Есептеуіш техниканың даму тарихы туралы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Есептеуіш техниканың даму тарихы

: Абак (Ежелгі Рим) - V-VI ғасыр

Ең алғашқы пайда болған есептеу құралы есепшот болып табылады. Кейбір деректерге сүйенсек, есепшоттың жасы 2000-5000 жылдар шамасында, ал пайда болған жері ертедегі Қытай немесе ертедегі Египет, тіпті ежелгі Греция болуы да мүмкін. Бұл санау құралын гректер мен Батыс-Еуропалықтар «абак» деп, қытайлықтар «суан-пан», жапондықтар «серобян» деп атаған. Бұл құралмен есептеулер оның шұңғыл тақтада орналасқан тастарын жылжыту арқылы жүргізілген. Тастар піл сүйегінен, түрлі түсті шынылардан, қоладан жасалды. Осындай есепшоттар қайта өркендеу дәуіріне дейін пайдаланылып келді. Оның жетілдірілген түрі осы күнге дейін қолданылып келеді.

XVII ғасырдың басында шотландиялық математик Джон Непер логарифм түсінігін енгізді және логарифм кестесін жариялады. Ал 1761 жылы ағылшын Д. Робертсон жүгіртпесі бар навигациялық есептеулер жүргізуге арналған логарифм сызғышын жасады. Мұндай құрал жасау идеясын 1660 жылдары Исаак Ньютон ұсынған болатын. Соңғы кезге дейін логарифм сызғыштары инженерлердің бірден-бір есептеуіш құралы болып келді, бірақ өткен ғасырдың екінші жартысында пайда болған электронды калькуляторлар оларды қолданудан ығыстырды.

1642 жылы француз математигі Блез Паскаль он тоғыз жасында дүние жүзінде бірінші рет қосу машинасы деген атпен белгілі, жетектер мен дөңгелектерден тұратын механикалық есептеу машинасын құрастырды. Паскальдың машинасында көпорынды сандарды қосу мүмкін болды.

: Арифмометр

1694 жылы атақты неміс математигі Лейбниц Паскальдың идеясын дамытып, өзінің механикалық есептеу машинасын - арифмометрді құрастырды. Дөңгелектің орнына мұнда цифрлар жазылған цилиндр қолданылды. Бұл құрал күрделі қосу мен алу есептеулерін жүргізумен қатар, сандарды бөлу, көбейту, тіпті квадрат түбірін табу амалдарын да орындайтын болды. Кейін арифмометр бірнеше рет жетілдірілді Бұл бағытта орыс өнертапқыштары П. Л. Чебышев пен В. Т. Однер көп еңбек етті. Арифмометр қазіргі қолданыста жүрген калькуляторлардың негізін салды. Арифмометр мен қарапайым калькулятор есептеу жұмыстарын механикаландыру құралдарының қызметін атқарады, бұларда есептеуде адамның өзі әрекеттер тізбегін анықтап басқарады.

Есептеуіш техникалардың қарқындап дамуы XIX ғасырдан басталды. Есептеуіш техниканың дамуындағы келесі қадам алдын ала жасалған программа бойынша адамның қатысуынсыз есептеулерді орындайтын құрылғылар жасау болды.

: Беббидждің аналитикалық машинасы өз заманының озық идеясы болатын. Ол техникалық жағынан алғанда өте күрделі құрылғы болғандықтан, оны құрастыруға қажетті техникалық базаның сол кезеңде болмауына байланысты Беббидждің машинасы 40 жылдан астам уақыт қағаздағы сызба түрінде болды. Алайда осы машинаның жобасында ұсынылған негізгі идеялар ХХ ғасырда алғашқы компьютерлерді құрастыру кезінде басшылыққа алынған болатын. Сондықтан аналитикалық машинаны қазіргі компьютерлердің "арғы атасы" десе де болады.

Алғашқы программалық басқарылатын есептеу машинасын құрастыру идеясын 1821 жылы ағылшын математигі Чарльз Беббидж өзінің аналитикалық машинасында ұсынған болатын. Беббидждің аналитикалық машинасы - ақпаратты өңдеп қана қоймай, оны жадында сақтап, адамның тікелей араласуынсыз алдын-ала жазылған программамен жұмыс істейтін алғашқы әмбебап құрылғы болатын. Бұл машинада қазіргі компьютерлерде бар барлық негізгі құраушылар: бастапқы сандар мен аралық нәтижелерді сақтауға арналған жад, жадтан алынған сандармен амалдар орындайтын арифметикалық құрылғы, берілген программа бойынша есептеу барысын қадағалап отыратын басқару құрылғысы, деректерді енгізу мен оларды басып шығару құрылғылары болды. Басқару программасы перфокарта деп аталған қатырма қағаздардағы тесіктердің көмегімен кодталды.

Бэббидждің идеясы өз уақытынан озық еді. Оның машинасы өте күрделі құрылғы болғандықтан, ол кездегі техникалық мүмкіндік мұны жүзеге асыра алмады. Беббидждің машинасы 1860 жылдары ғана құрастырылып іске қосылған болатын. Осы машинаға қажетті программаны 1846 жылы ағылшынның әйгілі ақыны Джордж Байронның қызы Ада Лавлейс жазды. Сондықтан Ада Лавлейсті алғашқы программалаушы десе де болады.

ХХ ғасырда электронды-есептеуіш машиналардың (ЭЕМ) пайда болуына байланысты есептеуіш техника бұрын болмаған жылдамдықпен қарыштап дамып, айналдырған 50 жылдың ішінде күрделі өзгерістерге ұшырады. Сондықтан электронды-есептеуіш машиналардың даму кезеңін белгілі бір кезеңдерге бөлу қалыптасқан.

І кезең (1945-1955 жылдар)

ХХ ғасырдың бірінші жартысы радиотехниканың қарыштап дамыған кезеңі болатын. Сол кездегі радиоқабылдағыштар электронды-вакуумды шамдармен жұмыс істейтін. Алғашқы электрондық-есептеуіш машиналарды құрастыру үшін осындай электронды-вакуумды шамдар қолданылды. Электронды шамдармен жұмыс істейтін алғашқы электронды есептеуіш машина 1946 жылы Америка Құрама Штаттарында құрастырылды. Дж. Моучли және П. Эккерт деген ғалымдардың басқаруымен құрастырылған бұл машина ENIAC («Electronic Numerical Integrator and Computer» - Электронды санды интегратор және компьютер) деп аталды. ENIAC секундына 300 көбейту немесе 5000 қосу амалын орындай алатын. Бұл сол кезге дейін қолданылып келген Mark-1 секілді механикалық және электронды-механикалық элементтермен жұмыс істейтін машиналардың жылдамдығымен салыстырғанда мыңдаған есе артық болатын.

: ENIAC электронды-есептеуіш машинасы - Америка Құрама Штаттарының Пенсильвания университетінде жасалды. ENIAC - соғыстық мақсатта қолдану үшін, екінші дүниежүзілік соғыс біткеннен екі айдан кейін дүниеге келді. ENIAC-тың ұзындығы 30 м, көлемі 85 м ³ , ал салмағы 35 тоннаға дейін жететін. Ол 17 468 вакуумды шамнан, 7 200 кристал диодтардан және 4 100 магниттік элементтерден тұрды.

Американдық ғалым Джон Фон Нейман 1946 жылы жазған «EDVAC машинасы туралы алдын-алабаяндамасында» электронды-машиналарды құрастыру мен басқарудың жаңа принциптерін ұсынды. Осы принциптер негізінде 1949 жылы EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) машинасы құрастырылды. EDVAC-тың ENIAC-тан айырмашылығы - онда өңделетін барлық мәлімет ондық сандар түрінде емес екілік сандар түрінде кодталатын және есептеуге қажетті мәліметтер мен оны өңдеуге қажетті программа жадтың бір жерінде сақталатын.

Біздің елімізде алғашқы ЭЕМ-дер 1951 жылы - МЭСМ (Малая электронная счетная машина) және 1952 жылдары - БЭСМ (Большая электронная счетная машина) пайда болды. Бұл екі машинаны да КСРО-ның көрнекті ғалымы Сергей Алексеевич Лебедев құрастырды. БЭСМ сериясының компьютерлері сол кездегі ең қуатты компьютерлердің қатарында болатын.

Бірінші кезеңнің электронды-есептеуіш машиналары он мыңдаған электронды шамдардан тұратын. Сондықтан олар жүздеген киловатт электр энергиясын пайдаланып, жүздеген шаршы метр жер аумағын алып жатты. Салмағы бірнеше тоннаға дейін жететін. Ал олардың жылдамдығы секундына 20 мың операциядан аспайтын. Бұндай машиналарға программаларді енгізу үшін перфокарталар мен перфоленталар қолданылды. Бұл компьютерлер тек инженерлік және ғылыми есептеулер жүргізу үшін қолданылды. Бұл машиналарға қажетті программалар машиналық командалар тілінде жазылатын. Бұл өте қиын іс болғандықтан программалауға таңдаулы мамандар ғана алынып оқытылатын.

ІІ кезең (1955-1965 жылдар)

Электронды шамдардан тұратын бірінші кезеңнің электронды-есептеуіш машиналары 50-жылдардың соңына дейін қолданылып келді. 1959 жылдан бастап жартылай өткізгіш транзисторлардан тұратын ЭЕМ-дер дүниеге келді. Транзисторлар электронды шамдармен салыстырғанда әлдеқайда сенімді болатын, олар электр энергиясын көп пайдаланбайтын және орынды көп алмайтын. Ал бұндай элементтерден жасалған компьютердердің жылдамдығы секундына 200 мың операцияға дейін артып, ішкі жадының көлемі де бірінші кезеңнің компьютерлерімен салыстырғанда жүздеген есе көбейді. Бұл компьютерлердің жадындағы барлық мәліметті сақтау үшін магниттік дискілер мен магниттік ленталар қолданыла бастады. Осы кезеңнен бастап Фортран, Алгол секілді алғашқы программалау тілдері пайда болып, программалау тілдері әлдеқайда түсінікті, қарапайым және қолайлы бола бастады.

ІІІ кезең (1965-1980 жылдар)

1958 жылы америкалық мамандар өте күрделі технологияны қолдана отырып ауданы 1 см-ден аспайтын жіңішке пластинаға ондаған, кейін жүздеген электронды схемаларды орналастыруды үйренді. Бұларды интегралды схемалар (ИС) деп атады. Интегралды схемалардың пайда болуы компьютерлік техниканың дамуына үлкен әсерін тигізді. Интегралды схемалар компьютерлердің жылдамдығын айтарлықтай арттырды (секундына 1 млн операциядан жоғары), оперативті жадының да көлемі жүздеген мың байтпен өлшенетін болды, компьютерде бір мезгілде бірнеше жұмыс атқару мүмкіндігі пайда болды. Осы кезеңнен бастап ЭЕМ-дерді қолдану аясы да артты. Бұрынғы ЭЕМ-дер тек күрделі инженерлік есептеулер үшін және соғыстық мақсатта қолданылса, ендігі компьютерлер өндірістің барлық саласында: зауыттарда, білім беру мекемелерінде, денсаулық сақтау саласында т. б жерлерде қолданыла бастады. Паскаль, Си, Бейсик секілді жоғары дәрежелі программалау тілдері осы кезеңде пайда болды. Программалау ісі білім беру мекемелерінде кеңінен оқытыла бастады. Алғашқы мәліметтер базасы, жасанды интеллект жүйелері, автоматтандырылған жобалау жүйелері т. б. пайда болды.

IV кезең (1980 жылдан бері қарай)

Өткен ғасырдың 70-жылдары мини-ЭЕМ-дер жедел дами бастады. Бұл компьютерлер үлкен ЭЕМ-дерге қарағанда көлемі шағын және бағасы арзан болатын. 1971 жылы американдық Intel фирмасы өзінің микропроцессорды ойлап тапқанын мәлімдеді. Микропроцессор - бір пластинада миллиондаған электронды схемаларды өзара байланыстыратын үлкен интегралды схемалардан жасалды. Микропроцессор компьютерлердің жылдамдығын секундына бірнеше миллиард операцияға дейін арттырды. Микропроцессорды енгізу-шығару, сыртқы есте сақтау құрылғыларымен байланыстырудың нәтижесінде компьютерлердің жаңа түрі - микро-ЭЕМ-дер дүниеге келді. Үлкен интегралды схемалармен немесе микропроцессормен жұмыс жасайтын қазіргі компьютерлер ЭЕМ-дердің IV кезеңіне жатады. Қазіргі ЭЕМ-дердің ең көп таралған түрі - дербес компьютерлер болып есептеледі. Алғашқы дербес компьютер 1976 жылы пайда болды. Apple-1 деп аталған бұл компьютерді американдық Стив Джобс пен Стив Возняк ойлап тапты.

: Apple-1 дербес компьютері

Қазіргі дербес компьютерлер дисплей, жүйелік блок, пернетақта секілді көптеген құрылғылардын тұрады және алғашқы пайда болған дербес компьютерлерге мүлдем ұқсамайды десе де болады. Қазіргі дербес компьютерлердің жұмыс істеу жылдамдығы да осыдан отыз жыл бұрынғы компьютерлермен салыстырғанда мыңдаған есе артты. Егер 1977 жылы пайда болған Apple-2 компьютеріндегі микропроцессордың тактілік жиілігі 1 МГц болса (1 МГц - секундына 1 миллион операция орындайды деген сөз) қазіргі компьютерлерде қолданылатын Pentium-4 микропроцессорларының тактілік жиілігі 3, 4 ГГц-ке дейін жетеді. Қазіргі компьютерлердің программалық жабдықтамалары қолданушыларға программалау тілдерін білмей-ақ олармен (компьютерлермен) жеңіл қарым-қатынас жасауға мүмкіндік береді. Бұны Windows, Macintosh OS секілді танымал операциялық жүйелердің пайда болуымен байланыстыруға болады. Қазір әлемде дербес компьютерлердің жылына миллиондаған данасы сатылады.

V-кезең

V кезеңнің ЭЕМ-дері деп жақын болашақта пайда болатын компьютерлерді айтуға болады. Ғалымдар болашақтың компьютерлері бүгінгі компьютерлермен салыстырғанда әлдеқайда қуатты, қолданыста ыңғайлы және интеллектуалдық қабілеті өте жоғары болады деп болжамдайды. Бұл компьютерлерге барлық мәліметті қазіргідей пернетақтамен емес, дауыстап командалар беру арқылы енгізіп, олардың адам секілді машиналық «көру», «есту», «иіс сезу» қабілеті болады деп болжамдалуда.

ЭЕМ буындары

Шыққан компьютерлер буынға бөлінеді. Қазір компью-терлердің алты буыны белгілі деп айтуға болады. Жалпы, компьютерді буынға бөлу шарты, ол негізінен компьютер-лердің элеменнтер базасының өзгеруіне, өзінің құрамына кіретін құрылғылардың түрлері мен қасиеттерінің өзгеруі-не және компьютерлер арқылы шығарылатын есептердің жаңа (сандық емес) топтарының пайда болуына тәуелді.
Компьютердің бірінші буыны - 1959 жылға шейін шыға-рылған электронды дампалық машиналар, жылдамдықта-ры ондаған мың а/с., разрядтылығы 31 - 34 бит, жедел жа-дыларының көлемі 1 - 4 кб, амалдардың жұмыс ырғағы қатал тізбекті, яғни, келесі орындалатын амал ағымдағы амалдың орындалуы толық біткеннен соң ғана басталады, енгізу/шығару амалдары орындалып тұрғанда орталық процессор тоқтап тұрады. Программа негізінен машина-лық тілде қолмен жазылып орындалады. Жұмыс істеу ре-жімі ашық болды, яғпи, әрбір программалаушы басқару тетігінде өзі отырып программасын енгізіп жұмыс істетті. Негізінен сандық шамалармен байланысты есептер шыға-рылады, символдық шамаларды пайдалану жоқ болды. Стандартты программалар жасала бастады.
Компьютердің екінші буыны - 1968 жылға шейін шыға-рылған транзисторлық компьютерлер, жылдамдықтары жүздеген мың а/с., разрядтылығы 31 - 48 бит, жедел жа-дыларының көлемі - 8 - 128 кб. Процессордың жұмысын үзу және оны өңдеу жүйесі пайда болды (ол негізінен енгізу/шығару амалдарын орындау кезінде іске қосыла-ды) . Алгоритмдік тілдерден машиналық тілге автоматты аударатын программалар - трансляторлар шықты, яғни, программа құру үшін деңгейлері жоғары программалау тілдері (Fortran. Algol. Cobol және басқалар) қолданылды, стандартты программалардың қоры үлкейді. Жабық жұ-мыс істеу режімі қолданылды, яғни, программалаушы ті-келей машинамен жұмыс істемейтін болды, ол өзінің жо-ғары деңгейдегі программалау тілінде жазылған програм-масын ары қарай машинадан өткізетін қызмет көрсететін топқа тапсырды. Программалардың жұмыс істеуін бақы-лау және басқару үшін алғашқы мониторлық жүйелер пайда болды. Олардың өзінің тапсырмаларды басқару тіл-дері болған. Индексті арифметиканың шығуы, тікелей емес адрестеуді және динамикалық жадыны қолдану, сим-волдық шамалармен жұмыс істеу мүмкіншілігінің пайда болуы осы буынның құрылымдық ерекшклігін айқында-ды.
Компьютердің үшінші буыны - 1970 жылдан бастап ин-тегралды микросхемалар арқылы жасалынған компьютер-лер мен компьютерлер кешені, жылдамдықтары миллион-даған а/с., разрядтылығы 32 - 64 бит, жедел жадыларының көлемі 64 - 1024 кб. Дамыған үзу жүйесі бар, енгізу/шыға-ру амалдарының орындалуы орталық процессордың жұ-мысымен параллель жүргізетін қосымша процессорлар (арналар) қолданылады. Бұрын программалар атқаратын көп жұмыстар, соның ішінде үзуді ұйымдастырумен өңде-тулер аппарат арқылы жүзеге асатын болды. Компьютер-лердің сыртқы ортаны қабылдай және оған әсер ете ала-тын сенсорлық қондырымдары пайда бола бастады. Осы-лар компьютерді алдын ала енгізілген деректерді детер-минді (бірмәнді) өңдейтін құрылғыдан сыртқы ортада туа-тын жағдайға қарай жұмыс істей алатын зерделі құрылғы-ларға айналдырылды. Жедел жадыны қорғау және дина-микалық бөлу іске асты. Көптеген жоғары деңгейлі, со-лардың ішінде символдық есептерге (SNOBOL. LISP. REFAL сияқтылар) және логикалық есептерге (Prolog. Miranda сияқтылар) бағытталған программалау тілдері қолданылды, символдық есептер мен логикалық есептер үлесі көбейді. Программалардың жұмысын бастан аяқ басқаратын (сыртқы және ішкі ортадағы жағдайларға мақ-сатты жауап бере алатын) дамыған операциялық жүйелер жұмыс істеді. Осы буынның негізгі ерекшелік программа-лары төменнен жоғары қарай ұйқас болатындай мүмкін-шіліктеріөспелі компьютерлердің бірнеше модельднрінен тұратын машиналар кешенінің пайда болуы (мысалы, со-циялистік елдерде ЕС ЭВМ 1020 - 1050, ал АҚШ - та IBM 360 - 370 сияқты компьютерлердің бірыңғай жүйелері) . Бұл компьютерлер арқылы жедел жадыны немесе сыртқы құрылғылардың өрісін ортақ етуге болатын есептеу жүйе-лерін жасауға мүмкіншілік туды. Бір уақытты бірнеше программа істей алатындай етіп орталық процессордың уақытын бөлшектейтін мультипрограмдық режім іске асырылды. Сонымен қатар, нақты уақыт масштабында жұ-мыс істей алатын программалар пайда бола бастады. Олар технологиялық процесстерді, ұшатын аппараттардың жә-не басқа күрделі құрылғылардың жұмыстарын басқаруға мүмкіндік берді.
Компьютердің төртінші буыны - 1975 жылдан бастап үлкен немесе өте үлкен интегралды микросхемалар арқы-лы жасалынған көппроцессорлы суперкомпьютерлер мен микрокомпьютерлер (кейін оларды дербес компьютерлер деп атап кетті) . Суперкомпьютерлердің жылдамдықтары жүз миллионға шейін (мысалы, Cray - 1 суперкомпьютері-нің жылдамдығы 100 млн а/с) . Жалпы осы буындағы ком-пьютерлер арқылы байланыс әдістері одан әрі дамып теле-фон, телеграф желілеріне қосылып компьютерлік глобаль-ді(мысалы Интернет), корпоративтік және локальді желі-лер құрылды, өте үлкен деректер архиві жиналды, дерек-тердің визуалды (бейнелік) түрдегі берілуі және өңделуі дамыды, нақты уақыт масштабында жұмыс істей алатын жүйелер кеңінен жүзеге асты.
Компьютердің бесінші буыны - 1980 жылы Жапония жа-риялаған 5 жылдық жобадан басталады, онда компьютер-лік тілдің машиналық тілі ретінде логикалық программа-лау тілі PROLOG - ты аппаратты түрде жүзеге асырып, жасанды зерде (интеллект) жүйесін құру көзделді. Бұл жоба нәтижелі аяқталды, қазір өзінің жасанды зердесі бар, яғни, белгілі есептің берілгені бойынша оның шешуін та-батын тұжырымдарды жасап және оны дәлелдей алатын, белгілі тақырыпқа өлең немесе музыка шығара алатын жә-не т. с. с интеллектуалды жұмыстарды өздігінен жасай ала-тын компьютерлер бар. Бірақ олар кең тарамаған, себебі олардың бағасы өте қымбат және олармен жұмыс істеу аса біліктілікті талап етеді.
Компьютердің алтыншы буыны - өткен ғасырдың 90 - шы жылдарының ортасынан бастап қолға алына бастады. Ол жасанды нейрон желісіне, көпмәнді логика және кванттық есептеу теориясына негізделіп жасалынады. Бұл компьютерлердің дамыған жасанды зердесі болады: олардың өзін - өзі оқытатын қабілеті және өздігінен кейбір мәселені түсініп (образды танып), жобалап, оны шешу не-месе жүзеге асыру үшін керекті программаны немесе құ-рылғыны құрастыра алатын мүмкіншілігі болады.
Біздің елдегі кең қолданыстағылар - 4-ші буынға жататын дербес компьютерлер. Сондықтан біз оларды жетік қарастырамыз.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.