода информации — печать новых перфокарт.

Интересный факт: первое использование перфокарт было никак не связано с информатикой — в 1804 году французский ткач и изобретатель Жозеф Мари Жаккар создал новый станок для выработки крупноузорчатых тканей. Позднее эти ткани стали называть «жаккардовыми». Станок же стал первой в мире машиной, которая управлялась с помощью двоичного кода, записанного на перфокарте: отверстия в картоне отвечали за положение и прокидывание каждой основной нити.

Для Чарльза Бэббиджа аналитическая машина так и осталась теорией. Но его сын Генри продолжил исследования и поставил цель завершить работу. В 1888 году, спустя 17 лет после смерти отца, Генри собрал один из узлов аналитической машины. Позже, в начале XX века, сын ученого построил полноценную модель аналитической машины по чертежам отца — и она действительно заработала, а значит, задумка Чарльза Бэббиджа оправдала себя. 

Устройство, собранное Генри Бэббиджем, состояло из арифметического блока и блока для печати перфокарт и полностью воплотило в жизнь записи Ады Лавлейс. Поэтому Чарльза Бэббиджа и его сына Генри можно считать первыми учеными, причастными к изобретению компьютера в его современном виде.

Машина Бэббиджа.

Ранние этапы автоматизации вычислений

Слово «компьютер» (computer) в переводе с английского означает «вычислитель». Это показывает, что изначально это изобретение появилось как средство для облегчения работы с числами. Следовательно, истоками развития компьютерной техники можно считать ранние попытки создать механические устройства, позволяющие сделать выполнение арифметических операций более эффективным.

Одним из первых устройств, служивших этой цели, были счеты (абак), известные с глубокой древности, но на протяжении многих столетий они оставались едва ли не единственным инструментом в своем роде. Развитие вычислительной техники резко ускорилось лишь с начиная с XVII в., когда, с одной стороны, развитие математики подготовило для этого мощную базу, с другой — потребовались многочисленные вычисления в связи с развитием науки, техники и финансов.

Точкой отсчета развития компьютерной техники в современном понимании можно считать 1642 г., когда Блез Паскаль (в честь него впоследствии был назван один из самых популярных языков программирования) сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм.

В 1820 француз Шарль де Кольмар создал механический арифмометр, а в 1833 г. английским математиком Чарльзом Бэббиджом были разработаны проект вычислительной машины, а также теоретическая база для его создания. Идеи Бэббиджа вскоре развила Ада Лавлейс, которую часто называют первым в истории программистом. Для ввода и вывода данных в машине Бэббиджа предлагалось использовать листы из плотной бумаги с пробитыми в особом порядке отверстиями (перфокарты).

Рисунок 1. Образец перфокарты. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В конце XIX века появилась возможность задействовать для реализации идей Бэббиджа электричество. Первую электромеханическую вычислительную машину сконструировал в 1888 г. американский инженер Герман Холлерит. Это изобретение было вскоре использовано при переписи населения, позволив в разы уменьшить количество занятых в этом процессе сотрудников и время обработки первичных статистических данных. Впоследствии фирма, основанная Холлеритом, стала всемирно известной корпорацией IBM.

1971 год — современность — вычислительные машины четвертого поколения

Инновацией в вычислительных машинах четвертого поколения является применение и использование микропроцессоров. Микропроцессоры представляют собой АЛУ (арифметически-логические устройства), помещенные на одну микросхему и имеющие высокую степень интеграции. Это значит, что микросхемы начинают занимать еще меньше места. Иными словами, микропроцессор – это маленький мозг, выполняющий миллионы операций в секунду по заложенной в него программе. Размеры, вес и потребление мощности резко уменьшились, а быстродействие достигло рекордных высот. И именно тогда в игру включился Intel.

Первый микропроцессор назывался Intel-4004 — название первого микропроцессора, собранного в 1971 году. Он имел разрядность 4 бита, но тогда являлся гигантским технологическим прорывом. Два года спустя Intel представил миру Intel-8008, имеющий восемь бит, в 1975 году появился на свет Альтаир-8800 — это первый персональный компьютер, созданный на основе Intel-8008.

Это было началом целой эры персональных компьютеров. Машину стали использоваться повсеместно в совершенно различных целях. Через год в игру вступил Apple. Проект имел большой успех, а Стив Джобс стал одним из самых известных и богатых человек на Земле.

Непререкаемым эталоном компьютера становится IBM PC. Его выпустили в 1981 году имеющим ОЗУ 1 мегабайт.

Примечательно то, что на данный момент IBM-совместимые электронно-вычислительные машины занимают примерно девяностопроцентную долю выпускаемых компьютеров! Также, нельзя не упомянуть про Pentium. Разработка первого процессора со встроенным сопроцессором завершилась успехом в 1989 году. Сейчас эта торговая марка непререкаемый авторитет в разработках и применении микропроцессоров на рынке компьютеров.