Появление перфокарт и первых программируемых машин кратко
Обновлено: 05.07.2024
Окунёмся в историю форматов хранения данных. Взглянем на то, как они рождались, развивались и умирали. Начну рассказ с перфокарт.
Перфокарты начали повсеместно использоваться в конце XIX века и оставались массовым инструментом вплоть до 60-х годов XX-го. Однако мало кто знает, что их история началась задолго до появления компьютера.
Одним из наиболее важных музыкальных инструментов средневековья были колокола. Однако традиционная звонница не особенно проста в управлении. Сложности с большим количество верёвок, прикрепленных к языкам инструмента, испытывали даже обученные звонари.
Фото — Oliver Raupach — CC BY-SA — Карильон в Олимпийском парке Мюнхена
Для решения этой проблемы появились карильоны — механические звонницы. Педальный механизм приводил в движение сложную систему рычагов, позволяя управлять инструментом усилиями одного человека.
Фото — Uwe Aranas — CC BY-SA — Барабан карильона на колокольне города Брюгге
В XIV веке для дальнейшего удобства карильоны начали автоматизировать. Они получили металлический цилиндр с зубьями, двигавший рычаги в нужной последовательности по мере вращения. Этот прорыв положил основу Европейской традиции механических инструментов. В частности, по схожему принципу работают шарманки.
Со временем этот принцип барабанной автоматизации начал проникать и в другие сферы деятельности человека. В частности, его вариация нашла применение в текстильной промышленности. Текстильщик Базиль Бушон в XVIII веке автоматизировал ткацкий станок для вышивки сложных рисунков на китайских шелковых платьях.
Фото — Dogcow — CC BY-SA — Автоматизированный станок Базиля Бушона
Модель, созданная Бушоном, не была идеальна — для движения перфоленты требовался отдельный оператор. Но у технологии имелся потенциал. Поэтому, когда в начале XIX века такие станки оптимизировал другой француз — Жозеф Мари Жакар — они приобрели популярность. Жаккардовы устройства распространились по всей Европе. При этом перфокарты используются в текстильном производстве и по сей день.
Именно Жаккардовым станком вдохновлялся Чарлз Бэббидж при проектировании своей знаменитой аналитической машины — перфокарты показались ему идеальным методом ввода данных.
Предполагалось использование перфокарт трёх типов — с входными данными, информацией о планируемой арифметической операции, и инструкциями для выгрузки информации из оперативной памяти.
Однако при жизни Бэббиджа полноценный прототип не был реализован, сохранились лишь перфокарты, предположенные для демонстрации.
Фото — Alan Levine — CC BY — Карты Чарльза Беббиджа
В массовое пользование перфокарты вошли значительно позже, с изобретением табуляторов — электромеханических машин для авторизации обработки данных. Их потенциал в сферах статистики и бухгалтерского учёта стал гарантией коммерческого успеха и поспособствовал росту IBM.
Правительство США закупило ряд таких машин для проведения переписи населения в 1890 году. Эксперимент оказался удачным и их примеру последовало множество стран. Например, в 1897 году табуляторы использовались в единственной в истории переписи Российской Империи.
Используемые во время переписи населения перфокарты имели всего 24 колонки в ширину и создавались из непрочной бумаги. Более того, они умели хранить лишь примитивную информацию из опросников, например, в каком поле при ответе на вопрос человек поставил галочку. Со временем этого оказалось недостаточно и появилась необходимость в кодировках, которые бы позволили хранить на перфокартах больше информации.
Первый стандарт перфокарты для вычислительных систем, стал самым массовым — это был IBM-80. Такие карты имели 80 колонок и позволяли с помощью комбинаций прокалываний кодировать символы латинского алфавита и цифры. Со временем в стандарт были добавлены комбинации для знаков пунктуации и специальных символов. Используемая кодировка называлась EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code).
Фото — Gwern — PD — Пробитая перфокарта стандарта IBM-80
Для удобства пользователей мейнфреймов IBM также изготавливался мобильный вариант этих карт, состоявший из 40 колонок.
Фото — George Shuklin — CC BY-SA — Пробитая отечественная перфокарта
В Советском Союзе использовались кириллические перфокарты, изготовленные по ГОСТ 10859-64. Стандарт был введён в 1964 году, и в 1969 году обновлён для кодирования 7-битных данных.
Перфокарты — это лучше, чем ничего. Но особенности формата создают целый ряд проблем. Обращаться с программами, написанными на перфокартах, было попросту неудобно.
Для одной программы зачастую требовались десятки, сотни или даже тысячи перфокарт. Если ветер разбросал стопку карт по комнате, несчастным программистам приходилось вручную восстанавливать их порядок. Конечно, существовали машины автоматической сортировки перфокарт — вроде IBM 82 — но они были дорогими. Их в основном использовали в больших компьютерных центрах для распределения задач по важности.
Фото — waelder — CC BY-SA — Сортировщик перфокарт IBM 82
Из-за большого количества неудобств от этого формата хранения данных отказались. Перфокарты заменила магнитная лента, которая до сих пор используется в дата-центрах. О ней поговорим в следующей части.
В 1804 году Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, в котором вышиваемый узор определялся перфокартами. Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования.
В 1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины, принципы программирования которой напрямую восходят к перфокартам Жаккара.
В 1835 году Чарльз Бэббидж описал свою аналитическую машину. Это был проект компьютера общего назначения, с применением перфокарт в качестве носителя входных данных и программы, а также парового двигателя в качестве источника энергии. Одной из ключевых идей было использование шестерен для выполнения математических функций.
В 1936 году молодой немецкий инженер-энтузиаст Конрад Цузе начал работу над своим первым вычислителем серии Z, имеющим память и возможность программирования. Созданная в основном на механической основе, но уже на базе двоичной логики, модель Z1, завершённая в 1938 году, так и не заработала достаточно надёжно из-за недостаточной точности выполнения составных частей. Ввод команд и данных осуществлялся при помощи клавиатуры, а вывод — с помощью маленькой панели на лампочках.
Первой работающей машиной с архитектурой фон Неймана стала Манчестерская малая экспериментальная машина, созданная в Манчестерском университете в 1948 году; в 1949 году за ним последовал компьютер Манчестерский Марк I, который уже был полной системой, с трубками Уильямса и магнитным барабаном в качестве памяти, а также с индексными регистрами.
Осенью 1952 года была завершена разработка Большой (или Быстродействующей) электронно-счётной машины — БЭСМ-1 (известна также как БЭСМ Академии Наук, БЭСМ АН), построенной на электронных лампах (5000 ламп). Опытная эксплуатация началась с 1952 года. Советские учёные из ИТМиВТ АН СССР создавали сети компьютерной связи с 1952 года в рамках работ по созданию автоматизированной системы противоракетной обороны (ПРО).
В 1983 году IBM выпустила новую модель PC XT (англ. eXtended Technology) с жёстким диском (винчестером) ёмкостью 10 Мбайт и оперативной памятью 640 Кбайт. Работал PC под управлением MS DOS компании Microsoft — ныне крупнейшего производителя программного обеспечения.
Ранние приспособления и устройства для счета, появление перфокарт и первых программируемых машин. Настольные калькуляторы и аналоговые вычислители. Первое поколение компьютеров на архитектуре Неймана. Особенности четвертого и пятого поколения компьютеров.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.06.2015 |
| Размер файла | 21,3 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Департамент охраны здоровья населения Кемеровской области
Новокузнецкий филиал Государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования
Выполнил: студент группы ФШ-121
Проверил: Пироженко Ю.Ю.
г. Новокузнецк, 2012 г.
1. Ранние приспособления и устройства для счета
2. Появление перфокарт и первых программируемых машин
3. Настольные калькуляторы и аналоговые вычислители
4. Первое поколение компьютеров на архитектуре фон Неймана
5. Второе поколение компьютеров
6. Третье и четвертое поколение компьютеров
7. Пятое поколение компьютеров
Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов, однако для удобства помещаемые при этом в специальные контейнеры. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времени.
Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, механический арифмометр, электронный компьютер. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счёт даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора. Естественно, сама по себе, производительность и скорость счёта современных вычислительных устройств давно уже превосходят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.
1. Ранние приспособления и устройства для счёта
Человечество научилось пользоваться простейшими счётными приспособлениями тысячи лет назад. Одним из самых простых решений было использование весового эквивалента меняемого предмета. Для этих целей использовались простейшие балансирные весы. Принцип эквивалентности широко использовался и в другом, знакомом для многих, простейшем счётном устройств Абак или Счёты. Количество подсчитываемых предметов соответствовало числу передвинутых костяшек этого инструмента.
С изобретением зубчатых колёс появились и гораздо более сложные устройства выполнения расчётов. Антикитерский механизм, обнаруженный в начале XX века, который был найден на месте крушения античного судна, затонувшего примерно в 65 году до н. э., умел моделировать движение планет.
2. Появление перфокарт и первых программируемых машин
Утверждается, что Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона, является первым программистом, хотя это утверждение и значение её вклада многими оспаривается. Её имя часто ассоциируют с именем Бэббиджа.
3. Настольные калькуляторы и аналоговые вычислители
Анамлоговый компьютер -- аналоговая вычислительная машина (АВМ), которая представляет числовые данные при помощи аналоговых физических переменных (скорость, длина, напряжение, ток, давление), в чём и состоит его главное отличие от цифрового компьютера. Перед Второй мировой войной механические и электрические аналоговые компьютеры считались наиболее современными машинами, и многие считали, что это будущее вычислительной техники.
4. Первое поколение компьютеров с архитектурой фон Неймана
В июне 1951 года UNIVAC 1 был установлен в Бюро переписи населения США. Машина была разработана в компании Remington Rand, которая, в конечном итоге, продала 46 таких машин по цене более чем в 1 млн $ за каждую. UNIVAC был первым массово производимым компьютером; все его предшественники изготовлялись в единичном экземпляре. Компьютер состоял из 5200 электровакуумных ламп, и потреблял 125 кВт энергии. Использовались ртутные линии задержки, хранящие 1000 слов памяти, каждое по 11 десятичных цифр плюс знак (72-битные слова). В отличие от машин IBM, оснащаемых устройством ввода с перфокарт, UNIVAC использовал ввод с металлизированной магнитной ленты стиля 1930-х, благодаря чему обеспечивалась совместимость с некоторыми существующими коммерческими системами хранения данных. Другими компьютерами того времени использовался высокоскоростной ввод с перфоленты и ввод/вывод с использованием более современных магнитных лент. программируемый нейман поколение компьютер
В 1954 году IBM выпускает машину IBM 650. Она весит около 900 кг, и ещё 1350 кг весит блок питания; оба модуля имеют размер примерно 1,5 Ч 0,9 Ч 1,8 метров. Цена машины составляет 500000 долл. (около 4 млн долл. в пересчёте на 2011 год) либо может быть взята в лизинг за 3500 долл. в месяц (30000 долл. на 2011 год). Память на магнитном барабане хранит 2000 10-знаковых слов, позже память увеличена до 4000 слов.
В 1956 году IBM впервые продаёт устройство для хранения информации на магнитных дисках -- RAMAC. Оно использует 50 металлических дисков диаметром 24 дюйма, по 100 дорожек с каждой стороны. Устройство хранило до 5 МБ данных и стоило по 10 000 $ за МБ. (В 2006 году, подобные устройства хранения данных -- жёсткие диски -- стоят около 0,001 $ за Мб.)
5. Второе поколение компьютеров
Следующим крупным шагом в истории компьютерной техники стало изобретение транзистора в 1947 году. Они стали заменой хрупким и энергоёмким лампам. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности. Однако компьютеры второго поколения по-прежнему были довольно дороги и поэтому использовались только университетами, правительствами, крупными корпорациями. В 1959 году на основе транзисторов IBM выпустила машину среднего класса IBM 1401. Она использовала перфокарточный ввод и стала самым популярным компьютером общего назначения того времени: в период 1960--1964 гг. было выпущено более 100 тыс. экземпляров этой машины и она заняла около трети мирового рынка компьютеров.
Применение полупроводников позволило улучшить не только центральный процессор, но и периферийные устройства. Второе поколения устройств хранения данных позволяло сохранять уже десятки миллионов символов и цифр. Замена кассеты дисков в сменном устройстве требовала лишь несколько секунд. Хотя ёмкость сменных носителей была обычно ниже, но их заменяемость давала возможность сохранения практически неограниченного объёма данных. Магнитная лента обычно применялось для архивирования данных, поскольку предоставляла больший объём при меньшей стоимости.
Так же появились сопроцессоры - специализированный процессор, расширяющий возможности центрального процессора компьютерной системы, но оформленный как отдельный функциональный модуль.
6. Третье и четвертое поколение компьютеров
Появление микропроцессоров привело к разработке микрокомпьютеров -- небольших недорогих компьютеров, которыми могли владеть небольшие компании или отдельные люди. Микрокомпьютеры, представители четвёртого поколения, первые из которых появился в 1970-х, стали повсеместным явлением в 1980-х и позже. Стив Возняк, один из основателей Apple Computer, стал известен как разработчик первого массового домашнего компьютера, а позже -- первого персонального компьютера.
7. Пятое поколение компьютеров
Компьютеры пятого поколения -- в соответствии с идеологией развития компьютерных технологий, после четвёртого поколения, построенного на сверхбольших интегральных схемах, ожидалось создание следующего поколения, ориентированного на распределенные вычисления, одновременно считалось что пятое поколение станет базой для создания устройств, способных к имитации мышления.
Средства вычислительной техники появились достаточно давно, так как потребность в различного рода вычислениях и расчетах существовала уже на самых ранних стадиях развития цивилизации. Различные устройства, облегчающие и ускоряющие процесс вычислений, изобретались человеком еще в очень отдаленные времена. Так, история возникновения счетов теряется в глубине столетий, аналогичные по назначению устройства использовались многими народами.
К сожалению, невозможно в рамках реферата охватить всю историю компьютеров. Можно было бы рассказать и о невидимой войне на компьютерных рынках за право устанавливать стандарты между огромной корпорацией IBM, и молодой Apple, дерзнувшей с ней соревноваться, заставившей весь мир решать, что же лучше Macintosh или PC? Современные персональные компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их мощность постоянно увеличивается (согласно закону Мура - количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца), а область применения расширяется. Эти компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет десяткам и сотням пользователей легко обмениваться информацией и одновременно получать доступ к общим базам данных.
Еще каких-то 50 лет назад человечество и представить себе не могло, на что будут способны компьютеры! И что же тогда ждет нас в будущем? Пока это не известно. Но ясно одно - создание искусственного интеллекта - лишь вопрос времени.
Список используемой литературы
2. Горбань А., Н. Нейрокомпьютер, или Аналоговый ренессанс, Мир ПК, 1994, № 10
3. Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич., Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования - 2-е изд. - М.: Вильямс, 2007. - 912 с.
4. Знакомьтесь: компьютер. Пер. с англ. К. Г. Батаева; Под ред. и с пред. В. М. Курочкина - Москва : Мир, 1989 - 240 с.
5. История информатики и кибернетики в Санкт-Петербурге(Ленинграде), СПб, изд-во РАН, 2008, 356 стр.
6. Криштафович А. К., В. В., Трифонюк. Основы промышленной электроники. - 2-е изд. - М.: "Высшая школа", 1985. - 287 с.
7. Морозов Ю. М., История и методология вычислительной техники СПб, 2012
8. Смирнов А. Д., Архитектура вычислительных систем : Учебное пособие для вузов. - М.: Наука, 1990.
Подобные документы
Ранние приспособления и устройства для счета. Появление перфокарт, первые программируемые машины, настольные калькуляторы. Работы Джона Фон Неймана по теории вычислительных машин. История создания и развития, поколения электронно-вычислительных машин.
реферат [37,7 K], добавлен 01.04.2014
История вычислительной техники; ранние приспособления и устройства для счета: перфокарты, программируемые машины, настольные калькуляторы. Появление аналоговых вычислителей, их характеристика и принцип действия; признаки классификации, применение.
контрольная работа [86,9 K], добавлен 17.02.2011
История четвертого поколения или поколения компьютерной техники, разработанной после 1970 года. Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов. Микропроцессоры и микрокомпьютеры. Многопроцессорный вычислительный комплекс. Эльбрус-1. EC-1045.
реферат [48,1 K], добавлен 01.11.2016
История появления и развития первых вычислительных машин. Изучение характеристик электронно-вычислительной машины. Архитектура и классификация современных компьютеров. Особенности устройства персональных компьютеров, основные параметры микропроцессора.
курсовая работа [48,6 K], добавлен 29.11.2016
История персональной вычислительной техники, классификация ПЭВМ. Принципы фон Неймана. Разработка первых персональных компьютеров фирмы IВМ. Концепция "открытой архитектуры". IBM PS/2 и IBM-совместимые 386-е. Использование нового микропроцессора у ПК.
Читайте также: