Точное время изобретения компьютеров определить очень трудно. Их предшественники — механические вычислительные машины, например счеты, были придуманы человеком задолго до нашей эры. Однако сам термин «компьютер» намного моложе и появился только в XX веке.
Наряду с машинами с перфокартами IBM 601 (1935) важную роль в истории развития компьютерной техники сыграли первые изобретения немецкого ученого Конрада Цузе. На сегодняшний день многие считают, что есть несколько первых компьютеров, изобретенных примерно в одно время.
1936: Конрад Цузе (Konrad Zuse) и Z1
В 1936 году Конрад Цузе начал разрабатывать первый программируемый калькулятор, работа над которым была завершена в 1938 году. Z1 был первым компьютером с двоичным кодом и работал с перфолентой. Но к сожалению, механические части калькулятора были очень ненадежны. Реплика Z1 находится в Музее технологий в Берлине.
1941: Конрад Цузе и Z3
Z3 — это преемник Z1 и первый свободно программируемый компьютер, который можно было использовать в разных областях, а не только для вычислений. Многие историки считают, что Z3 - первый в мире функционирующий универсальный компьютер.
1946: системы обработки данных первого поколения
ENIAC В 1946 году исследователи Экерт и Мочли изобрели первый полностью электронный компьютер ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Computer (электронный цифровой интегратор и компьютер). Он использовался армией США для расчета баллистических таблиц. ENIAC владел основными математическими операциями и мог вычислять квадратные корни.
1956-1980 годы: системы обработки данных 2-5 поколений
В эти годы были разработаны языки программирования более высокого уровня, а также принципы работы виртуальной памяти, появились первые совместимые компьютеры, базы данных и многопроцессорные системы. Первый в мире свободно программируемый настольный компьютер был создан компанией Olivetti. В 1965 году стала доступна для покупки электронная машина Programma 101 стоимостью 3200 долларов.
1970-1974: Компьютерная революция
Микропроцессоры стали дешевле, и в течение этого периода времени на рынок было выпущено достаточно много компьютерной техники. Ведущую роль здесь сыграли, прежде всего, компании Intel и Fairchild. В эти годы Intel создал, первый микрокомпьютер: 15 ноября 1971 года был представлен 4-битный процессор Intel 4004. В 1973 году вышел Xerox Alto - первый компьютер с графическим пользовательским интерфейсом (монитором), мышью и встроенной картой Ethernet.
1976-1979 годы: микрокомпьютеры
Микрокомпьютеры стали популярны, появились новые операционные системы, а также флоппи-дисководы. Компания Microsoft зарекомендовала себя на рынке. Появились первые компьютерные игры и стандартные названия программ. В 1978 году на рынок вышел первый 32-разрядный компьютер от DEC.
IBM разработала IBM 5100 - первый «портативный» весом 25 килограмм. Он имел 16 килобайт оперативной памяти, дисплей 16х64 и стоил более 9 000 долларов. Именно такая высокая цена не позволила компьютеру утвердиться на рынке.
1980-1984: первый «настоящий» ПК
В 80-е годы наступило время «домашних компьютеров», таких как Commodore VC20, Atari XL или компьютеров компании Amiga. IBM оказала большое влияние на будущие поколения ПК, представив в 1981 году IBM PC. Обозначенный IBM класс оборудования действителен и сегодня: процессоры x86 основаны на последующих разработках оригинального дизайна IBM.
В конце 1970-х годов существовало множество технических устройств и производителей, но IBM стала доминирующим поставщиком компьютерной техники. В 1980 году компания выпустила первый «настоящий» компьютер - он задал направление развития компьютерных технологий по настоящее время. В 1982 году IBM также вывела на рынок Word, NetWare и другие знакомые нам и по сей день приложения.
В 1983 появился первый Apple Macintosh, сделав ставку на удобство пользователя. В 1984 начали серийный выпуск ПК в СССР. Первый отечественный компьютер, ставший на поток, назывался «АГАТ».
1985/1986: дальнейшее развитие компьютерных технологий
В 1985 году вышел 520ST. Это был чрезвычайно мощный для того времени компьютер Atari. В эти же годы был выпущен первый миникомпьютер MicroVAX II. В 1986 году IBM вывела на рынок новую операционную систему (OS/2).
1990: Появление Windows
22 мая 1990 года появилась Windows 3.0, что стало большим прорывом для Microsoft в те годы. Только за первые шесть месяцев было продано около трех миллионов копий операционной системы. начал рассматривался как глобальный способ коммуникации.
1991-1995: Windows и Linux
В результате прогресса изначально очень дорогие компьютеры стали более доступными. Приложения Word, Excel и PowerPoint наконец объединили в пакет Office. В 1991 году финский разработчик Линус Торвальдс начал работу над Linux.
Во многих компаниях Ethernet стал стандартом передачи данных. Благодаря возможности подключения компьютеров друг к другу, становилась все популярнее модель клиент-сервер, позволявшая работать в сети.
1996-2000: Интернет приобретает все большее значение
В эти годы ученый-программист Тим Бернерс Ли разработал язык разметки HTML, протокол передачи HTTP и URL-адрес — унифицированный указатель ресурсов, чтобы дать каждому сайту имя и передать контент с веб-сервера в браузер. Начиная с 1995 года было доступно множество веб-редакторов, что позволило многим людям создавать свои собственные сайты.
XXI век: дальнейшее развитие
В 2003 году Apple выпустила PowerMac G5. Это был первый компьютер с 64-битным процессором. В 2005 году Intel создала первые двухъядерные процессоры.
В последующие годы основной курс развития стал направлен на разработку многоядерных процессоров, расчеты на графических чипах и также планшетных компьютерах. С 2005 года начали учитывать экологические аспекты при дальнейшей разработке компьютерной техники.
Новейшие технологии: квантовый компьютер
Сегодня ученые работают над квантовыми компьютерами. Эти машины основаны на кубитах. Как именно работают квантовые компьютеры, мы рассказывали в нашем журнале и в .
Кратко о статье: История калькуляторов от кости бабуина до человека, способного сложить 100 однозначных чисел за 19 секунд.
Эволюция
Калькуляторы
Можете сосчитать в уме квадратный корень числа 932561? Современным миром правят цифры. Все - даже этот журнал, который вы держите в руках, создается с помощью многозначных расчетов. Педагоги до сих пор стараются научить детей быстрому счету в уме и в «столбик», пугая их тем, что жители благополучных западных стран якобы уже не способны сосчитать сдачу в супермаркете. Математика - гимнастика ума, но жизнь часто подсовывает нам расчеты, для решения которых вручную не хватит и двух жизней. Лень - двигатель прогресса, поэтому сразу после того, как древним людям перестало хватать пальцев на руках для подсчета отвоеванных у природы благ, они изобрели устройства, облегчающие вычислительные муки мозга. Мы знаем о таких приспособлениях кое-что интересное, и сейчас расскажем это вам.
Строго говоря, калькуляторы были изобретены сразу после того, как человек научился считать. Древнейший артефакт такого рода - «кость Ишанго», найденная в Конго (возраст - около двадцати тысяч лет). Это берцовая кость бабуина, покрытая засечками. Предполагается, что первые математические вычисления в истории человечества делали женщины, рассчитывавшие менструальный цикл по лунному календарю.
Простейший счет велся на пальцах, а когда их не хватало, использовались любые природные объекты, заменявшие цифру 10. Примерно пять тысяч лет назад в Вавилоне появилась счетная доска, известная ныне как абак (абакус). По полю с углублениями передвигались камушки (десятки). Вероятно, это был инструмент купцов. Изобретение оказалось очень живучим и продержалось до средневековья. Интересно, что вавилоняне использовали не десятеричную, а шестидесятеричную (она же двенадцатеричная - по числу фаланг на пальцах руки, не считая большого) систему исчисления. Отсюда пошло привычное для нас деление времени на отрезки по 60 секунд и минут, а также 360 градусов, на которые поделена окружность.
Плавающая точка, дифференциальные уравнения, число «пи» - все это было известно несколько тысяч лет назад. Но великие математики древности рассчитывали свои открытия в уме. Калькуляторы были инструментами инженеров, торговцев и сборщиков налогов. Для их нужд в Риме был создан первый в мире ручной абак - табличка с подвижными фишками.
Юпана, калькулятор майя. Ученые долго не могли понять предназначение этой маленькой «модели крепости» до тех пор, пока итальянский инженер Николино де Паскуале не установил, что так называемые «дикари» создали матрицу этого калькулятора с использованием последовательности Фибоначчи и системы исчисления с основанием 40 (а не 10, как в Старом Свете).
Логарифмическая линейка - главный инструмент инженера до восьмидесятых годов прошлого века - была изобретена в 1622 году. Ее действие основано на том, что умножение и деление чисел можно выполнить сложением и вычитанием их логарифмов. С помощью такой линейки можно выполнить очень сложные вычисления с точностью до 3-4 десятичных знаков. Первый полет человека в космос рассчитывался именно на таких линейках. В наше время логарифмическими линейками иногда оснащаются дорогие модели механических часов (на фото - Breitling Navitimer).
Не менее известна и «разностная машина» Чарльза Бэббиджа, фигурировавшая в одноименном романе Стерлинга и Гибсона. Она была спроектирована в 1822 году и, будучи построенной, могла бы вычислять многочлены с точностью до восемнадцати знаков после запятой.
Самым компактным в истории механическим калькулятором был «Курта» (1938). Он выпускался до 1970-х.
В центре - Альберто Кото Гарсиа (Испания), самый быстросчитающий человек в мире. Скорость вычислений его мозга составляет пять операций в секунду. Он может умножить в уме два восьмизначных числа за 56 секунд, сложить десять десятизначных чисел десять раз за 4 минуты 26 секунд и сложить сто однозначных чисел за 19 секунд. Сканирование мозга подобных «живых калькуляторов», проведенное в 2005 году, показало, что во время вычислений снабжение мозга кровью в шесть-семь раз превышает аналогичные показатели обычного человека.
Сегодня повсеместное использование калькуляторов существенно облегчает работу человека в самых различных сферах. Впрочем, представить себе жизнь без таких помощников практически невозможно – ведь счетные устройства повсюду сопровождали человека в самые различные исторические периоды, хотя механизм их работы и был устроен иначе.
Уже три тысячи лет назад в Древнем Вавилоне появился первый абак – старинный аналог счет, в котором круглые камешки передвигались по специальным направляющим в форме углублений, и каждая из направляющих представляла собой отображение ряда единиц, десятков, сотен. Абак был известен также и в Древней Индии, а в X-ом веке нашей эры он также появился и в Западной Европе. Однако здесь вместо камешков было принято использовать специальные жетоны, на которые наносились цифры.
На Руси первым аналогом абака стали счеты – впервые они были построены в конце XV-го века и с тех пор их конструкция осталась практически неизменной, и по сей день они по-прежнему используются в различных областях торговли.
Абак и счеты представляют собой относительно простое приспособление для совершения математических действий. И всё же уже с самых древних времен люди стремились максимально упростить и ускорить проведение расчетов, а потому математиками изобретались всё новые и новые алгоритмы, а также – оригинальные устройства.
Например, найденный на древнем затонувшем судне близ греческого острова Антикитера механизм датируется приблизительно 100-150 гг. до н.э., однако это устройство уже поражает своими техническими возможностями. Бронзовые шестерни на деревянном корпусе, обрамленном красивым циферблатом со стрелками представляют собой древнейшее достижение ученых, которые при помощи Антикирейского механизма и подобных ему устройств осуществляли расчет движения небесных тел – ведь данное приспособление выполняло различные математические действия, в частности – сложение, вычитание, деление.
Следующее техническое достижение в области механизации расчетов датируется 1643-им годом и связано с именем ученого Блеза Паскаля. Новшество представляет собой суммирующую арифметическую машину, которая казалась совершенным достижением, но уже через тридцать лет Готфрид Вильгельм Лейбниц представил еще более сложное изобретение – первый механизированный калькулятор. Примечательно, что именно в эти годы (начало нового времени) несколько утихает борьба между «абацистами» и «алгоритмистами», и калькулятор представляет собой ожидаемый компромисс между двумя конфликтующими сторонами.
Активнейший всплеск в развитии калькуляторов происходит в XIX-XX-ом веках. В 1890-ые гг. в России активно используется арифмометр собственного производства, в уже в 50-ые годы последующего века налаживается массовое производство моделей с электрическим приводом – «Быстрица», «ВММ» и т.п. Карманные калькуляторы оказываются доступными нашим согражданам с 1974-го года, и первой такой моделью становится «Электроника Б3-04». В это же время в СССР появляются и первые программируемые калькуляторы, пиком развития которых становится модель «Электроника МК-85», работающая на языке программирования Basic.
За рубежом развитие счетных машин происходит не менее интенсивно. Первый калькулятор массового выпуска – ANITA MK VIII – выпускается в Англии в 1961-ом году и представляет собой устройство, работающее на газоразрядных лампах. Это устройство было достаточно громоздким по современным меркам, оно оснащалось клавиатурой для ввода числа, а также дополнительной 10-ти клавишной консолью для задания множителя. В 1965-ом году калькуляторы Wang впервые научились считать логарифмы, а уже через четыре года в США появился и первый настольный программируемый калькулятор. А в 1970-ые годы мир калькуляторов становится более совершенным и разнообразным – появляются новые настольные и карманные машины, а также профессиональные инженерные калькуляторы, позволяющие производить сложнейшие расчеты.
Сегодня усовершенствованные модели калькуляторов представляют собою высокотехнологичные разработки, при создании которых был использован колоссальный опыт инженерных предприятий во всем мире. И, несмотря на абсолютный приоритет ЭВМ, калькуляторы и прочие счетные устройства по-прежнему сопровождают человека в различных отраслях деятельности!
История развития такого вычислительного механизма как калькулятор начинается еще в ХVII веке, а первые прообразы этого аппарата существовали в VI столетии до нашей эры. Само слово «калькулятор» происходит от латинского «calculo», что в переводе означает «считаю», «подсчитываю». Но более детальное изучение этимологии этого понятия показывает, что изначально следует говорить о слове «calculus», которое переводится как «камешек». Ведь изначально именно камешки использовались как атрибут для счета.
Калькулятор – один из самых простых и часто используемых механизмов в повседневной жизни, однако это изобретение имеет большую историю и ценный опыт для развития науки.
Антикитерский механизм
Первым прообразом калькулятора считается Антикитерский механизм , который был обнаружен в начале ХХ века возле острова Антикитер на затонувшем корабле, принадлежавшему Италии. Ученые считают, что механизм можно датировать вторым веком до нашей эры.
Устройство предназначалось для того, чтобы высчитывать движение планет, спутников. Также Антикитерский механизм мог складывать, вычитать и делить.
Абак
В то время как торговые отношения между Азией и Европой начинали налаживаться, потребность в разных счетных операциях становилась все больше и больше. Именно поэтому в VI веке был изобретен первый прообраз счетной машины – Абак .
Абак – это небольшая деревянная доска, на которой были сделаны специальные бороздки. В этих небольших углублениях чаще всего лежали камешки или жетоны, обозначающие числа.
Механизм работал по принципу вавилонского счета, в основе которого лежала шестидесятеричная система. Любой разряд числа состоял из 60 единиц и, исходя из того, где располагалось число, каждая бороздка соответствовала количеству единиц, десятков и т.д. Из-за того, что в каждом углублении держать по 60 камешков было достаточно неудобно, то углубления были разделены на 2 части: в одной – камешки, обозначавшие десятки (не больше 5), во второй – камешки, обозначавшие единицы (не больше 9). При этом, в первом отделении камешки соответствовали единицам, во втором отделении – десяткам и т.д. Если в одной из бороздок число, необходимое при операции, превышало цифру 59, то один из камешков перекладывался в соседний ряд.
Абак был популярен вплоть до ХVIII и имел множество модификаций.
Счетная машина Леонардо да Винчи
В дневниках Леонардо да Винчи можно было увидеть чертежи первой счетной машины , которые получили название - «Мадридский кодекс».
Аппарат представлял собой несколько стержней с колесиками разного размера. Каждое колесо по своему основанию имело зубцы, благодаря которым механизм мог работать. Десять вращений первой оси приводили к одному вращению второй, а десять вращений второй оси к одному полному обороту третьей.
Скорей всего, при жизни Леонардо так и не смог перенести свои идеи в материальный мир, поэтому приянто считать, что во второй половине 19 века появилась первая модель счетной машины,созданная доктором Роберто Гуателли.
Палочки Непера
Шотландский исследователь Джон Непер в одной из своих книг, вышедшей в 1617 году изложил принцип умножения с помощью деревянных палочек. Вскоре подобный метод стал называться палочками Непера . В основе этого механизма лежал популярный в то время метод умножения решеткой.
«Палочки Непера» - это комплект деревянных палочек, на большинстве которых была нанесена таблица умножений, а также одна палочка с разметкой цифр от одного до девяти.
Для того, чтобы произвести операцию умножения, нужно было выложить палочки, которые бы соответствовали значению разряда множимого, а верхний ряд каждой дощечки должен был образовать множимое. В каждой строке числа суммировались, и потом результат после операции складывался.
Вычисляющие часы Шиккарда
Прошло больше, чем 150 лет после того, как Леонардо да Винчи изобрел свою счетную машину, когда немецкий профессор Вильгельм Шиккард в одном из своих писем Иоганну Кеплеру в 1623 году написал о своем изобретении. По словам Шиккарда, аппарат мог производить операции сложения и вычитания, а также умножения и деления.
Это изобретение вошло в историю как один из прототипов калькулятора, а название «механических часов» оно получило из-за принципа работы механизма, который основывался на применении звездочек и шестеренок.
Вычисляющие часы Шиккарда – это первое механическое устройство, которое могло совершать 4 арифметические операции.
Два экземпляра устройства сгорели во время пожара, а чертежи их создателя были найдены лишь в 1935 году.
Счетная машина Блеза Паскаля
В 1642 году Блез Паскаль начал заниматься разработкой новой счетной машины, будучи в возрасте 19 лет. Отец Паскаля, занимаясь сбором налогов, был вынужден иметь дело с постоянными расчетами, поэтому его сын и решил создать аппарат, который смог бы облегчить подобную работу.
Счетная Машина Блеза Паскаля – это небольшой ящик, в котором находится множество связанных между собой шестеренок. Цифры, необходимые для произведения любой из четырех арифметических операций, вводились с помощью оборотов колесиков, которые соответствовали десятичному разряду числа.
В течение 10 лет Паскаль смог сконструировать около 50 экземпляров машин, 10 из которых продал.
Арифмометр Кальмара
В первой половине 19го века Томас де Кальмар создал первое коммерческое устройство, которое могло выполнять четыре арифметические операции. Арифмометр был создан на основе механизма предшественника Кальмара – Вильгельма Лейбница. Сумев усовершенствовать уже существующий аппарат, Кальмар назвал свое изобретение «арифмометром».
Арифмометр Кальмара – это небольшой железный или деревянный механизм, внутри которого находится автоматизированный счетчик, с помощью которого можно выполнять четыре арифметические операции. Это было устройство, которое превосходило ряд уже существующих моделей, так как оно могло работать с тридцатизначными числами.
Арифмометры 19-20 века
После того, как человечество поняло, что вычислительная техника заметно упрощает работу с цифрами, в 19-20 веках появилось множество изобретений, связанных со счетными механизмами. Наиболее популярным устройством в этот период считался арифмометр.
Арифмометр Кальмара: изобретен в 1820 году, первый коммерческий механизм, выполняющий 4 арифметические операции.
Арифмометр Чернышева: первый арифмометр, появившийся в России, изобретен в 50-х годах 19 столетия.
Арифмометр Однера – один из самых популярных арифмометров ХХ века, появился в 1877 году.
Арифмометр Mercedes-Euklid VI: первый арифмометр, способный выполнять четыре арифметические операции без помощи человека, изобретен в 1919 году.
Калькуляторы в ХХІ веке
В наше время калькуляторы играют значимую роль во всех сферах жизни: начиная профессиональной, заканчивая бытовой. Эти вычислительные приборы заменили человечеству абаки и счеты, пользующиеся популярностью в свое время.
Исходя из целевой аудитории и характеристик, калькуляторы делятся на простые, инженерные, бухгалтерские и финансовые. Также существуют программируемые калькуляторы, которые можно вынести в отдельный класс. Они могут работать со сложными программами, предварительно заложенными в сам механизм. Для работы с графиками можно воспользоваться графическим калькулятором.
Также, классифицируя калькуляторы по исполнению, выделяют компактный и настольный виды.
История счетной техники – это процесс приобретения опыта и знаний человечеством, в результате чего счетные механизмы смогли гармонично вписаться в жизнь человека.
Многие еще помнят, как когда-то в школе учились считать на деревянных счетах, а затем прибавлять и отнимать смогли уже столбиком. Но не все знали и знают сейчас, что был такой механический калькулятор Curta.
Данным прибором пользовались до того времени, пока не появились электронные вычислительные машины. Не смотря на то, что он скорее имел вид маленькой кофемолки, это был самый удобный и компактный карманный калькулятор. Что в нем было замечательно, так это то, что при работе с ним не нужны никакие элементы питания. Делая расчеты, нужно было просто поворачивать ручку.
Изобретателем этого аппарата является Курт Херцштарк – сын венского бизнесмена, руководившего предприятием, на котором производили высокоточные механические устройства. Именно там молодой изобретатель познал работу механики. Тогда уже были карманные механические калькуляторы, на которых можно было только вычитать и складывать. Курту же хотелось создать устройство, способное выполнять с числами все четыре действия. Свое первое изобретение ему удалось сделать в 1938 году, но массовый выпуск так и не был налажен, так как начавшаяся война этому помешала.
В 1943 году Курта арестовывают за помощь евреям. Он находится то в одной тюрьме, то в другой, пока его не переводят в концлагерь Бухенвальд. Начальника лагеря ставят в известность, что к ним попал тот, кто изобрел механический калькулятор, и он решает, что неплохо бы такое устройство подарить фюреру.
Курту Херцштарку выдали кульман и приказали, чтобы тот вспомнил чертеж калькулятора. Он смог воссоздать его по памяти, но сделать прибор ему не удалось, так как благодаря американским войскам в 1945 году все пленники лагеря Бухенвальд были освобождены.
Так как на свободу Курт вышел, имея готовый набор чертежей, то уже в 1947 году ему удается начать серийный выпуск механического калькулятора. В самом начале устройство называли «Лилипут», но совсем недолго. Имя Curta калькулятору дали в 1948 году, после торговой ярмарки, где один из ее участников обратил внимание на то, что эта машина для господина Херцштарка все равно, что дочь, и название Curtа ей очень подходит. Раз отец-создатель — Курт, то пусть «дочь» будет Curta.
Curta – это самый компактный механический карманный калькулятор, созданный когда-либо. 100 грамм – таков вес аппарата. Он умеет не только прибавлять, отнимать, умножать и делить, но и работает с квадратными корнями. Механических калькуляторов Curta было выпущено два вида: Curta I (11-разрядная) и Curta II (15-разрядная), появление которого стало возможно в 1954 году.
В калькуляторе Курта Херцштарка использовался «дополнительный ступенчатый барабан» (придуманный им самим), тогда как в других подобных устройствах применяли обычный ступенчатый барабан или же цевочное колесо. «Дополнительный ступенчатый барабан» умел по одному алгоритму выполнять различные арифметические действия, при этом работа устройства значительно упрощалась. Например, вычитание можно было превратить в сложение.
Конечно, возникает вопрос, как это происходит? Оказывается, очень просто. Допустим, нам надо узнать, какое число получится, если от 465702 отнять 5847.
Если взять модель Curta I, то будем иметь следующее:
- 00 000 465702 – значение уменьшаемое,
- 00 000 005847 – вычитаемое значение.
Теперь каждый разряд в вычитаемом значении нужно дополнить до девяти — 99 999 994152 (более подробно: 99 999 994152 + 00 000 005847 = 99 999 999 999).
Теперь к тому значению, которое у нас получилось, прибавляем уменьшаемое значение: 99 999 994152 + 00 000 465702 = 100 000 459 854
Цифра 1, не попадающая в 11 разрядный диапазон, отсекается. Результат получается на один разряд короче, и тогда значение низшего разряда увеличивается путем добавления единицы: 00 000459 854 + 00 000 000 001 = 00000459 855 – это и есть число ответа.
Кстати, в современных электронных калькуляторах вычитание происходит по точно такому же алгоритму, но в них используется двоичная система исчисления.