Компьютерлерге дейінгі кезең

Қарағанды облысы
Шет ауданы
Дарья орта мектебі,
информатика пәнінің мұғалімі
Баймурзаева Кулзинат Жиенбековна
БАЯНДАМА
Есептеуіш техникасының даму тарихы.

Есептеудің, оған пайдаланылатын аспаптар мен құрылғылардың тарихы өте көне
заманда жатыр. Есептеу құрылғылары пайда болмай тұрып, адамдар әр түрлі
есептеу жұмыстарын жүргізу мүмкіндіктерін іздеді. Бұл үшін олар қол
саусақтарын, тастарды, ағаш таяқшаларды пайдаланды. Сондай-ақ олар есептеу
үшін үйілген, қатарлап тізілген тастарды да қолданған. Заттардың саны жерге
сызған сызықшалармен, ағаш таяқшаларда жасалған кертіктермен немесе
жіптерге түйілген түйіндермен есептелді.
Ең ерте заманғы және бәрімізге белгілі есептеу құралы есепшот болып
табылады. Есепшоттың пайда болған уақытын осы кезге дейін ешкім айта
алмайды. Деректерге қарағанда, 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
құрал мен есептеулер тастар піл сүйегінен, түрлі түсті шынылардан, қоладан
жасалды. Осындай есепшоттар қайта өркендеу дәуіріне тдейін пайдаланылып
келді. Оның өзгертілген түрі осы күнге дейін қолданылып келеді.

(Сүйектерге салынған кертіктер (Түйілген
жіптерден тұратын (Есепшот)
(«вестониялық сүйек», Чехия, б.з.д. 30 мың жыл) хабар жіберу әдісі ).

Есепшот Ресейде XVI-XVII ғасырларда пайда болған. XVII ғасырдың басында
Шотландиялық математик Джон Непер логорифм кестесін жариялады. Тек 1761
жылы ағылшын Д.Робертсон жүгіртпесі бар навигациялықесептеулер жүргізуге
арналған логорифм сызғышын жасады. Мұндай құрал жасау идеясын 1660 жылдары
Исаак Ньютон ұсынған болатын.

(Логорифм сызғышы)
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. 1694 жылы атақты неміс
математигі Лейбниц Паскальдің 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.

(Паскаль машинасы)
(Арифмометр)
Есептеуіш техникаларының қарқындап дамуы XIX ғасырдан басталды. Есептеуіш
техниканың дамуындағы келесі қадам алдын ала жасалған программа бойынша
адамның қатысуынсыз есептеулерді орындайтын құрылғылар жасау болды. Мұндай
алғашқы автоматты есептеуіш техниакасының авторы ағылшын оқымыстысы Чарлз
Бэббидж еді, содықтан көптеген адамдар оны қазіргі компьютердің атасы деп
атайды.
1833 жылы ол программа арқылы басқарылатын «Аналитикалық машина» жобасын
жасады. Оның машинасы өте күрделі құрылғы болғандықтан, ол кездегі
техникалық мүмкіндік мұны жүзеге асыра алмады. Басқару программасы
перфокарта деп аталған қатырма қағаздардағы тесіктердің көмегімен кодталды.

(Бэббидж машинасы)
(Холлерит машинасы)
Дүние жүзінде алғашқы 1846 жылы Бэббидж машинасына программа жазған Ада
Лавлейс бірінші программист деп саналды. XIX ғасырдың соңында американдық
Герман Холлерит есепші перфорациялық машина құрастырды. Перфокарталар
программаны көрсету үшін емес, сандық ақпараттарды сақтау үшін қолданылды.

1944 жылы американ математигі Говард Айкен Гарвард университтетінде
программамен басқарылатын, релелік және механикалық элементтерге
негізделген Марк-1 автоматты есептеуіш машинасын құрастырды.
XX ғасырдың 1-жартысында радиотехника қарқындап дамыды. 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 |
|м3, 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.
Елбасы атап көрсеткендей «Қазіргі заманда жастарға ақпараттық
технологиямен байланысты әлемдік стандартқа сай мүдделі жаңа білім беру өте-
қажет» - жас ұрпаққа білім беру жолында ақпараттық технологияны оқу
үрдісіне оңтайландыру мен тиімділігін арттырудың маңызы зор. Іс тәжірибемде
ақпараттық технологияның барлық мүмкіндіктерін пайдалана отырып,
оқушылардың шығармашылық даралығын қалыптастыру маңызының зор екенін
байқадым.   

Пайдаланылған әдебиеттер:
1. Ермеков Н., Стифутина Н. Алматы: «Атамұра» 2007жыл.
2. Информатика негіздері. №3 2008 ж.

 
 

Жоспар
1. Компьютерлерге дейінгі кезең
2. Алғашқы есептеуіш машиналардың пайда болуы
3. Алғашқы компьютерлер
4. Фон Нейман қағидалары
5. ЭЕМ буындары (I-V…)
6. Қазіргі сандық техника

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі

Тақырып:

Дайындаған:
Баймурзаева К.Ж.

Дәрия орта мектебі