Первые компьютеры и их эволюция

До Нового времени, до Информационного века, даже до Индустриального века человеческая цивилизация использовала компьютеры. Но эти ранние компьютеры не имели ничего общего с современными компьютерами. На самом деле, эти первые компьютеры были практически бесполезны. Но это не значит, что они были бесполезны для чего-то. Они были. Они были полезны тем, что были первыми компьютерами.

Но что такое компьютер? Компьютер — это инструмент, который помогает нам осмысливать информацию. А для того, чтобы осмыслить информацию, мы должны уметь ее систематизировать. Первые компьютеры взяли пример с устройства человеческого мозга. Их называли «цифровыми» компьютерами, потому что они работали с двоичными цифрами или «битами».

Эти ранние компьютеры представляли собой импровизированные вычислительные устройства, обычно встроенные в стол или шкаф. Они состояли из ряда рычагов и ручек с рядом выдвижных панелей или ящиков. Самые ранние компьютеры имели очень мало памяти и использовались для выполнения ряда математических вычислений. Хотя эти ранние компьютеры были бесполезны сами по себе, они заложили основу того, что мы сейчас считаем само собой разумеющимся в компьютерах.

Вот взгляд на раннее развитие компьютеров и то, как мы пришли к тому, что мы имеем сегодня.

Первые вычислительные автоматы

Автоматы — это раздел математики, изучающий устройства, которые могут следовать символическим правилам. Слово происходит от греческого слова «машина». Итак, в двух словах, автоматы — это машины, которые могут выполнять символические операции.

Если вы возьмете автомат и зададите ему правило, он сможет следовать этому правилу для выполнения определенных действий. Например, автоматы могут перемещаться слева направо по шахматной доске, делая один шаг за раз, в ответ на набор ручек или циферблатов, которые контролируют его положение.

Первые автоматы представляли собой простые механические устройства, состоящие из шестеренок и рычагов. Эти первые вычислительные автоматы были изобретены в исламском мире, а затем в Италии эпохи Возрождения.

Первый электронный цифровой компьютер

Первые электронные цифровые компьютеры были изобретены в 1930-х годах Конрадом Цузе, инженером, работавшим в Германии.

В этих компьютерах использовались реле и электронные лампы для создания электронных сигналов, представляющих числа, логические вентили для выполнения вычислений и память для хранения данных. Первым полностью функционирующим образцом машины Zuse был Z3, построенный в 1944 году.

Первый программируемый компьютер

В 1940-х и 1950-х годах ученые и инженеры в США, Великобритании и Германии начали программировать компьютеры для решения конкретных задач.

Эти компьютеры были изготовлены на заказ для каждого приложения с использованием стандартизированных компонентов, которые было легче получить, чем те, которые использовал Цузе. Первым программируемым компьютером был Ferranti Mark 1, который производился в Великобритании с 1952 по 1955 год.

Первым серийно выпускаемым программируемым компьютером был IBM 650, построенный в 1956 году. Первым коммерчески доступным программируемым компьютером был Ferranti Mark 1, который производился в Великобритании с 1952 по 1955 год.

Второе поколение компьютеров

Второе поколение компьютеров характеризовалось использованием электронных ламп для создания полноценных компьютерных плат с десятками или сотнями компонентов. Доски встраивались в шкафы или настенные панели.

Размер компьютеров второго поколения ограничивался только количеством места, доступного для шкафов или панелей. Самым большим компьютером второго поколения, произведенным в этот период, был IBM 1609, построенный в 1952 году. Он состоял из более чем 1500 компонентов и занимал площадь более 6000 квадратных футов.

Третье поколение компьютеров

Третье поколение компьютеров началось с появлением транзисторов в середине 1950-х годов. Транзисторы были изобретены, чтобы заменить электронные лампы, которые не справились со всеми ролями во втором поколении компьютеров: в качестве усилителей, переключателей и генераторов.

Первым компьютером на основе транзисторов был IBM 7090, представленный в 1957 году. Компьютеры на основе транзисторов того периода были большими и тяжелыми, насчитывали до 10 000 транзисторов, и они обычно встраивались в настенные панели.

Архитектура этих компьютеров была аналогична машинам Цузе и Ферранти второго поколения с логическими вентилями, работающими на двух или более уровнях.

Четвертое и пятое поколения компьютеров

Четвертое и пятое поколения компьютеров ознаменовались появлением интегральных схем, которые представляют собой электронные компоненты, объединяющие несколько отдельных транзисторов в один чип. Первым компьютером на основе интегральных схем был Fairchild F8, представленный в 1961 году.

Технология интегральных схем значительно уменьшила размер, вес и стоимость компьютеров, что впервые позволило установить компьютеры в автомобили и другие мобильные устройства.

Типичный компьютер с интегральной схемой того периода мог состоять из более чем 100 взаимосвязанных микросхем. до 50 000 различных электронных конфигураций.

Шестое поколение компьютеров

В шестом поколении компьютеров появились программируемые логические устройства, или PLD. PLD похожи на интегральные схемы, но они предназначены для использования с программным обеспечением, написанным на языке высокого уровня.

Например, FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) — это устройство, которое можно запрограммировать для выполнения широкого спектра функций с помощью программного обеспечения, написанного на языке высокого уровня.

FPGA отлично подходят для создания пользовательских микросхем, которые могут выполнять множество функций. Первым программируемым логическим устройством был PLM (программируемый логический модуль), изобретенный компанией Signetics в 1970-х годах.