Нет столь великой вещи, которую

не превзошла бы еще большая.

Козьма Прутков

§1. История развития электронной вычислительной техники

Уметь дать направление –

признак гениальности.

Ф. Ницше

Краткие сведения

Научно–техническая революция, которая произошла во второй половине ХХ века, была бы невозможна без электронных вычислительных машин. Создание ЭВМ можно сравнить с самыми главными достижениями человечества, такими, как изобретение колеса и паровой машины, использование электричества и атомной энергии. Без применения ЭВМ нельзя было бы проводить исследование космического пространства, составлять долгосрочные прогнозы и решать многие другие задачи. ЭВМ открыли новую страницу в истории человечества.

Начальный этап развития вычислительной техники

История вычислений уходит своими корнями в глубь веков так же, как и история развития человечества. Накопление запасов, дележ добычи, обмен – все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчетов люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки, узелки и пр.

Потребность в поиске решений все более и более сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений поставила человека перед необходимостью искать способы, изобретать приспособления, которые смогли бы ему в этом помочь. Исторически сложилось так, что в разных странах появились свои денежные единицы, меры веса, длины, объема, расстояния и т. д. Для перевода из одной системы мер в другую требовались вычисления, которые обычно могли производить лишь специально обученные люди, досконально знавшие всю последовательность действий. Их нередко приглашали даже из других стран. И совершенно естественно возникла потребность в изобретении устройств, помогающих счету. Так постепенно стали появляться механические помощники. До наших дней дошли свидетельства о многих таких изобретениях, навсегда вошедших в историю техники.

Одним из первых устройств (V - IV века до н. э.), облегчавших вычисления, можно считать специальное приспособление, названное впоследствии абаком (рис. 1.1).

Рис 1.1. Абак

Первоначально это была доска, посыпанная тонким слоем мелкого песка или порошка из голубой глины. На ней заостренной палочкой можно было писать буквы, цифры. Впоследствии абак был усовершенствован и вычисления на нем уже проводились путем перемещения костей и камешков в продольных углублениях, а сами доски начали изготавливать из бронзы, камня, слоновой кости и пр. Со временем эти доски стали расчерчиваться на несколько полос и колонок. В Греции абак существовал еще в V веке до н. э., у японцев этот прибор назывался "серобян", у китайцев – "суанпан".

В Древней Руси при счете применялось устройство, похожее на абак, и называлось оно "русский щот". В XVII веке этот прибор уже имел вид привычных русских счет, которые можно встретить и в наши дни.

В начале XVII столетия, когда математика стала играть ключевую роль в науке, все острее ощущалась необходимость в изобретении счетной машины. Еще около 1500 г. Великий деятель эпохи Просвещения Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства, что явилось первой дошедшей до нас попыткой решить указанную задачу. Первую же действующую суммирующую машину построил в 1642 г. Блез Паскаль – знаменитый французский физик, математик, инженер. Его 8-разрядная машина названная Паскалиной сохранилась до наших дней, она выполняла сложение и вычитание (рис. 1.2, а).

В 1670 – 1680 годах немецкий математик Готфрид Лейбниц сконструировал счетную машину (рис. 1.2, б), которая выполняла все четыре арифметических действия.

Рис. 1.2. а) Блез Паскаль (1623 – 1662) и его счетная машина

б) Готфрид Лейбниц (1670 – 1680) и его счетная

машина

От замечательного курьеза, каким восприняли современники машину Паскаля, до создания практически полезного и широко используемого агрегата – арифмометра (механического вычислительного устройства, способного выполнять 4 арифметических действия) – прошло почти 250 лет. Уже в начале XIX века уровень развития ряда наук и областей практической деятельности (математики, механики, астрономии, инженерных наук, навигации и др.) был столь высок, что они настоятельнейшим образом требовали выполнения огромного объема вычислений, выходящих за пределы возможностей человека, не вооруженного соответствующей техникой. Над ее созданием и совершенствованием работали как выдающиеся ученые с мировой известностью, так и сотни людей, имена многих из которых до нас не дошли, посвятивших свою жизнь конструированию механических вычислительных устройств.

Важным событием XIX века было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как изобретатель первой вычислительной машины – прообраза современных компьютеров. В 1812 г. он начал работать над так называемой "разностной" машиной. Предшествующие вычислительные машины Паскаля и Лейбница выполняли только арифметические действия. Беббидж же стремился сконструировать машину, которая выполняла бы определенную программу, проводила бы расчет числового значения заданной функции. В качестве основного элемента разностной машины Беббидж использовал зубчатое колесо для запоминания одного разряда десятичного числа. В результате он смог оперировать 18-разрядными числами. К 1822 году он построил небольшую действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов.

Совершенствуя разностную машину, Беббидж приступил в 1833 году к разработке машины, названной вначале «разностной», а затем, после многочисленных усовершенствований проекта, «аналитической» (рис. 1.3). Она должна была отличаться от разностной машины большей скоростью и более простой конструкцией. Согласно проекту, новую машину предполагалось приводить в действие силой пара.

Рис. 1.3. Аналитическая машина Беббиджа

Аналитическая машина была задумана как чисто механический аппарат с тремя основными блоками. Первый блок – устройство для хранения чисел на регистрах из зубчатых колес и система, которая передает эти числа от одного узла к другому (в современной терминологии – это память). Второй блок – устройство, позволяющее выполнять арифметические операции. Беббидж назвал его "мельницей". Третий блок предназначался для управления последовательностью действий машины. В конструкцию аналитической машины входило также устройство для ввода исходных данных и печати полученных результатов. Предполагалось, что машина будет действовать по программе, которая задавала бы последовательность выполнения операций и передачи чисел из памяти в мельницу и обратно. Программы, в свою очередь, должны были кодироваться и переносится на перфокарты. В то время подобные карты уже использовались для автоматического управления ткацкими станками. Тогда же математик леди Ада Лавлейс – дочь английского поэта лорда Байрона – разрабатывает первые программы для машины Беббиджа. Она заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, которые используются и по сей день.

В «аналитическую» машину были заложены принципы, ставшие фундаментальными для вычислительной техники.

1. Автоматическое выполнение операций.

Для выполнения расчетов большого объема существенно не только то, как быстро выполняется отдельная арифметическая операция, но и то, чтобы между операциями не было «зазоров», требующих непосредственного человеческого вмешательства. Например, большинство современных калькуляторов не удовлетворяют этому требованию, хотя каждое доступное им действие выполняют очень быстро. Необходимо, чтобы операции следовали одна за другой безостановочно.

2. Работа по вводимой «на ходу» программе.

Для автоматического выполнения операций программа должна вводиться в исполнительное устройство со скоростью, соизмеримой со скоростью выполнения операций. Бэббидж предложил использовать для предварительной записи программ и ввода их в машину перфокарты, которые к тому времени применялись для управления ткацкими станками.

3. Необходимость специального устройства – памяти – для хранения данных (Беббидж назвал его складом).

Эти революционные идеи натолкнулись на невозможность их реализации на основе механической техники, ведь до появления первого электромотора оставалось почти полвека, а первой электронной радиолампы – почти век! Они настолько опередили свое время, что были в значительной мере забыты и переоткрыты в следующем столетии. Тем не менее, его работы имели важное значение: многие последующие изобретатели воспользовались идеями, заложенными в основу придуманных им устройств.

Предшественницей современных вычислительных машин была счётно-перфорационная техника. Её основатель Герман Холлерит (1860 – 1929), сын четы немецких эмигрантов, служил в статистическом управлении при министерстве внутренних дел США. Проводились переписи населения, и американские статистики испытывали острую необходимость в вычислительных машинах, которые могли бы облегчить их утомительную и однообразную работу.

В качестве носителя информации в своей «машине для переписи населения» Холлерит сначала использовал бумажную ленту с пробитыми в ней отверстиями. Однако, в связи с большим числом данных и необходимостью постоянной перемотки, перфоленты часто рвались. И Холлерит пришёл к мысли использовать перфокарты (после того, как однажды обратил внимание на работу железнодорожного кондуктора, который с помощью ручного компостера заносил в бланки сведения о пассажирах).

По существу это было повторением идей Ж. М. Жаккара (1752 – 1834), французского ткача и механика, впервые применившего перфокарты в процессе производства тканей со сложным переплетением нитей, и идей замечательного английского ученого Ч. Бэббиджа (1791 – 1871), который использовал перфокарты в своей аналитической машине. Но всякое сходство изобретения Холлерита с предшественниками на этом заканчивалось.

Рис. 1.4. Т абулятор Генриха Холлерита

Машина Холлерита (рис. 1.4) состояла из перфоратора, сортировального устройства и табулятора. Данные, которые необходимо было обработать, наносились на перфокарты в виде отверстий, затем машина подсчитывала отверстия и сортировала перфокарты.

В 1884 – 1889 гг. Холлерит получил четыре патента на перфокартные машины. В 1896 г. он организовал компанию, которая начала серийный выпуск машин. Они были куплены Австралией, Норвегией, Англией и Россией и использовались при сельскохозяйственных переписях, в железнодорожной статистике, при начислении заработной платы и учете материалов на крупных промышленных предприятиях.

В начале ХХ в. появился ряд других компаний по производству счетно-аналитических машин, и в 1911 г. Холлерит продал свою компанию. Слившись с другими, она образовала впоследствии всемирно известную корпорацию по производству вычислительных машин IВМ.

Счетно-аналитические машины широко применяются и в наши дни. Они основаны на принципах, разработанных Холлеритом, решают те же задачи обработки данных, для которых были изобретены, содержат те же основные узлы: перфораторы, сортировальные устройства, табуляторы, что и первые перфокартные машины Холлерита.

Впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине XXвека. Это стало возможным благодаря использованию наряду с механическими конструкциями электромеханических реле. Работы над релейными машинами начались в 30-е годы и продолжались с переменным успехом до тех пор, пока в 1944 г. под руководством Говарда Айкена – американского математика и физика – на фирме IBM (International Business Machines) не была запущена машина «Марк-1», впервые реализовавшая идеи Бэббиджа (хотя разработчики, по-видимому, не были с ними знакомы). Для представления чисел в ней были использованы механические элементы (счетные колеса), для управления – электромеханические. Одна из самых мощных релейных машин РВМ-1 была в начале 50-х годов построена в СССР под руководством Н.И. Бессонова. Она выполняла до 20 умножений в секунду с достаточно длинными двоичными числами.

Однако, появление релейных машин безнадежно запоздало и они были очень быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надежными.

Подлинная революция в вычислительной технике произошла в связи с применением электронных устройств. Работа над ними началась в конце 30-х годов одновременно в США, Германии, Великобритании и СССР. К этому времени электронные лампы, ставшие технической основой устройств обработки и хранения цифровой информации, уже широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.

В 1938 г. немецкий инженер К. Цузе построил вычислительную машину с программным управлением Z-1 для решения задач строительной механики. Она полностью состояла из механических элементов. В следующих машинах Z-2 и Z-3 он использовал электромагнитные реле. Исследования проходили под эгидой военного министерства, поэтому результаты Ц узе не были известны за пределами Германии до окончания второй мировой войны.

Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, 1945 – 1946 гг.). Его название по первым буквам соответствующих английских слов означает «электронно-числовой интегратор и вычислитель». Руководили ее созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт, продолжившие начатую в конце 30-х годов работу Джорджа Атанасова. Машина содержала порядка 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических элементов. Ее энергопотребление равнялось 150 кВт, что вполне достаточно для обеспечения небольшого завода.

Практически одновременно велись работы над созданием ЭВМ в Великобритании. С ним связано прежде всего имя Аллана Тьюринга – математика, внесшего также большой вклад в теорию алгоритмов и теорию кодирования. В 1944 г. в Великобритании была запущена машина «Колосс».

Эти и ряд других первых ЭВМ не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующих компьютеров качества – программа не хранилась в памяти машины, а набиралась достаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.

Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычислительной техники на начальном этапе ее развития внес один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман. В историю науки навсегда вошли «принципы фон Неймана». Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была построена в Великобритании в 1949 г.

В нашей стране вплоть до 70-х годов создание ЭВМ велось почти полностью самостоятельно и независимо от внешнего мира (да и сам этот мир был почти полностью зависим от США). Дело в том, что электронная вычислительная техника с самого момента своего первоначального создания рассматривалась как сверхсекретный стратегический продукт, и СССР приходилось разрабатывать и производить ее самостоятельно. Постепенно режим секретности смягчался, но и в конце 80-х годов наша страна могла покупать за рубежом лишь устаревшие модели ЭВМ (а самые современные и мощные компьютеры ведущие производители – США и Япония – и сегодня разрабатывают и производят в режиме секретности).

Первая отечественная ЭВМ – МЭСМ («малая электронно-счетная машина») – была создана в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники, впоследствии академика, лауреата государственных премий, руководившего созданием многих отечественных ЭВМ. Рекордной среди них и одной из лучших в мире для своего времени была БЭСМ-6 («большая электронно-счетная машина, 6-я модель»), созданная в середине 60-х годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР. Кроме машин серии БЭСМ выпускались и ЭВМ других серий – «Минск», «Урал», М-20, «Мир» и другие, созданные под руководством И.С. Брука и М.А. Карцева, Б.И. Рамеева, В.М. Глушкова и других отечественных конструкторов и теоретиков информатики.

С начала серийного выпуска ЭВМ начали условно делить по поколениям.

Поколения ЭВМ

В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям. В ее основу первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Границы поколений во времени размыты, так как в одно и то же время выпускались машины совершенно разного уровня. Когда приводят даты, относящиеся к поколениям, то скорее всего имеют в виду период промышленного производства; проектирование велось существенно раньше, а встретить в эксплуатации весьма экзотические устройства можно и сегодня.

В настоящее время физико-технологический принцип не является единственным при определении принадлежности той или иной ЭВМ по поколению. Следует считаться с уровнем программного обеспечения, а также с быстродействием и другими факторами, основные из которых сведены в прилагаемую таблицу (см. таблицу 1.1).

Таблица 1.1

Характеристики	Поколения ЭВМ
	Первое	Второе	Третье	Четвертое	Пятое
Годы применения
Основной элемент	Электронные лампы	Транзисторы	Интегральные схемы (ИС)	Большие ИС (БИС)	Оптоэлектроника
Количество ЭВМ в мире			Десятки тысяч	Миллионы	Миллиарды
Размеры ЭВМ		Значительно меньше		Микро-ЭВМ	Микро-ЭВМ
Быстродействие
Носитель информации	Перфокарта	Перфолента	Магнитная лента		Наноносители

Следует понимать, что разделение ЭВМ по поколениям весьма относительно. Первые ЭВМ, выпускавшиеся до начала 50-х годов, были «штучными» изделиями, на которых отрабатывались основные принципы; нет особых оснований относить их какому-либо поколению. Нет единодушия и при определении признаков пятого поколения. В середине 80-х годов считалось, что основной признак этого (будущего) поколения – полновесная реализация принципов искусственного интеллекта. Эта задача оказалась значительно сложнее, чем виделось в то время, и ряд специалистов снижают планку требований к этому этапу (и даже утверждают, что он уже состоялся). В истории науки есть аналоги этого явления: так, после успешного запуска первых атомных электростанций в середине 50-х годов ученые объявили, что запуск многократно более мощных, дающих дешевую энергию, экологически безопасных термоядерных станций, вот-вот произойдет; однако, они недооценили гигантские трудности на этом пути, так как термоядерных электростанций нет и по сей день.

В то же время среди машин четвертого поколения разница чрезвычайно велика.

Чем младше поколение, тем отчетливее классификационные признаки. ЭВМ первого, второго и третьего поколений сегодня, в конце 90-х годов – в лучшем случае музейные экспонаты. Машина первого поколения – десятки стоек, каждая размером с большой книжный шкаф, наполненных электронными лампами, лентопротяжными устройствами, громоздкие печатающие агрегаты. И все это на площади сотни квадратных метров, со специальными системами охлаждения, источниками питания, постоянно гудящее и вибрирующее. Обслуживание – ежечасное.

Приход полупроводниковой техники (первый транзистор был создан в 1948 г.; а первая ЭВМ с их использованием – в 1956 г.) резко изменил вид машинного зала – более нормальный температурный режим, меньший гул (лишь от внешних устройств) и, самое главное, возросшие возможности для пользователя. Впрочем, непосредственного пользователя к машинам первых трех поколений почти никогда не подпускали – около них колдовали инженеры, системные программисты и операторы, а пользователь чаще всего передавал в узкое окошечко или клал на стеллаж в соседнем помещении рулон перфоленты или колоду перфокарт, на которых была его программа и входные данные задачи. Доминировал для машин первого и второго поколений монопольный режим пользования машиной и/или режим пакетной обработки; в третьем поколении добавился более выгодный экономически и более удобный для пользователей удаленный доступ – работа через выносные терминалы в режиме разделения времени.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей. Так, небольшие отечественные машины второго поколения («Наири», «Раздан», «Мир» и др.) с производительностью порядка 10 4 оп/с были в конце 60-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на 2 – 3 порядка выше.

В начале 70-х годов, с появлением интегральных технологий в электронике, были созданы микроэлектронные устройства, содержащие несколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой (площадью порядка 1 см 2) кремниевой подложке. Без пайки и других привычных тогда в радиотехнике действий на них «выращивались» электронные схемы, выполняющие функции основных логических узлов ЭВМ (триггеры, сумматоры, дешифраторы, счетчики и т.д.). Это позволило перейти к третьему поколению ЭВМ, техническая база которого – интегральные схемы.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе, а потом забывают. Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370. В СССР 70-е и 80-е годы были временем создания унифицированных серий: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и «Электроника» (серия микро-ЭВМ). В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале 90-х годов, но многие из них еще используются в самых разных сферах деятельности, включая образование (например, компьютеры ДВК, БК, а также УКНЦ – аналоги мини-ЭВМ типа PDP-11 фирмы DEC).

Персональные компьютеры

Подлинную революцию в вычислительной технике произвело создание микропроцессора. В 1971 г. компанией «Intel» (США) было создано устройство, реализующее на одной крошечной микросхеме функции процессора – центрального узла ЭВМ. Последствия этого оказались огромны не только для вычислительной техники, но и для научно-технического прогресса в целом. В области разработки ЭВМ первым таким последствием оказалось создание персональных компьютеров (ПК) – небольших и относительно недорогих ЭВМ, способных аккумулировать и усиливать интеллект своего персонального хозяина (впрочем, заметим, что как и всякое техническое средство, ПК способен и на обратный эффект – напрасно отнимать время и подавлять интеллект).

Небольшие компьютеры, предназначенные для одного пользователя, который в каждый момент решает не более одной задачи, использовались в профессиональной деятельности уже в начале 70-х годов. Восьмиразрядные микропроцессоры i8080 и Z80 в сочетании с операционной системой СР/М позволили создать ряд таких компьютеров, но тем не менее началом эры их массового появления стал 1976 г., когда появился знаменитый «Apple» («Яблоко»), созданный молодыми американскими инженерами Стивом Возняком и Стивом Джобсом. За несколько лет было продано около 2 млн. экземпляров лишь этих ПК (особенно «Аррlе-2»), т.е. впервые в мировой практике компьютер стал устройством массового производства. Вскоре лидерство в этой области захватила фирма IBM – компьютерный гигант, представивший в 1981 г. свой персональный компьютер IBM PC (PC – personal computer). Его модели PC/XT (1983 г.), PC/AT (1984 г.), ПК с микропроцессором Pentium (начало 90-х годов; содержит более 3 миллионов транзисторов!) стали, каждый в свое время, ведущими на мировом рынке ПК. В настоящее время производство ПК ведут десятки фирм (а комплектующие выпускают сотни фирм) по всему миру.

Ближайшим конкурентом компьютеров IBM PC являются персональные компьютеры фирмы «Apple Computer». Пришедшие на смену «Аррlе-2» машины «Macintosh» широко используются в системах образования многих стран.

Уточним характеристики, которые в совокупности позволяют отнести компьютер к этой группе:

относительно невысокая стоимость (доступная для приобретения в личное пользование значительной частью населения);

наличие «дружественных» операционной и интерфейсной систем, которые максимально упрощают пользователю работу с компьютером;

наличие достаточно развитого и относительно недорогого набора внешних устройств в «настольном» исполнении;

наличие аппаратных и программных ресурсов общего назначения, позволяющих решать реальные задачи по многим видам профессиональной деятельности.

За четверть века, прошедшие с момента создания ПК, уже сменилось несколько их поколений: 8-битные, 16-битные, 32-битные. Многократно усовершенствовались внешние устройства, все операциональное окружение, включая сети, системы связи, системы программирования, программное обеспечение и т.д. Персональный компьютер занял нишу «персонального усилителя интеллекта» множества людей, стал в ряде случаев ядром автоматизированного рабочего места (в цехе, в банке, в билетной кассе, в школьном классе – все перечислить невозможно).

Что впереди?

В 90-х годах микроэлектроника подошла к пределу, разрешенному физическими законами. Фантастически высока плотность упаковки компонентов в интегральных схемах и почти предельно велика возможная скорость их работы.

В совершенствовании будущих ЭВМ видны два пути. На физическом уровне это переход к использованию иных физических принципов построения узлов ЭВМ – на основе оптоэлектроники, использующей оптические свойства материалов, на базе которых создаются процессор и оперативная память, и криогенной электроники, использующей сверхпроводящие материалы при очень низких температурах. На уровне совершенствования интеллектуальных способностей машин, отнюдь не всегда определяемых физическими принципами их конструкций, постоянно возникают новые результаты, опирающиеся на принципиально новые подходы к программированию. Уже сегодня ЭВМ выигрывает шахматные партии у чемпиона мира, ведь совсем недавно это казалось совершенно невозможным. Создание новейших информационных технологий, систем искусственного интеллекта, баз знаний, экспертных систем продолжатся в XXI веке.

Наконец, уже сегодня огромную роль играют сети ЭВМ, позволяющие разделить решение задачи между несколькими компьютерами. В недалеком будущем сетевые технологии обработки информации станут, по-видимому, доминировать, существенно потеснив персональные компьютеры (точнее говоря, интегрировав их в себя).

Исторический экскурс «Информатика в лицах»

Историю человечества и историю науки создают прежде всего люди, великие ученые.

Блез Паскаль (1623 – 1662) – французский философ, математик, физик XVII в. Его мать умерла, когда Блезу было два с половиной года. Паскаль-ребенок представлял собой яркий и редко встречающийся пример ранней гениальности, научился читать и писать в 4 года, был не по возрасту умен и рассудителен, обладал феноменальной памятью. В 10 лет Паскаль создал «Трактат о звуках». В 13 подросток стал полноправным членом научного кружка. В 16 лет он пишет математический трактат «Опыт теории конических сечений» (1639). Одна из теорем, рассмотренных в этом сочинении под названием «Теорема Паскаля», до сих пор остается в числе основных теорем проективной геометрии. В 18 лет Паскаль начинает работать над созданием машины, с помощью которой даже человек, незнакомый с вилами арифметики, мог производить ее четыре действия. За 12 лет Паскаль сделал около 50 различных моделей: деревянные, из слоновой кости, из эбенового дерева, из меди. Он скончался в Париже в возрасте 39 лет – великий человек, которому природа дала всё, кроме физического здоровья.

Лейбниц Готфрид Вильгельм (1646 – 1716) – немецкий философ, математик, языковед, юрист XVII в. В 1673 г. из Парижа Лейбниц выезжает в Лондон для демонстрации своей счетной машины в Королевском научном обществе. Эта машина выполняла не только сложение и вычитание, как это было у Паскаля, но и умножение, деление, возведение в степень, извлечение квадратного и кубического корней. Лейбниц заложил основы символической логики. Он ввел много математических терминов, которые теперь прочно вошли в научную практику: функция, дифференциал, дифференциальное исчисление, дифференциальное уравнение, алгоритм, абсцисса, ордината, координата, а также знаки дифференциала, интеграл, а логическую символику и т. д. Он также высказал правильное предположение о происхождении ископаемых остатков животных и растений, отстаивая важную для биологии мысль об эволюции.

Чарльз Бэббидж (1792 – 1871) – английский математик XIX в. Был необычайно разносторонним человеком, его интересовало всё: он занимался расчетами смертности населения, реформой почтовой службы, опускался на дно озера, обследуя горячие источники, поднимался на Везувий, участвовал в археологических раскопках, спускался в шахты. Он создал первую программируемую машину, работающую на пару. Архитектура машины Бэббиджа практически соответствует архитектуре современных ЭВМ.

Больше 30 лет жизни отдал Бэббидж созданию аналитической машины, затратив огромные суммы денег. После того как правительство отказало ученому в финансовой поддержке, он оплачивал работу чертежников, инженеров, рабочих из собственных средств. Однако труд ученого не был завершен.

Леди Ада Августа Лавлейс (1815 – 1852) – соратник Бэббиджа, дочь поэта Джорджа Байрона, по праву считается первым программистом. Ее именем назван язык программирования Ада.

Ада Августа Байрон по мужу Лавлейс получила прекрасное математическое образование под руководством известного английского ученого де Моргана. Бэббидж, который был знаком с леди Байрон, поддерживал увлечение юной Ады математикой. Он подбадривал ее и посылал ей книги.

В 1834 году Ада Августа впервые посетила мастерскую Бэббиджа и познакомилась с его разностной машиной. Миссис де Морган, сопровождавшая Аду, так описала этот визит: «Пока часть гостей в изумлении смотрела на это удивительное устройство с таким чувством, с каким, как говорят, дикари первый раз видят зеркальце или слышат выстрел из ружья, миссис Байрон, совсем еще юная, смогла понять работу машины и оценила большое достоинство ее изобретения».

С 1841 года Ада серьезно занялась изучением аналитической машины Бэббиджа. После того как она перевела статью Минебра с итальянского языка на английский, Бэббидж предложил снабдить статью подробными примечаниями. Перевод вышел в свет в 1843 году. В этой публикации примечания Ады Лавлейс в три раза превысили объем статьи итальянского ученого.

Ада Лавлейс разработала первые программы для аналитической машины, заложив тем самым теоретические основы программирования. Она впервые ввела понятие цикла операций. В одном из примечаний высказала очень важную мысль о том, что аналитическая машина может решать такие задачи, которые из-за трудности вычислений практически невозможно решить вручную. Так впервые машина была рассмотрена ни только как механизм, заменяющий человека, но и как устройство, способное выполнить работу, превышающую возможности человека. В наши дни А.А. Лавлейс по праву называют самым первым программистом в мире.

Бэббидж глубоко благодарен Аде Лавлейс. Он говорил, что слишком занят разработкой машины, чтобы уделять внимание и силы ее описанию. Создатель аналитической машины неоднократно отмечал, что представления Лавлейс о его машине яснее, чем его собственные, что она исправила ряд ошибок в его работе.

Именно она написала множество программ для вычислительных машин Бэббиджа, причем надо отметить, что некоторые из предложенных ею терминов и определений фигурируют даже в современных учебниках по программированию: цикл, рабочая ячейка, принцип программного управления, система для ускорения расчетов, использование перфокарт для ввода и вывода информации. При этом Ада Лавлейс была очаровательной женщиной, прекрасно музицировала, увлекалась литературой, сочиняла стихи.

Джон фон Нейман (1903 – 1957) – американский ученый, рано стал выделяться своими необычайными способностями. В 6 лет он разговаривал на древнегреческом языке, а в 8 лет освоил основы высшей математики. В 1946 г. он сформулировал основные принципы работы ЭВМ, которые остаются справедливыми и в наши дни для всех компьютеров – как суперЭВМ, так и персональных.

Сергей Алексеевич Лебедев (1902 – 1974) – создатель первой в континентальной Европе ЭВМ. Среди ученых мира, современников Лебедева, не было человека, который обладал бы столь мощным творческим потенциалом, чтобы охватить своей научной деятельностью период от создания первых ламповых ЭВМ, выполняющих лишь сотни и тысячи операций в секунду, до сверхбыстродействующих суперЭВМ на полупроводниковых, а затем на интегральных схемах с производительностью до миллионов операций в секунду. Под его руководством была создана первая в мире ЭВМ, выполняющая 1 млн. операций в секунду.

Андрей Петрович Ершов (1931 – 1988) – выдающийся программист и математик, лидер советского программирования. Его блестящие идеи заложили основу для развития в России таких научных направлений, как параллельное программирование и искусственный интеллект. Более 20 лет тому назад он начал эксперименты по преподаванию программирования в средней школе, которые привели к введению курса информатики и вычислительной техники в средние школы страны и обогатили нас тезисом «Программирование – вторая грамотность». Андрей Петрович Ершов был не только талантливым ученым, учителем и борцом за свои идеи, но и выдающейся, разносторонне одаренной личностью. Он писал стихи, переводил на русский язык стихи Р. Киплинга и других английских поэтов, прекрасно играл на гитаре и пел.

вычислительной техники

1624 г. – создание немецким профессором В. Шикардом первой «суммирующей машины», выполнявшей четыре арифметических действия.

1642 – 1645 гг. – создание Паскалем первых счетных машин.

1653 г. – создание арифмометра, который использовал специальный пошаговый механизм для представления слагаемых чисел, применяющийся в механических счетчиках и по сей день (Готфрид Вильгельм Лейбниц).

1822 – 1850 гг. – работы Ч. Бэббиджа по созданию автоматических цифровых вычислительных машин, разработка, так называемых, «принципов Бэббиджа».

1904 – 1906 гг. – создание лампового диода и триода (Дж.Флеминг, Великобритания; Ли де Форест, США).

1918 – 1919 гг. – создание лампового триггера (М.А. Бонч-Бруевич, СССР У. Экклз и Ф. Джордан, Великобритания).

1936 г. – теоретическая работа А.Тьюринга по алгоритмически универсальным вычислительным устройствам.

1939 г. – создание настольной модели ЭВМ (Дж. Атанасов, США).

1943 – 1944 гг. – создание электронно-вычислительной машины «Колосс» (Великобритания).

1945 – 1946 гг. – создание электронно-вычислительной машины ЭНИАК (США, руководители работ Дж. Моучли и П. Эккерт).

1946 г. – теоретическая работа Дж. фон Неймана, Г. Голдстейга и А. Берк «Предварительное обсуждение логической конструкции ЭВМ», включавшей в себя основополагающие требования к архитектуре ЭВМ (так называемые, «принципы фон Неймана»).

1949 г. – создание первой ЭВМ с хранимой программой ЭДСАК (Великобритания, руководитель работ М. Уилкс).

1951 – 1953 гг. – начало серийного выпуска ламповых ЭВМ с хранимой программой.

1958 – 1960 гг. – начало серийного выпуска полупроводниковых ЭВМ.

1965 г. – начало выпуска ЭВМ на интегральных схемах.

Середина 60-х годов – начало выпуска серии ЭВМ IBM 360 (впоследствии IBM 370).

Середина 70-х годов – начало выпуска ЭВМ на больших интегральных схемах.

Середина 70-х годов – начало выпуска супер-ЭВМ.

1971 г. – создание первого микропроцессора (фирма «Intel», США).

1976 – 1977 г. – создание первых персональных ЭВМ «Apple» (С.Возням, С.Джобе, США).

Конец 80-х годов – начало выпуска «интеллектуальных» ЭВМ 5-го поколения.

Основные вехи в истории развития

отечественной вычислительной техники

1950 – 1951 гг. – создание первой отечественной ЭВМ МЭСМ (руководитель работ С.А. Лебедев).

1952 г. – создание машины БЭСМ, наиболее быстродействующей в Европе ЭВМ.

1953 – 1955 гг. – начало серийного производства ЭВМ («Стрела», «Урал» конструкторов Ю.А. Базилевского, Б.И. Рамеева и др.).

Середина 60-х годов – создание ЭВМ БЭСМ-6, одной из крупнейших мире (в свое время).

Середина 60-х годов – создание и серийный выпуск ЭВМ 3-го поколения («Минск», «Урал», М-220 и другие).

Середина 70-х годов – начало выпуска серий ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ, «Электроника», ориентированных на зарубежные модели.

Основные вехи в истории развития

пакета программ Microsoft Office

Под термином «вычислительная техника» понимают совокупность технических систем, т.е. вычислительных машин и математических средств, методов и приемов, используемых для облегчения и ускорения решения трудоемких задач, связанных с обработкой информации (вычислениями), а также отрасль техники, занимающаяся разработкой и эксплуатацией вычислительных машин.

Основные функциональные элементы современных вычислительных машин, или компьютеров (от английского слова compute - вычислять, подсчитывать), выполнены на электронных приборах, поэтому их называют - электронными вычислительными машинами, или сокращенно ЭВМ.

По способу представления информации вычислительные машины делят на три группы:

Аналоговые вычислительные машины (АВМ), в которых информация представляется в виде непрерывно изменяющихся переменных, выраженных какими-либо физическими величинами;

Цифровые вычислительные машины (ЦВМ), в которых информация представляется в виде дискретных значений переменных (чисел), выраженных комбинацией дискретных значений какой-либо физической величины (цифр);
- гибридные вычислительные машины, в которых используются оба способа представления информации.

Каждый из этих способов представления информации имеет свои преимущества и недостатки. ЦВМ распространены более всего потому, что точность их результатов в принципе не зависит от точности, с которой они изготовлены. Этим объясняется и тот факт, что первое аналоговое вычислительное устройство - логарифмическая линейка - появилась только в XVII в., а самыми древними цифровыми средствами для облегчения вычислений были человеческая рука и камешки. Благодаря счету на пальцах возникли пятеричная и десятичная системы счисления.

Более поздними изобретениями для счета были бирки с зарубками и веревки с узелками. Первым устройством, специально предназначенным для вычислений, был простой абак, с которого и началось развитие вычислительной техники. Счет на абаке, известный уже в Древнем Египте и Древней Греции задолго до нашей эры, просуществовал вплоть до XVI-XVII вв., когда его заменили письменные вычисления. Заметим, что абак служил не столько для облегчения собственно вычислений, сколько для запоминания промежуточных результатов. Известно несколько разновидностей абака: греческий(египетский) абак в виде дощечки, на которой проводили линии и в получившиеся колонки клали камешки; римский абак, на котором камешки могли передвигаться по желобкам; китайский суан -пан и японский соробан с шариками, нанизанными на прутики; счетные таблицы, состоявшие из горизонтальных линий, соответствующих единицам, десяткам, сотням и т.д., и вертикальных, предназначенных для отдельных слагаемых и сомножителей; на эти линии выкладывались жетоны (до четырех). Русский абак -счеты появились в XVI-XVII вв., ими пользуются и в наши дни. Русские счеты стоят на особом месте среди разновидностей абака, так как они используют десятичную, а не пятеричную систему счисления, как все остальные абаки. Основная заслуга изобретателей абака состоит в создании позиционной системы представления чисел.

Следующим важным шагом в развитии вычислительной техники было создание суммирующих машин и арифмометров. Такие машины были сконструированы независимо друг от друга разными изобретателями.

В рукописях итальянского ученого Леонардо да Винчи (1452-1519) имеется эскиз 13-разрядного суммирующего устройства. Проект другой. 6-разрядной, машины был разработан немецким ученым В. Шиккардом (1592-1636), а сама машина была построена предположительно в 1623 г. Однако эти изобретения оставались неизвестными вплоть до середины XX в. и поэтому никакого влияния на развитие вычислительной техники не оказали.

Более 300 лет считалось, что первую суммирующую (8-разрядную) машину сконструировал в 1641 г. и построил в 1645 г. Б. Паскаль, который к тому же наладил «серийное производство» своих машин. Несколько экземпляров машин сохранилось до наших дней. Эти механические машины позволяли выполнять сложение и вычитание, а также умножение (деление) путем многократного сложения (вычитания).

Конструкторы суммирующих машин впервые осуществили идею представления чисел углом поворота счетных колес: каждому числу от 0 до 9 соответствовал свой угол. При реализации другой идеи-идеи автоматического переноса десятков -Паскаль столкнулся с определенной трудностью: изобретенный им механизм переноса десятков работал при вращении счетных колее только в одном направлении, а это не позволяло производить вычитание вращением колес в противоположную сторону. Простой и остроумный выход из этого положения, найденный Паскалем, был настолько удачен, что используется в современных ЭВМ. Паскаль заменил вычитание сложением с дополнением вычитаемого. Для 8-разрядной машины Паскаля, работавшей в десятичной системе, дополнением числа А будет число (100000000-А), поэтому операция вычитания В-А может быть заменена сложением:

В + (100000000 -А)= 100000000 + (В - А).

Получившееся число будет больше искомой разности на 100 000 000, но так как машина-8-разрядная, то единица в девятом разряде просто пропадает при переносе десятков из восьмого.

Первый экземпляр первого в мире арифмометра, выполнявшего все четыре действия арифметики, был создан в 1673 г. Г. В. Лейбницем после почти сорокалетней работы над «арифметическим инструментом».

В XVIII-XIX вв. продолжалось совершенствование механических арифмометров, а затем и арифмометров с электрическим приводом. Эти усовершенствования носили чисто механический характер и с переходом на электронику утратили свое значение.

Исключение составляют лишь машины английского ученого Ч. Беббиджа (1791-1871): разностная (1822) и аналитическая (1830, проект).

Разностная машина предназначалась для табулирования многочленов и с современной точки зрения являлась специализированной вычислительной машиной с фиксированной (жесткой) программой. Машина имела «память»: несколько регистров для хранения чисел; счетчик числа операций со звонком -при выполнении заданного числа шагов вычислений раздавался звонок; печатающее устройство -результаты выводились на печать, причем по времени эта операция совмещалась с вычислениями на следующем шаге.

При работе над разностной машиной Беббидж пришел к идее создания цифровой вычислительной машины для выполнения разнообразных научных и технических расчетов, которая, работая автоматически, выполняла бы заданную программу. Проект этой машины, названной автором аналитической, поражает прежде всего тем, что в нем предугаданы все основные устройства современных ЭВМ, а также задачи, которые могут быть решены с ее помощью.

Аналитическая машина Беббиджа должна была включать в себя следующие устройства:
«склад»-устройство для хранения цифровой информации (теперь его называют запоминающим или памятью);
«фабрика»-устройство, выполняющее операции над числами, взятыми на «складе» (ныне это -арифметическое устройство);
устройство, для которого Беббидж не придумал названия и которое управляло последовательностью действий машины (сейчас это-устройство управления):
устройство ввода и вывода информации.

В качестве носителей информации при вводе и выводе Беббидж предполагал использовать перфорированные карточки (перфокарты) типа тех, что применял французский ткач и механик Ж. М. Жаккар (1752-1834) для управления работой ткацкого станка. Беббидж предусмотрел ввод в машину таблиц значений функций с контролем при вводе значений аргумента.
Выходная информация могла печататься, а также пробиваться на перфокартах, что давало возможность при необходимости снова вводить ее в машину.

Беббидж предложил также идею управления вычислительным процессом программным путем и соответствующую команду-аналог современной команды условного перехода: вопрос о выборе одного из двух возможных продолжений программы решался машиной в зависимости от знака некоторой вычисляемой величины.

Беббидж предусмотрел также специальный счетчик количества операций, который имеется у всех современных ЭВМ.

Таким образом, аналитическая машина Беббиджа была первой в мире программно-управляемой вычислительной машиной. Для этой машины были составлены и первые в мире программы, а первым программистом была Августа Ада Лавлейс (1815-1852)-дочь английского поэта Дж. Байрона. В ее честь один из современных языков программирования называется «Ада».

Современные ЭВМ по своей структуре очень близки к аналитической машине Беббиджа, но, в отличие от нее (и всех механических арифмометров), используют совершенно другой принцип реализации вычислений, основанный на двоичной системе счисления.

Двоичный принцип реализуется при помощи электромагнитного реле - элемента, который может находиться в одном из двух возможных состояний и переходить из одного состояния в другое при воздействии внешнего электрического сигнала. Если в электромеханических арифмометрах использовались только энергетические свойства электричества, то в машинах, построенных на реле, электричество становится важнейшим и непосредственным участником вычислительного процесса.

Первая счетная машина, использующая электрические реле, была сконструирована в 1888 г. американцем немецкого происхождения Г. Холлеритом (1860-1929) и уже в 1890 г. применялась при переписи населения США. Эта машина, названная табулятором, имела в своем составе реле, счетчики, сортировочный ящик. Данные наносились на перфокарты, почти не отличающиеся от современных, в виде пробивок. При прохождении перфокарты через машину в позициях, где имелись отверстия, происходило замыкание электрической цепи, на соответствующих счетчиках прибавлялось по единице, после чего перфокарта попадала в определенное отделение сортировочного ящика.

Развитие табуляторов и другой счетно-перфорационной техники позволило к концу З0-х -началу 40-х гг. нашего столетия построить такие универсальные вычислительные машины с программным управлением, у которых основными «считающими» элементами (по современной терминологии - элементная база) были электромеханические реле.

Релейные машины довольно долго находились в эксплуатации, несмотря на появление электронных. В частности, машина РВМ-1 конструкции советского инженера Н. И. Бессонова работала вплоть до 1965г., однако релейные машины не могли долго конкурировать с электронными вычислительными машинами, так как росли требования к надежности и быстродействию.

Первые проекты электронных вычислительных машин появились лишь незначительно позднее проектов релейных машин, потому что необходимые для их создания изобретения были сделаны к концу 20-х гг. нашего столетия: в 1904г. появилась двухэлектродная электронная лампа - диод; в 1906г.- трех - электродная электронная лампа-триод; в 1918г.- электронное реле (ламповый триггер).

Первой электронной вычислительной машиной принято считать машину ЭНИАК (электронный числовой интегратор и вычислитель), разработанную в Пенсильванском университете в США. ЭНИАК была построена в 1945г., она имела автоматическое программное управление, но внутреннее запоминающее устройство для хранения команд у нее отсутствовало.

Первой ЭВМ, обладающей всеми компонентами современных машин, была английская машина ЭДСАК, построенная в Кембриджском университете в 1949г. На ней впервые был реализован принцип «хранимой программы», сформулированный в 1945-1946 гг. американским математиком Дж. Нейманом (1903-1957).

Этот принцип заключается в следующем: команды и числа однотипны по форме представления в машине (записаны в двоичном коде);
числа размещаются в том же запоминающем устройстве, что и программа;
благодаря числовой форме записи команд программы машина может производить операции над командами.
Первой отечественной ЭВМ была малая электронная счетная машина (МЭСМ), разработанная в 1947-1951 гг. под руководством советского ученого, академика С. А. Лебедева (1902-1974), с именем которого связано дальнейшее развитие советской вычислительной техники.

МЭСМ выполняла всего 12 команд, номинальное быстродействие - 50 операций в секунду. Оперативная память МЭСМ, выполненная на триггерах, могла хранить 31 семнадцатиразрядное двоичное число и 64 двадцатиразрядные команды. Кроме этого, имелись внешние запоминающие устройства.

Интересно, что раздельное хранение в оперативной памяти МЭСМ чисел и команд противоречит неймановскому принципу хранимой программы, на котором в течение многих лет были основаны конструкции ЭВМ. У современных ЭВМ также наблюдается отход от этого принципа, в частности отпадает необходимость проведения операций над величинами, которыми закодированы команды программы.

В истории развития электронных вычислительных машин, начинающейся с ЭНИАК, ЭДСАК, МЭСМ и продолжающейся по настоящее время, обычно выделяют четыре периода, соответствующих четырем так называемым поколениям ЭВМ. Эти периоды могут быть выделены по разным признакам, из-за чего часто бывает трудно отнести конкретную машину к определенному поколению.

Машины, принадлежащие к одной системе, имеют программную и в значительной мере аппаратную совместимость снизу вверх. Программная совместимость снизу вверх означает, что любая программа, выполнявшаяся на младшей машине, должна без всяких переделок выполняться на старшей, при этом, разумеется, результаты расчета должны быть одними и теми же.



Средства вычислительной техники – машины, приборы, устройства, предназначенные для быстродействия, автоматизации и оптимизации процесса вычислений, которые, так или иначе, необходимы для решения задач по математике (логических задач, задач по вычислению) по заданному алгоритму (порядку), т.е. по совокупности указаний, при выполнении которых возможно решение этих задач. К вычислительной технике относят: ЭВМ, аналоговые и управляющие машины, цифровые ВМ и устройства (перфорационные ВМ, клавишные ВМ и другие).

Дадим кратко описание каждой группы средств вычислительной техники:

1. Аналоговые ВМ

   В них информация содержится в виде непрерывно меняющихся переменных, которые выражены физическими величинами. Это машины, оперирующие данными, представленными в виде непрекращающихся изменений неких физических величин: угол поворота колеса, сила тока в цепи, ускорение и скорость движения тела. Такие процессы описываются при помощи уравнений и моделируются.

   Первые аналогово-вычислительные машины (АВМ) были созданы в СССР спустя три года после победы в Великой Отечественной войне. Они были построены на операционных усилителях тока (постоянного тока). Именно такие усилители позволили производить точное моделирование математических процессов и при этом обработку информации в процессе решения систем дифференциальных уравнений.

2. ЦВМ (цифровые вычислительные машины)

   Здесь информация представлена в виде дискретных значений чисел, которые выражены комбинацией таких значений какой-либо величины (цифры). На сегодняшний день разработаны приемы численного решения уравнений. Это дает возможность решать на таком типе СВТ задачи и уравнения при использовании набора логических и арифметических операций. ЦВМ предназначены для решения универсальных задач, и в этом их преимущество перед аналоговыми средствами вычислительной техники.

   ЦВМ по способу управления можно разделить на три типа: универсальные, с ручным управлением и с жесткой программой.

   • К вычислительным машинам с использованием ручного управления относят клавишные ВМ, рычажные ВМ, арифмометры. Применяемые в настоящее время настольные цифровые ВМ изготовлены практически полностью на электронных элементах. При использовании настольных ЦВМ управление процессом производится вручную, при этом скорость вычисления мала.
   • К ЦВМ с жесткой программой можно отнести спецмашины, которые произведены для решения узкого спектра задач (например, бортовые вычислители, калькуляторы), табуляторы. Такие машины применят тогда, когда нужна надежность, простота, малая стоимость, низкий вес и главным образом, тогда, когда нужно обычно разовое применение, например, в ракетах.
   • Универсальные ЦВМ – это самое совершенное средство для автоматизации и оптимизации процессов интеллектуальной деятельности человека. Управление процессом происходит устройством, предназначенным для управления и программой, осуществляющей вычисления, которая размещена в памяти ЭВМ (то есть компьютера). Данные могут быть заданы в виде текста, цифрового документа, графика, изображения (это может быть вид здания, крыло вертолета).
3. Гибридные ВМ

   В таких машинах использован смешанный метод показа информации. Аналогово-цифровая ВМ (гибридная) – здесь информация может быть показана как постоянно меняющиеся переменные, а также в виде дискретных значений переменных. В такой ВМ отлично сочетаются большая точность вычислений и высокая скорость процесса, которые трудно произвести только при использовании одного типа вычислительной машины (СВТ).

Предыдущие публикации:

С 01.01.2018 вступят в силу поправки в НК, согласно которым вести раздельный учет НДС по товарам (работам, услугам), используемым как в облагаемых НДС, так и в не облагаемых/освобожденных от обложения налогом операциях, нужно будет, даже если соблюдается правило пяти процентов.

Оргтехника: что к ней относится

Одной из областей применения Общероссийского классификатора основных средств является бухгалтерский учет в учреждениях. Согласно ОКОФ бухгалтер должен определить код актива и отразить его на соответствующем счете. В ОК 013-94 содержался термин «оргтехника». Что к ней относится, было расшифровано в группировке с кодами 14 301 0000 - 14 301 0440. Как обстоят дела после вступления в силу нового классификатора, рассмотрим далее.

Оргтехника и вычислительная техника: почему возникает путаница

В классификаторе ОК 013-94 понятия вычислительной и оргтехники обособлены. Они оба включены в раздел «Машины и оборудование», но для каждого из них предназначен свой подраздел.

Однако при упоминании всего оборудования организации, которое не относится к машинам, станкам, механизмам и т.п. и предназначено для использования в процессе административного управления или в процессе инженерного труда, принято употреблять термин «оргтехника».

В это понятие включают компьютеры, принтеры, сканеры, телефоны, калькуляторы, шредеры, копировальную технику, факсимильные аппараты, проекторы и иные орудия офисного труда.

К списку добавляют оборудование для чертежных работ, плоттеры, ламинаторы, дыроколы, механические точилки для карандашей, штемпели, брошюраторы и иное, называя это «малой оргтехникой».

Смешение двух понятий происходит из-за того, что вспомогательное оборудование для вычислительной техники, такое как сканер, считыватель штрих-кодов, принтер, дисплей, электронная графическая доска, чертежный автомат и т.п., по правилам классификатора ОК 013-94 учитывается вместе с компьютером как единый объект классификации. А фактически каждый из них может быть использован самостоятельно, без подключения к вычислительной технике.

Такая ситуация сложилась из-за устаревания указанного классификатора.

Но бухгалтер при принятии решения, что относится к оргтехнике в бухучете, обязан руководствоваться нормативными документами. Поэтому до 2017 года к оргтехнике следовало отнести:

• множительное оборудование (не подключенное к компьютеру),
• копировальное оборудование (не подключенное к компьютеру),
• автоматизированные телефонные станции, обеспечивающие работу офисов,
• печатные машинки,
• калькуляторы,
• телефоны (проводные и сотовые),
• оборудование для конференций (микрофоны, проекторы, экраны и пр.),
• шредеры,
• счетчики и детекторы банкнот,
• устройство пневмопочты и т.п. автономное офисное оборудование.

Согласно тем же нормам к оргтехнике нельзя отнести:

• принтеры и МФУ, подключенные к компьютеру,
• планшеты,
• коммуникаторы,
• смартфоны и т.п.

Такое деление определено сведениями из подраздела «Средства механизации и автоматизации управленческого и инженерного труда», позволяющими определить, что относится к оргтехнике. Перечень того, что надо считать вычислительной техникой, приведен в подразделе «Техника электронно-вычислительная». Оба этих вида техники по классификатору ОК 013-94 относятся к информационному оборудованию.

Оргтехника и новый ОКОФ

Устаревший классификатор ОК 013-94 с 2017 года был заменен на ОКОФ ОК 013-2014 .

В его нормах также присутствует подраздел, включающий информационное оборудование. Но термин «оргтехника» из него исключен, а компьютеры и периферийные устройства к ним выделены в отдельный подраздел.

Однако перечень того, что ранее относилось к оргтехнике, остался. Он в отредактированном виде добавлен в группировку «Прочие машины и оборудование, включая хозяйственный инвентарь, и другие объекты» под кодом 330.28.23.

Поэтому с 2017 года ответ на вопросы о том, что такое оргтехника и что к ней относится, в основном определяется перечнем в классификаторе основных фондов, маркированным этим кодом.

Вычислительная техника

Основные понятия.

Часто понятие «вычислительная техника» отождествляют с понятием «компьютер». В этом случае под данным понятием имеют ввиду следующее:

Определение: Компьютер (англ. computer – «вычислитель») – машина для проведения вычислений.

При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, большинство компьютеров способны сохранять информацию и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств выдачи информации. Своё название компьютеры получили по своей основной функции – проведению вычислений. Однако в настоящее время лучше сказать, что основные функции компьютеров – обработка информации и управление.

Основные принципы : Выполнение поставленных перед ним задач компьютер может обеспечивать при помощи перемещения каких-либо механических частей, движения потоков электронов, фотонов, квантовых частиц или за счёт использования эффектов от любых других хорошо изученных физических явлений.

Наибольшее распространение среди компьютеров получили так называемые «электронно-вычислительные машины», ЭВМ . Собственно, для подавляющего большинства людей, слова «электронно-вычислительные машины» и «компьютеры» стали словами – синонимами, хотя на самом деле это не так. Наиболее распространённый тип компьютеров – электронный персональный компьютер.

Архитектура компьютеров может непосредственно моделировать решаемую проблему, максимально близко (в смысле математического описания) отражая исследуемые физические явления. Так, электронные потоки могут использоваться в качестве моделей потоков воды при моделировании дамб или плотин. Подобным образом сконструированные аналоговые компьютеры были обычны в 60-х годах XX века, однако сегодня стали достаточно редким явлением.

В большинстве современных компьютеров проблема сначала описывается в математических терминах, при этом вся необходимая информация представляется в двоичной форме (в виде единиц и нулей), после чего действия по её обработке сводятся к применению простой алгебры логики. Поскольку практически вся математика может быть сведена к выполнению булевых операций, достаточно быстрый электронный компьютер может быть применим для решения большинства математических задач (а также и большинства задач по обработке информации, которые могут быть легко сведены к математическим).

Было обнаружено, что компьютеры всё-таки могут решить не любую математическую задачу. Впервые задачи, которые не могут быть решены при помощи компьютеров, были описаны английским математиком Аланом Тьюрингом.

Результат выполненной задачи может быть представлен пользователю при помощи различных устройств ввода-вывода информации, таких, как ламповые индикаторы, мониторы, принтеры и т. п.

Начинающие пользователи и особенно дети зачастую с трудом воспринимают идею того, что компьютер – просто машина и не может самостоятельно «думать» или «понимать» те слова, которые он показывает. Компьютер лишь механически отображает заданные программой линии и цвета при помощи устройств ввода-вывода. Человеческий мозг сам признаёт в изображённом на экране образы, числа или слова и придаёт им те или иные значения.

С точки зрения деления информатики на отдельные науки, говорят о науке «вычислительная техника».

Определение: Информатика и вычислительная техника – это область науки и техники, которая включает в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на создание и применение:

· ЭВМ, систем и сетей;

· автоматизированных систем обработки информации и управления;

· систем автоматизированного проектирования;

· программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем.

Определение: Вычислительная техника – это

1) область техники, объединяющая средства автоматизации математических вычислений и обработки информации в различных областях человеческой деятельности;

2) наука о принципах построения, действия и проектирования этих средств.

§2. «Вычислительная техника» = «компьютер».

Этимология

Слово компьютер является производным от английских слов to compute , computer , которые переводятся как «вычислять», «вычислитель» (английское слово, в свою очередь, происходит от латинского computo – «вычисляю»). Первоначально в английском языке это слово означало человека, производящего арифметические вычисления с привлечением или без привлечения механических устройств. В дальнейшем его значение было перенесено на сами машины, однако современные компьютеры выполняют множество задач, не связанных напрямую с математикой.

Впервые трактовка слова компьютер появилась в 1897 году в Оксфордском английском словаре. Его составители тогда понимали компьютер как механическое вычислительное устройство. В 1946 году словарь пополнился дополнениями, позволяющими разделить понятия цифрового, аналогового и электронного компьютеров.

Классификации компьютеров

Четких границ между классами компьютеров не существует . По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.

Существуют различные классификации компьютерной техники:

I. по принципу действия

1. аналоговые (АВМ),

2. цифровые (ЦВМ)

3. гибридные (ГВМ)

II. по этапам создания (по поколениям)

1. 1-е поколение , 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

2. 2-е поколение , 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

3. 3-е поколение , 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе); Примечание. Интегральная схема – электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.

4. 4-е поколение , 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле);

5. 5-е поколение , 90-е гг.: ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

6. 6-е и последующие поколения : оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

III. по назначению

1. универсальные (общего назначения),

2. проблемно-ориентированные

3. специализированные

1. Базовая ЭВМ .

2. Универсальная ЭВМ .

3. Специализированная ЭВМ .

1) Управляющая ЭВМ .

2) Бортовая ЭВМ .

3) Выделенная ЭВМ .

4) Бытовая (домашняя) ЭВМ .

IV. по размерам и функциональным возможностям

1. сверхбольшие (суперЭВМ),

2. большие,

4. сверхмалые (микроЭВМ)

1) универсальные

а) многопользовательские

б) однопользовательские (персональные)

2) специализированные

а) многопользовательские (серверы)

б) однопользовательские (рабочие станции)

V. По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:

1. офисные (универсальные);

2. специальные.

Следует отметить, что существуют и другие классификации. Например:

· по архитектуре.

· по производительности.

· по количеству процессоров.

· по потребительским свойствам.

Краткое описание классов компьютеров

По принципу действия

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают (смотри рисунок).

Рис. Две формы предоставления информации в машинах:

а – аналоговая; б – цифровая импульсная.

Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

Такие вычислительные машины часто называют ЭВМ (электронно-вычислительные машины, электронные вычислительные машины). Наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.

В отличие от АВМ, в ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций 1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счётно-аналитические (перфорационные) вычислительные машины.

ЭВМ разделяются на большие ЭВМ, мини-ЭВМ и микроЭВМ. Они отличаются своей архитектурой, техническими, эксплуатационными и габаритно-весовыми характеристиками, областями применения.

Достоинства ЭВМ:

§ высокая точность вычислений;

§ универсальность;

§ автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи;

§ разнообразие задач, решаемых ЭВМ;

§ независимость количества оборудования от сложности задачи.

Недостатки ЭВМ:

§ сложность подготовки задачи к решению (необходимость специальных знаний методов решения задач и программирования);

§ недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов;

§ сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание;

§ требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры

Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой(больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.

Это вычислительная машина непрерывного действия, обрабатывающая аналоговые данные. Предназначена она для воспроизведения определенных соотношений между непрерывно изменяющимися физическими величинами. Основные области применения связаны с моделированием различных процессов и систем.

В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций. В этих машинах используется метод математического моделирования (создаётся модель исследуемого объекта). Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений.

Достоинства АВМ:

§ высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала;

§ простота конструкции АВМ;

§ лёгкость подготовки задачи к решению;

§ наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования.

Недостатки АВМ:

§ малая точность получаемых результатов (до 10%);

§ алгоритмическая ограниченность решаемых задач;

§ ручной ввод решаемой задачи в машину;

§ большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи

Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

Иногда такие машины называют «комбинированные вычислительные машины », «аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ) »

Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования и универсальность. Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов.

В таких машинах числа представляются как в ЭВМ (последовательностью цифр), а метод решения задач как в АВМ (метод математического моделирования).

По этапам создания

Деление компьютерной техники на поколения – весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

ЭВМ I-го поколения [ first-generation computer ]

К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов.

Все ЭВМ I-го поколения были сделаны на основе электронных ламп , что делало их ненадежными – лампы приходилось часто менять.

Рис. Электронная лампа

Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами , которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла .

Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.

Рис. Перфокарта

Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду.

Но это только техническая сторона. Очень важна и другая – способы использования компьютеров, стиль программирования, особенности математического обеспечения.

Программирование выполнялось на языках программирования низкого уровня. Программы для этих машин писались на языке конкретной машины . Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Процесс отладки был наиболее длительным по времени.

Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчёты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.

Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета.

Рис. а – Компьютер "Эниак", б – ЭВМ «Урал»

Эти проблемы начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования . Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счётная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.

ЭВМ II -го поколения [second -generation computer ]

Машины этого поколения были сконструированы примерно в 1955-65 годах.

В 1958 г . в ЭВМ (ЭВМ II-го поколения) были применены полупроводниковые транзисторы , изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли.

История изобретения:

· 1 июля 1948 года на одной из страниц «New York Times», посвященной радио и телевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма «Белл телефон лабораториз» разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Браттэйн создали первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором 2 металлических «усика» контактировали с бруском из поликристаллического германия.

· Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую в 1938 или 1939 году начал физик-теоретик Уильям Шокли. Впрочем, если быть точнее, история транзистора началась гораздо раньше. Еще в 1906 году француз Пикар предложил кристаллический детектор, затем в 1922 году советский радиофизик О.В. Лосев показал возможность усиления и генерирования колебаний с помощью таких детекторов. Спустя 3 года профессор Лейпцигского университета Юлиус Лилиенфельд попытался создать усилительный полупроводниковый прибор. Однако эти эксперименты были забыты. О них вспомнили лишь после того, как транзистор завоевал всемирное признание.

· Произошло это, кстати, довольно быстро. После нескольких лет поисков технологии изготовления полупроводниковых приборов и изобретения новых конструкций (в частности, плоскостного транзистора, запатентованного У. Шокли в 1951 году) целый ряд американских фирм приступил к серийному выпуску транзисторов, которые на первых порах использовались в основном в аппаратуре радио и связи.

Транзисторы были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работает с большей скоростью.

При этом сначала в этих компьютерах применялись как электронные лампы, так и дискретные транзисторные логические элементы. Позже дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы .

§ В качестве носителей информации использовались магнитные ленты ("БЭСМ-6", "Минск-2","Урал-14") и магнитные сердечники .

§ Их оперативная памят ь была построена на магнитных сердечниках .

§ Стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски .

§ В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня . Средства таких языков допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде . Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами , переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.

§ Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач.

§ Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ . Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера. Для некоторых машин второго поколения уже были созданы операционные системы с ограниченными возможностями.

§ Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость , которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

§ Быстродействие – до сотен тысяч операций в секунду.

§ Ёмкость памяти – до нескольких десятков тысяч слов.

Особенности, отличие от первого поколения.

1. Более высокая надежность.

2. Меньшее потребление энергии.

3. Более высокое быстродействие за счет:

· Повышение скорости переключения счетных и запоминающих элементов

· Изменения в структуре машин.

Рис. а – Транзистор, б – память на магнитных сердечниках

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей. Так, небольшие отечественные машины второго поколения (“Наири”, “Раздан”, “Мир” и др.) с производительностью порядка 10 4 операций в секунду были в конце 60-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на 2 – 3 порядка выше.

Рис. БЭСМ-6.

ЭВМ III -го поколения [third-generation computer ]

В 1960 г. появились первые интегральные схемы (ИС), которые получили широкое распространение в связи с малыми размерами, но громадными возможностями.

Рис. Интегральные схемы

ИС (интегральная схема) – это кремниевый кристалл, площадь которого примерно 10 мм 2 . Первая ИС способна заменить десятки тысяч транзисторов. Один кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 млн. операций в секунду.

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.

Машины третьего поколения – это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения – семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

Первые интегральные схемы (ИС)

Первая интегральная схема, разработанная в 1960 году, была прототипом современных микрочипов. Интегральная схема состоит из миниатюрных транзисторов и других элементов, монтируемых на кремниевом кристаллике.

37 лет назад, в 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.

Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью. Глава фирмы IBM Томас Уотсон-младший назвал появление данного семейства машин "самым важным событием в истории компании". Первые образцы машин серии IBM 360 поступили к заказчикам во второй половине 1965 года, а к 1970 году фирма разработала около 20 моделей, однако некоторые из них так и не были доведены до серийного производства (Всего было выпущено более 33 тыс. машин этого семейства).

При создании моделей семейства использовался ряд новых принципов, что делало машины универсальными и позволяло с одинаковой эффективностью применять их как для решения задач в различных областях науки и техники, так и для обработки данных в сфере управления и бизнеса (число 360 в названии серии указывает на способность машин работать во всех направлениях – в пределах 360°). Наиболее важными из нововведений являлись:

· элементная и технологическая база машин третьего поколения;

· программная совместимость всех моделей семейства;

· операционная система, содержащая трансляторы для наиболее распространенных в то время языков программирования (Фортран, Кобол, RPG, Алгол 60, ПЛ/1), причем имелась возможность включать в систему трансляторы для других языков;

· "универсальность" системы команд, которая обеспечивалась путем добавления дополнительных команд для различных целей к так называемой стандартной системе команд;

· возможность подключения большого количества внешних устройств и стандартного сопряжения этих устройств с процессором через аппаратуру каналов связи (при этом имелась возможность объединять несколько машин в одну вычислительную систему);

· организация памяти, не зависящая от физической реализации, обеспечивающая простое перемещение и гибкую защиту программ;

· мощная система аппаратно-программных прерываний, позволявшая организовать эффективную работу машин в реальном масштабе времени. Создание моделей серии IBM 360 оказало существенное влияние на весь ход развития компьютерной техники. Структура и архитектура этих машин с теми или иными изменениями в элементной базе были воспроизведены в ряде семейств ЭВМ многих стран.

ЭВМ III-го поколения. В 1960 г . появились первые интегральные схемы (ИС) , которые получили широкое распространение в связи с малыми размерами, но громадными возможностями.

· Компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 млн. операций в секунду .

· В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.

· Машины третьего поколения - это семейства машин с единой архитектурой , т.е. программно совместимых .

· В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы , которые также называются микросхемами .

· Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы .

· Они обладают возможностями мультипрограммирования , т.е. одновременного выполнения нескольких программ.

ЭВМ IV-го поколения [fourth-generation computer ]

В начале 70-х годов начали использовать средние интегральные схемы. А позже – большие интегральные схемы.

Помимо изменения элементно-технологической базы, появились новые идеи по структуре вычислительных машин, программированию, использованию и эксплуатации вычислительных систем и т.п.

Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров. В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см 2 .).

БИСы применялись уже в таких компьютерах, как “Иллиак”, ”Эльбрус”, ”Макинтош”. Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Емкость ОЗУ (оперативной памяти) возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры: машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы , работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Ёмкость оперативной памяти порядка 1 – 64 Мбайт.

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) – ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров, создав первые персональные компьютеры – IBM PC.

Для них характерны:

· применение персональных компьютеров;

· телекоммуникационная обработка данных;

· компьютерные сети;

· широкое применение систем управления базами данных;

· элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

ЭВМ четвертого поколения– используют большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС), виртуальную память , многопроцессорный с параллельным выполнением операций принцип построения, развитые средства диалога .

ЭВМ V-го поколения [fourth-generation computer ], ЭВМ VI-го поколения и так далее

ЭВМ пятого поколения– 90-е гг.: ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы.

ЭВМ шестого поколения и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.

Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения (и последующих) является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров – устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.

Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции , использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография ).

Происходит качественный переход от обработки данных к обработке знаний .

Предполагается, что архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них – это традиционный компьютер. Но теперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемый термином «интеллектуальный интерфейс» . Его задача – понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.

Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.

По назначению

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.

Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:

• высокая производительность;

• разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;

• обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;

• большая емкость оперативной памяти;

• развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.

Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.

К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.

К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

Базовая ЭВМ [original computer ] – ЭВМ, являющаяся начальной исходной моделью в серии ЭВМ определенного типа или вида.

Универсальная ЭВМ [universal computer ] – ЭВМ, предназначенная для решения широкого класса задач. ЭВМ этого класса имеют разветвленную и алгоритмически полную систему операций, иерархическую структуру ЗУ и развитую систему устройств ввода-вывода данных.

Специализированная ЭВМ [specialized computer ] – ЭВМ, предназначенная для решения узкого класса определенных задач. Характеристики и архитектура машин этого класса определяются спецификой задач, на которые они ориентированы, что делает их более эффективными в соответствующем применении по отношению к универсальным ЭВМ . К разряду специализированных могут быть отнесены, в частности, – “управляющие”, “бортовые“, “бытовые“ и “выделенные“ ЭВМ.

Управляющая ЭВМ [control computer ] – ЭВМ, предназначенная для автоматического управления объектом (устройством, системой, процессом) в реальном масштабе времени. Сопряжение ЭВМ с объектом управления производится с помощью аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей .