История информационных технологий берёт свое начало задолго до возникновения современной дисциплины информатика, появившейся в двадцатом веке. Ввиду возрастания потребностей человечества в обработке всё большего объёма данных, средства получения информации совершенствовались от самых ранних механических изобретений до современных компьютеров. Также в рамках информационных технологий идёт развитие сопутствующих математических теорий, которые формируют современные концепции. К настоящему времени ИТ прошли несколько эволюционных этапов, смена которых определяется главным образом развитием научно-технического прогресса и появлением новых технических средств переработки информации.
Астрологи и астрономы пользовались аналоговым прибором астролябия с IV века до нашей эры вплоть до XIX века нашей эры. Этот прибор использовался для определения положения звезд на небе и вычисления продолжительности дня и ночи. Первые же вычислительные машины, пока ещё механические, появились ещё в Древней Греции и датируются 150-100 г. до н.э. Антикитерский механизм считается самым ранним из известных механических аналогов компьютера. Он был предназначен для расчета астрономических позиций.
Первый аналоговый вычислительный прибор - логарифмическая линейка, был разработан в 1622 году Уильямом Отредом. Она позволяла выполнять несколько математических операций: умножать, делить и находить значения нескольких тригонометрических функций. Примерно в это же время появилось несколько механических счетных машин, созданных Блезом Паскалем и Сэмюэлем Морландом, позволявшие выполнять простейшие механические операции.
С начала XIX до начала XX века появлялись более сложные механические вычислительные машины, позволявшие выполнять всё более сложные вычислительные операции: нахождения площади произвольной фигуры, решения дифференциальных уравнений и интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений.
В 30-х годах XX века при создании вычислительных машинах начинают использовать электрические элементы: так в механической цифровой машине Z1, созданной немецким учёным Конрадом Цузе в 1938 году, память была организована с помощью конденсатора. Это была первая программируемая вычислительная машина, выполнявшая, однако, лишь простейшие арифметические операции. В её последующих версиях механические переключатели были заменены на реле, а к числу выполняемых операций добавилось вычисление квадратного корня.
Через несколько лет, в 40-х годах, появились компьютеры Марк I и UNIVAC I, а позже и их очередные версии. И если все версии модели Марк были единичными, то модель UNIVAC была уже мелкосерийной и была произведена под заказ различных компаний в количестве 18 экземпляров. Однако именно Марк I был первой полностью автоматической вычислительной машиной, не требовавшей какого-либо вмешательства человека в рабочий процесс. Одной из особенностей компьютера UNIVAC же была возможность подключения, помимо пульта управления, до 10 ленточных накопителей, осциллографа и электрической пишущей машинки. Данные машины позволяли рассчитывать логарифмы и тригонометрические функции, а UNIVAC даже позволял работать с текстовыми данными. Однако эти компьютеры всё ещё были громосткими и занимали целые комнаты.
Возможность сложных математических вычислений позволила использовать компьютеры во время Второй мировой войны для шифровки сообщений, а также для дешифровки сообщений, созданных с помощью немецких шифровальных машин «Энигма».
Американский ENIAC, который часто называют первым электронным компьютером общего назначения, публично доказал применимость электроники для масштабных вычислений. Это стало ключевым моментом в разработке вычислительных машин, прежде всего из-за огромного прироста в скорости вычислений, но также и по причине появившихся возможностей для миниатюризации. Созданная под руководством Джона Мокли и Дж. Преспера Экерта, эта машина была в 1000 раз быстрее, чем все другие машины того времени. Разработка ENIAC была закончена только к 1945 году и как следствие, цель для которой он создавался, а именно для расчёта баллистических таблиц, уже стала не актуальной. Поэтому было решено использовать ENIAC в расчётах по разработке термоядерного оружия, с чем он успешно справился. Из-за того, что ENIAC разрабатывался в спешке в условиях войны, многие инженерные решения, использовавшиеся в нём, позже не применялись при создании компьютеров. Поэтому его относят к компьютерам не первого, а «нулевого» поколения. Однако к компьютерам первого поколения обычно относят именно ламповые компьютеры. В частности те, о которых речь шла выше.
Изобретение в 1947 году Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Браттейном биполярного транзистора, ознаменовало переход ко второму поколению ЭВМ, доминировавшего в 50-х и начале 60-х годов XX века. Они стали заменой хрупким и энергоёмким лампам. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности. Например, IBM 1620 на транзисторах, ставшая заменой IBM 650 на лампах, была размером с офисный стол. Однако компьютеры второго поколения по-прежнему были довольно дороги и поэтому использовались только университетами, правительствами и крупными корпорациями.
Компьютеры второго поколения обычно состояли из большого количества печатных плат. Первые полупроводниковые компьютеры строились на германиевых транзисторах, потом им на смену пришли более дешевые кремниевые. Устройство компьютеров того времени постоянно менялось и совершенствовалось: так в 1960 году вышла IBM 1620, использовавшая для ввода информации перфоленту, вместо перфокарт. Кроме того, в машине использовалась память на магнитных сердечниках объёмом до 60 000 десятичных цифр. В 1961 году Burroughs Corporation выпустила B5000, первый в своём роде компьютер, отличавшийся более сложной архитектурой и более совершенными компонентами и характеристиками. В 1962 году совместно Манчестерским университетом Виктории и компаниями Ferranti и Plessey был создан компьютер Atlas с конвейерным выполнением инструкций, позволившим проводить вычисления, не прерываясь на ввод дополнительных данных.
Применение полупроводников позволило улучшить не только центральный процессор, но и периферийные устройства. В результате, второе поколение устройств хранения данных позволяло сохранять уже десятки миллионов символов и цифр. Появилось разделение на жёстко закреплённые устройства хранения, связанные с процессором высокоскоростным каналом передачи данных, и сменные устройства. Замена кассеты дисков в сменном устройстве требовала лишь несколько секунд. Хотя ёмкость сменных носителей была обычно ниже, но их заменяемость давала возможность сохранения практически неограниченного объёма данных. Магнитная лента обычно применялось для архивирования данных, поскольку предоставляла больший объём при меньшей стоимости.
Компьютер второго поколения IBM 1401, выпускавшийся в начале 1960-х, занял около трети мирового рынка компьютеров, было продано более 10 000 таких машин.
В результате, научно-технический прогресс привёл к появлению третьего поколения компьютеров. Начало этому положило изобретение интегральной схемы, которое стало возможным благодаря цепочке открытий сделанных американскими инженерами в 1958-1959 годах. Интегральные схемы привели к дальнейшему уменьшению размеров компьютеров, за счёт того, что объединяли в себе по несколько транзисторов.
Как следствие дальнейшего развития, появилось четвертое поколение компьютеров, господствующее на рынке по сей день. Своим появлением оно обязано изобретению микропроцессора: единой интегральной микросхемы, объединявшей в себе множество интегральных схем.
В 1971 году компания Intel выпускает на рынок первый микропроцессор «Intel 4004». Появление микропроцессоров позволило создать микрокомпьютеры - небольшие недорогие компьютеры, которые могли себе позволить купить маленькие компании или отдельные люди. В 1980-х годах микрокомпьютеры стали повсеместным явлением. Первый массовый домашний компьютер был разработан Стивом Возняком - одним из сооснователей компании Apple Computer.
Дальнейшее развитие компьютеров, в большинстве своём, заключалось лишь в наращивании объёмов тактовой частоты процессора и объёмов памяти компьютера. Однако в настоящее время ведутся различные исследования и разработки, призванные усовершенствовать существующие компьютеры и принципы их работы, например, такие как квантовый компьютер.
Помимо работ над созданием принципиально новых, более совершенных принципов работы вычислительной техники, параллельно ведутся работы по усовершенствованию существующих технических решений не только в плане наращивания мощностей, но и попытки совместить несколько устройств в одном (например, смартфоны сочетают в себе компьютер, телефон, фотоаппарат, радио и многое другое).
Комментариев нет:
Отправить комментарий