تطور تكنولوجيا الحوسبة. تكنولوجيا الكمبيوتر تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

28.11.2018

البحث عن النص الكامل:

الصفحة الرئيسية > الملخص >الاقتصاد

طبلية تاجكان أول جهاز حسابي متطور في تاريخ البشرية، والفرق الرئيسي منه الأساليب السابقةكانت الحسابات تجري العمليات الحسابية بالأرقام. وبالتالي، فإن استخدام المعداد يفترض بالفعل وجود بعض أنظمة الأعداد الموضعية، على سبيل المثال، النظام العشري، الثلاثي، الخماسي، وما إلى ذلك. وحتى تطور الرياضيات نفسها في مراحل معينة من تكوينها كان مرتبطًا بالمعداد، عندما كانت حقيقة تم التأكد من بعض الخوارزميات الحسابية من خلال إمكانية تنفيذها على المعداد. أدى مسار تحسين المعداد الذي دام قرونًا إلى إنشاء جهاز حساب ذو شكل كلاسيكي كامل، تم استخدامه حتى ذروة أجهزة الكمبيوتر المكتبية ذات لوحة المفاتيح. وحتى اليوم يمكنك أن تجده في بعض الأماكن يساعد في معاملات التسوية. وفقط ظهور الآلات الحاسبة الإلكترونية الجيبية في السبعينيات من القرن الماضي تهديد حقيقيلمزيد من استخدام المعداد الروسي والصيني والياباني - الأشكال الكلاسيكية الثلاثة الرئيسية للمعداد التي بقيت حتى يومنا هذا. وفي الوقت نفسه، تعود آخر محاولة معروفة لتحسين الحسابات الروسية من خلال دمجها مع جدول الضرب إلى عام 1921.

لقد تبين أن المعداد، الذي تم تكييفه بشكل جيد لإجراء عمليات الجمع والطرح، ليس جهازًا فعالاً بدرجة كافية لإجراء عمليات الضرب والقسمة. لذلك، فإن اكتشاف اللوغاريتمات والجداول اللوغاريتمية بواسطة J. Napier في بداية القرن السابع عشر، والذي جعل من الممكن استبدال الضرب والقسمة بالجمع والطرح، على التوالي، كان الخطوة الرئيسية التالية في تطوير أنظمة الحوسبة اليدوية. يظهر بعد ذلك خط كاملتعديلات الجداول اللوغاريتمية. ومع ذلك، في العمل التطبيقياستخدام الجداول اللوغاريتمية لديه عدد من المضايقات، لذلك J. Napier كما طريقة بديلةاقترحوا عصي عد خاصة (سميت فيما بعد بعصي نابير)، والتي مكنت من إجراء عمليات الضرب والقسمة مباشرة على الأعداد الأصلية. اعتمد نابير في هذه الطريقة على طريقة الضرب الشبكي.

جنبا إلى جنب مع العصي، اقترح نابير لوحة العد لإجراء عمليات الضرب والقسمة والتربيع والاستخراج الجذر التربيعيفي النظام الثنائي، وبالتالي توقع مزايا نظام الأرقام هذا لأتمتة العمليات الحسابية.

كان للوغاريتمات التي قدمها ج. نابير تأثير ثوري على جميع التطورات اللاحقة في الحساب، والتي تم تسهيلها إلى حد كبير من خلال ظهور عدد من الجداول اللوغاريتمية المحسوبة بواسطة نابير نفسه وعدد من الآلات الحاسبة الأخرى المعروفة في ذلك الوقت ( H. بريجز، آي. كيبلر، إي. وينجيت، أ. فلاه). تعتمد فكرة اللوغاريتمات في التفسير الجبري على مقارنة نوعين من التسلسلات: علم الحسابو هندسي.

المرحلة الميكانيكية لتطوير تكنولوجيا الحوسبة

تطور الميكانيكا في القرن السابع عشر. أصبح شرطا أساسيا لإنشاء أجهزة وأدوات الحوسبة باستخدام مبدأ الحساب الميكانيكي. تم بناء هذه الأجهزة على عناصر ميكانيكية وتم توفيرها النقل التلقائيفئة كبار.

أولاً آلة ميكانيكيةتم وصفه في عام 1623 بواسطة دبليو. شيكارد، وتم تنفيذه في نسخة واحدة ويهدف إلى إجراء أربع عمليات حسابية على أرقام مكونة من 6 بت.

تتكون آلة شيكارد من ثلاثة أجهزة مستقلة: جمع وضرب وتسجيل الأرقام. تم تنفيذ الإضافة الإدخال التسلسليعمليات الجمع باستخدام الأرقام، والطرح - عن طريق إدخال المطرح والمطروح بالتسلسل. يتم عرض الأرقام المدخلة ونتيجة الجمع والطرح في نوافذ القراءة. تم استخدام فكرة الضرب الشبكي لإجراء عملية الضرب. أما الجزء الثالث من الآلة فقد استخدم لكتابة عدد لا يزيد طوله عن 6 أرقام. مستخدم مخطط الرسم البيانيكانت آلة Schickard كلاسيكية - فقد تم استخدامها (أو تعديلاتها) في معظم الآلات الحاسبة الميكانيكية اللاحقة حتى استبدال الأجزاء الميكانيكية بأجزاء كهرومغناطيسية. ومع ذلك، نظرًا لقلة الشهرة، لم يكن لآلة شيكارد ومبادئ عملها تأثير كبير على مزيد من التطوير VT، لكنه يفتح بحق عصر الميكانيكية تكنولوجيا الكمبيوتر.

في القرنين السابع عشر والثامن عشر، ظهرت مجموعة من أنواع مختلفةوتصميم إضافة الأجهزة ومقاييس الحساب حتى القرن التاسع عشر. حجم متزايد العمل الحسابيلم تحدد الطلب المستدام على الميكانيكية أجهزة العدولم يساهم فيهم إنتاج متسلسلعلى أساس تجاري.

تم إنشاء مقياس الحساب الأول، الذي يسمح بجميع العمليات الحسابية الأربع، بواسطة G. Leibniz نتيجة لسنوات عديدة من العمل. وكانت ذروة هذا العمل هي آلة إضافة لايبنتز، والتي تسمح باستخدام مضاعف 8 بت ومضاعف 9 بت للحصول على منتج 16 بت. بالمقارنة مع جهاز باسكال، تم إنشاء جهاز حاسوبي جديد بشكل أساسي يعمل على تسريع تنفيذ عمليات الضرب والقسمة بشكل كبير. ومع ذلك، فإن مقياس لايبنتز لم ينتشر على نطاق واسع لسببين رئيسيين: عدم وجود طلب ثابت عليه، وعدم دقة التصميم التي تؤثر على مضاعفة أعداده المحدودة.

في القرنين السابع عشر والثامن عشر. تم اقتراح سلسلة كاملة من الأدوات الحسابية بناءً على نموذج باسكال ولايبنيز (بدرجات متفاوتة من التحديث)، استنادًا إلى عصي نابير أو التطورات الأصلية. كانت التصميمات المقترحة عبارة عن أجهزة مضاعفة منفصلة أو مجموعات من أجزاء الجمع والضرب.

أوائل القرن التاسع عشر وتتميز بتطور مرافق الحوسبة في ثلاثة اتجاهات رئيسية: إضافة الأجهزة وضربها، و(3) إضافة الآلات؛ وفي الوقت نفسه، أصبح تطوير آلات الإضافة هو السائد.

في عام 1881، نظمت L. Thomas الإنتاج التسلسلي لآلات الإضافة في باريس. يعتمد تصميم آلة الإضافة الخاصة به على استخدام أسطوانة لايبنيز المتدرجة وكان بمثابة تطوير إضافي لآلة الإضافة لايبنيز، والتي تتميز بعدد من حلول التصميم المفيدة: شكل مناسبإدخال الأرقام، ووجود جهاز مضاد للقصور الذاتي، وآلية إلغاء الأرقام، وما إلى ذلك. كانت آلة الإضافة هذه تسمى آلة توماس وكان إنتاجها صغيرًا - طوال القرن التاسع عشر بأكمله. تم إنتاج حوالي 2000 آلة توماس. ومع ذلك، كانت الميزة المهمة لآلات توماس هي متانتها - فقد تم استخدام آلة الإضافة حتى في الحسابات المتعلقة بإعداد خطة GOELRO في عام 1920.

ينبغي اعتبار أحد المعالم المهمة في تطوير مقاييس الحساب إنشاء آلة Bolle في عام 1888، والتي أجرت عملية الضرب أسرع بثلاث مرات من مقاييس الحساب الموجودة في ذلك الوقت (وهذا هو سبب تسمية الآلة بالمضاعف).

زيادة في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. لقد طرح العمل الحسابي في عدد من مجالات النشاط البشري حاجة ملحة لـ VTوزيادة المتطلبات عليه. لم تتمكن الأنواع المختلفة من أجهزة الكمبيوتر الموجودة في ذلك الوقت من حل هذه المشكلة. وفقط إنشاء V. Ordner (روسيا) لنموذجه لآلة الإضافة في عام 1874 ، والذي كان يعتمد على عجلة تروس Ordner مصممة خصيصًا ، يمكن اعتباره بداية الهندسة الميكانيكية الرياضية. طوال فترة وجودها، تم تحسين آلة إضافة Ordner وإنتاجها في عدة إصدارات، وحصلت على عدد من الجوائز العالية. استمر النمو في إنتاج آلات إضافة Ordner في كل من الاتحاد السوفييتي وخارجه؛ منذ عام 1931، حصل على اسم فيليكس، والذي بموجبه معروف جيدًا للأجيال الحالية من أجهزة الكمبيوتر المحلية.

في البداية، لم يكن لظهور أجهزة الكمبيوتر تأثير كبير جدًا على إنتاج واستخدام آلات الإضافة، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى ما تتمتع به من أغراض مختلفةوالانتشار والتكلفة. ومع ذلك، منذ الستينيات الاستخدام الشاملأجهزة الكمبيوتر (لوحات المفاتيح الإلكترونية) تخترق بشكل متزايد آلات الحوسبة).

مكانة خاصة بين تطورات المرحلة الميكانيكية من التطور VTتشغلها أعمال تشارلز باباج، الذي يعتبر بحق مؤسس وأيديولوجي الحديث VT. من بين أعمال باباج، هناك اتجاهان رئيسيان واضحان: الاختلاف والكمبيوتر التحليلي.

تم تطوير مشروع آلة الفرق في العشرينات من القرن التاسع عشر. وكان مخصصًا لجدولة الدوال متعددة الحدود بطريقة الفرق المحدود. كان الدافع الرئيسي لهذا العمل هو الحاجة الملحة إلى جدولة الوظائف والتحقق من الجداول الرياضية الموجودة، والتي كانت مليئة بالأخطاء. ومع ذلك، لم يكتمل هذا المشروع، لكن أتباع باباج أنشأوا محركات فرق عمل، والتي وجدت تطبيقًا واسعًا في العلوم والتكنولوجيا.

كان مشروع باباج الثاني عبارة عن محرك تحليلي يستخدم مبدأ التحكم في البرنامج وكان سلفًا للمحرك الحديث حاسوب. هذا المشروعتم اقتراحه في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر، وفي عام 1843، كتب ألوي لوفليس أول برنامج معقد إلى حد ما في العالم لحساب أرقام برنولي لآلة باباج. ويمكن اعتبار هذين الإنجازين رائعين، حيث أنهما يسبقان عصرهما بأكثر من قرن. لم يتم تنفيذ مشروع المحرك التحليلي، بل أصبح معروفًا على نطاق واسع جدًا، ونال إشادة كبيرة من عدد من العلماء، وفي مقدمتهم علماء الرياضيات. طور بابيدج العديد من الرسومات للآلة نفسها وصنع عددًا من كتلها. وحاول ابنه هنري تنفيذ المشروع، لكنه بقي بالكامل فقط على مستوى التصميم الأولي. جاءت فكرة المحرك التحليلي من باباج أثناء عمله على محرك الفرق. كان الهدف من المحرك التحليلي حساب أي خوارزمية (في مصطلحاتنا) وتم تصميمه ليكون ميكانيكيًا بحتًا.

في بداية عام 1836، فهم باباج بوضوح التصميم الأساسي للآلة، وفي عام 1837، في مقال "حول الإنتاجية الرياضية" آلة حاسبة"يصف مشروعه بشيء من التفصيل.

ويتكون المحرك التحليلي من الأجزاء الأربعة الرئيسية التالية:

كتلة تخزين للبيانات الأولية والمتوسطة و نتائجالعمليات الحسابية. وكانت تتألف من مجموعة من التروس التي تحدد الأرقام مثل آلة الجمع؛

كتلة لمعالجة الأرقام من المستودع، ودعا مطحنة(في المصطلحات الحديثة، هذا جهاز حسابي). كان تنظيم الكتلة مشابهًا للكتلة الأولى؛

وحدة التحكم في تسلسل الحساب (في المصطلحات الحديثة، هذا جهاز تحكم لوحدة التحكم)؛

كتلة لإدخال البيانات الأولية وطباعة النتائج (في المصطلحات الحديثة، هذا هو جهاز الإدخال / الإخراج).

استخدم Ch. Babidge آلية في آلته مشابهة لآلية نول الجاكار، وذلك باستخدام بطاقات تحكم خاصة. وفقا لفكرة باباج، يجب أن يتم التحكم من خلال زوج من آليات الجاكار مع مجموعة من البطاقات المثقوبة في كل منهما.

كان لدى باباج أفكار حديثة بشكل مدهش حول أجهزة الكمبيوترومع ذلك، فإن الوسائل التقنية المتاحة له تخلفت كثيرا عن أفكاره.

الميزة الرئيسية لـ A. Lovelace ليست فقط إنشاء البرنامج الأول لآلة باباج، ولكن أيضًا وصف كامل ويمكن الوصول إليه للجهاز، بالإضافة إلى تحليل قدراته على حل مهام الحوسبة المختلفة. إلى جانب ذلك، قامت لوفليس بنشر أفكار Ch. Babage على نطاق واسع، وقد صممت بنفسها بعض مكونات الآلة وبحثت في استخدام الأنظمة الثنائية، كما أعربت عن عدد من الأفكار التي أصبحت مستخدمة على نطاق واسع فقط في عصرنا.

المرحلة الكهروميكانيكية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

مرحلة التطور الكهروميكانيكية VTكان الأقل طولًا ويغطي حوالي 60 عامًا فقط - بدءًا من أول جهاز جدولة لـ G. Hollerith (1887) وحتى أول كمبيوتر ENIAC (1945). المتطلبات الأساسية لإنشاء المشاريع هذه المرحلةكانت هناك حاجة إلى حسابات جماعية (الاقتصاد والإحصاء والإدارة والتخطيط، وما إلى ذلك) وتطوير الهندسة الكهربائية التطبيقية (المحرك الكهربائي والمرحلات الكهروميكانيكية)، مما جعل من الممكن إنشاء أجهزة حوسبة كهروميكانيكية.

كان النوع الكلاسيكي من وسائل المرحلة الكهروميكانيكية عبارة عن مجمع عد وتحليلي مصمم لمعالجة المعلومات على وسائط البطاقة المثقوبة.

تم إنشاء أول مجمع للعد والتحليل في الولايات المتحدة الأمريكية بواسطة G. Hollerith في عام 1887 ويتكون من: آلة ثقب يدوية وآلة فرز وجهاز جدولة. باستخدام أفكار جاكار وباباج (أو إعادة اكتشافهما)، ج. استخدم هوليريث البطاقات المثقبة كوسيلة لنقل المعلومات (على الرغم من أنه اعتبر أيضًا نسخة مثقوبة)؛ جميع المكونات الأخرى للمجمع كانت ذات طابع أصلي. كان الغرض الرئيسي من المجمع هو المعالجة الإحصائية للبطاقات المثقوبة. النماذج الأولى للمجمع المستخدمة الفرز اليدويالبطاقات المثقبة (التي تم استبدالها بأخرى كهربائية في عام 1890)، وتم إنشاء جهاز الجدولة على أساس أبسط المرحلات الكهروميكانيكية. تم إجراء الاختبار الأول للمجمع في عام 1887 في بالتيمور (الولايات المتحدة الأمريكية) عند تجميع جداول وفيات السكان، في حين تم إجراء الاختبارات الرئيسية للمجمع المعدل بالفعل في عام 1889 باستخدام مثال معالجة نتائج التعداد في أربع مناطق في سانت لويس. (الولايات المتحدة الأمريكية). كانت الاختبارات الرئيسية ناجحة للغاية وسرعان ما اكتسب جدول هوليريث الاعتراف الدولي، حيث تم استخدامه في التعدادات السكانية في روسيا (1897)، والولايات المتحدة الأمريكية والنمسا والمجر (1890)، وكندا (1891).

في عام 1897، قام هوليريث بتأسيس شركة أصبحت تعرف فيما بعد باسم IBM.

أهمية عمل ج. هولليريث من أجل التنمية VTيتحدد من خلال عاملين رئيسيين. أولا، أصبح مؤسس اتجاه جديد في VT- العد والتثقيب (العد والتحليل)، والذي يتكون من استخدام أجهزة الجدولة والمعدات المصاحبة لأداء مدى واسعالحسابات الاقتصادية والعلمية والتقنية. بناء على هذا VTتم إنشاء محطات حساب الآلة لمعالجة المعلومات الآلية، والتي كانت بمثابة النموذج الأولي لمراكز الكمبيوتر الحديثة ( VC). في العشرينات والثلاثينات من القرن العشرين. أصبح استخدام تكنولوجيا العد واللكم عاملاً رائداً في التنمية فاتو؛فقط ظهور أجهزة الكمبيوتر حد من استخدامه.

ثانيًا، حتى بعد التوقف عن استخدام أجهزة الجدولة، يظل حامل المعلومات الرئيسي (الإدخال/الإخراج) للكمبيوتر عبارة عن بطاقة مثقوبة، ويتم استخدام أجهزة البطاقة المثقوبة التي اقترحها هوليريث كأجهزة طرفية. حتى في عصرنا هذا، فإن استخدام عدد كبير من أجهزة الإدخال والإخراج المختلفة لم يلغي تمامًا استخدام تقنية البطاقة المثقوبة.

تطوير عمل G. Hollerith، يتم تطوير وإنتاج عدد من نماذج المجمعات العدية والتحليلية في عدد من البلدان، والتي كانت المجمعات الأكثر شهرة وانتشارًا آي بي إموريمنجتون وبوهل.

تم استخدام تقنية التثقيب في البداية للمعالجة الإحصائية، ثم بدأ استخدامها على نطاق واسع لميكنة المشكلات المحاسبية والاقتصادية، وكذلك في بعض الحالات للحسابات ذات الطبيعة العلمية والتقنية؛ في المقام الأول للحسابات الفلكية. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، يعود أول استخدام لتكنولوجيا التثقيب للحسابات الفلكية إلى أوائل الثلاثينيات، ومنذ عام 1938، تم إنشاء محطة حسابية مستقلة للبحث الرياضي في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.

الفترة الأخيرة (الأربعينيات من القرن العشرين) من المرحلة الكهروميكانيكية من التطور VTتتميز بإنشاء عدد من أنظمة الترحيل والميكانيكية المعقدة التحكم بالبرنامج، تتميز بتعدد استخدامات الخوارزميات وقادرة على إجراء حسابات علمية وتقنية معقدة في الوضع التلقائيبسرعات أعلى من سرعة تشغيل آلات الإضافة التي تعمل بالكهرباء. تم تنفيذ أكبر المشاريع في هذه الفترة في ألمانيا (K. Zuse) والولايات المتحدة الأمريكية (D. Atanasov، G. Aiken، D. Stieblitz). يمكن اعتبار هذه المشاريع بمثابة أسلاف مباشرة لأجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة.

كان Konrad Zuse (K. Zuse) رائدًا في إنشاء جهاز كمبيوتر عالمي مع التحكم في البرنامج وتخزين المعلومات في جهاز تخزين (ذاكرة). ومع ذلك، فإن نموذجه الأول Z-1 (الذي يمثل بداية سلسلة Z-car) كان أدنى من الناحية الأيديولوجية من تصميم باباج - فهو لم ينص على النقل المشروط للسيطرة.

لم يكتمل النموذج التالي Z-2 بسبب تجنيد زوزه في الجيش، والذي تم تسريحه منه بسبب اهتمام الإدارة العسكرية الألمانية بعمله. بدعم مالي من الإدارة العسكرية في زوزه في 1939-1941. قام بإنشاء نموذج Z-3، والذي كان أول كمبيوتر عالمي يتم التحكم فيه بواسطة البرنامج.

بعد الانتهاء من بناء Z-3 في عام 1941، شارك K. Zuse بشكل مكثف في القضايا حتى نهاية الحرب VT.

بعد الحرب، كان اتجاه عمل K. Zuse مرتبطًا بشكل أساسي بـ البحث النظريعلى البرمجة والهندسة المعمارية VT.وقد عبر هنا عن عدد من الأفكار التقدمية للغاية في عصره، بما في ذلك هياكل الحوسبة الخلوية، وبنية أوامر الكمبيوتر، والبرمجة المتوازية، وما إلى ذلك.

في عام 1937، في الولايات المتحدة الأمريكية، بدأ J. Atanasov العمل على إنشاء جهاز كمبيوتر مصمم لحل عدد من المهام في الفيزياء الرياضية. قام بإنشاء الدوائر الإلكترونية الأولى لمكونات الكمبيوتر وحصل على براءة اختراعها، وبالاشتراك مع ك. بيري، بحلول عام 1942، قام ببناء آلة إلكترونية ABC، التي أثرت على D. Mauchly من مدرسة مور الفنية وعدد من أفكاره، ساهمت بشكل كبير في إنشاء أول كمبيوتر ENIAC في عام 1945.

على عكس آلة Z-3، كان القدر أكثر ملاءمة لجهاز الكمبيوتر الآلي G. Aiken MARK-1، الذي تم إنشاؤه في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1944. وقبل التعرف على عمل زوس، اعتبرها المجتمع العلمي أول آلة كهروميكانيكية لحل المشاكل. مشاكل رياضية معقدة.

آخر مشروع ترحيل كبير VTيجب أن نأخذ بعين الاعتبار جهاز الكمبيوتر التتابعي RVM-1، الذي تم بناؤه عام 1957 في الاتحاد السوفييتي وتم تشغيله حتى نهاية عام 1964، وذلك بشكل أساسي لحل المشكلات الاقتصادية.

المرحلة الإلكترونية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

بسبب الطبيعة المادية والفنية للتتابع VTلم يسمح بزيادة كبيرة في سرعة العمليات الحسابية، وهذا يتطلب الانتقال إلى عناصر إلكترونية عالية السرعة خالية من القصور الذاتي.

بحلول بداية الأربعينيات. القرن ال 20 كان لديه بالفعل الالكترونيات مجموعة ضروريةمثل هذه العناصر. مع اختراع M. Bonch-Bruevich في عام 1913، تم إنشاء مشغل (مرحل إلكتروني - مضخم متماثل ثنائي الأنبوب مع إشارة إيجابية تعليقيستخدم الإلكترونيات كمكون أساسي أنبوب مفرغظهر الصمام الثلاثي الذي تم اختراعه عام 1906 فرصة حقيقيةخلق الإلكترونية عالية السرعة VT.

حددت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية (أجهزة الكمبيوتر) اتجاهًا جديدًا في فاتو،تم تطويره بشكل مكثف وحاليا في اتجاهات مختلفة.

يمكن اعتبار أول جهاز كمبيوتر (وإن كان متخصصًا مصممًا لفك التشفير) هو آلة Colossus الإنجليزية التي تم إنشاؤها عام 1943 بمشاركة A. Turing. الجهاز يحتوي على حوالي 2000 أنابيب مفرغةوكان أداءً عاليًا إلى حدٍ ما، لكنه كان متخصصًا للغاية.

يعتبر الكمبيوتر الأول هو آلة ENIAC (التكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر)، التي تم إنشاؤها في الولايات المتحدة الأمريكية في نهاية عام 1945. كان الهدف في البداية حل مشاكل المقذوفات، ثم تبين أن الآلة عالمية، أي. قادر على اتخاذ القرار المهام المختلفة. كان المستشار الرئيسي للمشروع هو D. Mauchly، وكان المصمم الرئيسي D. Eckert. في وقت لاحق، كان تأليفهم للتكنولوجيا الإلكترونية لتصميم أجهزة الكمبيوتر محل نزاع - في عام 1973، قضت المحكمة الفيدرالية الأمريكية بأن ماوكلي وإيكرت لم ينشئا جهاز كمبيوتر، لكنهما استعارا فكرته من جيه أتاناسوف، على الرغم من أن الأخير لم يقم ببناء جهاز كمبيوتر عامل. نموذج لجهاز الكمبيوتر الخاص به.

مشروع الخلق اينياكبدأ في أبريل 1943، واكتمل بالكامل في ديسمبر 1945. كاختبار رسمي حاسوبتم اختيار مهمة تقييم الإمكانية الأساسية لإنشاء قنبلة هيدروجينية. اجتاز الجهاز الاختبارات بنجاح، حيث قام بمعالجة حوالي مليون بطاقة IBM المثقبة بالبيانات الأولية.

حتى قبل الاستخدام اينياكبدأ موكلي وإكيرت، بتكليف من الجيش الأمريكي، مشروعًا على جهاز كمبيوتر جديد، EDVAC (الكمبيوتر الإلكتروني المتغير الأوتوماتيكي المنفصل)، والذي كان أكثر تقدمًا من الأول. يتميز هذا الجهاز بذاكرة كبيرة (1024 كلمة بطول 44 بت؛ تمت إضافة ذاكرة مساعدة للبيانات بسعة 4000 كلمة عند الانتهاء) لكل من البيانات والبرامج. أدى هذا النهج (البرامج المخزنة في الذاكرة) إلى القضاء على العيب الرئيسي لـ ENIAC - وهو الحاجة إلى إعادة توصيل العديد من مكونات الجهاز، الأمر الذي استغرق ما يصل إلى يومين بالنسبة للبرامج المعقدة. لم يسمح هذا الظرف باعتبار ENIAC كمبيوترًا آليًا بالكامل.

برنامج إدفاك إلكترونياوقع على ذاكرة خاصةعلى أنابيب الزئبق (خطوط التأخير)، وتم إجراء الحسابات في نظام ثنائي، مما جعل من الممكن تقليل عدد المصابيح والعناصر الأخرى بشكل كبير الدوائر الإلكترونيةسيارات.

تم الانتهاء من بناء الكمبيوتر في عام 1952، ويحتوي على أكثر من 3500 مصباح من 19 نوعًا مختلفًا وحوالي 27000 عنصرًا إلكترونيًا آخر.

وفي نهاية عام 1944، شارك جون البالغ من العمر 41 عامًا في المشروع كمستشار علمي فون نيومان، كفي ذلك الوقت، كان يتمتع بالفعل بسلطة كبيرة في العالم العلمي باعتباره عالم رياضيات، وقد قدم مساهمة كبيرة في ميكانيكا الكم وأنشأ النظرية الرياضية للألعاب. يرجع اهتمام فون نيومان بأجهزة الكمبيوتر جزئيًا إلى مشاركته المباشرة في مشروع مانهاتن لإنشاء القنبلة الذرية، حيث أثبت رياضيًا جدوى الطريقة المتفجرة لتفجير شحنة ذرية ذات كتلة حرجة، وكذلك العمل على إنشاء قنبلة هيدروجينية. والتي تتطلب حسابات معقدة للغاية. بعد معالجة المواد الخاصة بتطوير المشروع وتلخيصها بشكل إبداعي، أعد فون نيومان في يونيو 1945 التقرير العلمي النهائي المكون من 101 صفحة، والذي يحتوي على وصف ممتاز لكل من الآلة نفسها وقدراتها المنطقية. علاوة على ذلك، قدم فون نيومان، في تقرير يعتمد على تحليل قرارات التصميم، وكذلك أفكار أ. تورينج حول جهاز كمبيوتر عالمي رسمي (سمي لاحقًا بآلة تورينج)، لأول مرة التنظيم المنطقيالكمبيوتر بغض النظر عن نوعه قاعدة العنصرمما جعل من الممكن وضع أسس تصميم الكمبيوتر.

ويحدد التقرير ويصف بالتفصيل خمسة مكونات أساسية كمبيوتر عالميومبدأ عملها في معمارية فون نيومان:

وحدة المنطق الحسابي المركزي (ALU)؛

وحدة التحكم المركزية (CU)، المسؤولة عن عمل جميع المكونات الرئيسية للكمبيوتر؛

جهاز تخزين (جهاز تخزين)؛

نظام إدخال وإخراج المعلومات.

تم تبرير الحاجة إلى استخدام النظام الثنائي والتكنولوجيا الإلكترونية والترتيب التسلسلي للعمليات.

أصبحت مبادئ تنظيم الكمبيوتر التي اقترحها فون نيومان مقبولة بشكل عام.

أثناء قيامه برحلة إبداعية إلى مجموعة تطوير EDVAC وبعد أن تعرف على أفكار ج. فون نيومان، تمكن م. ويلكس، عند عودته إلى جامعة كامبريدج (إنجلترا)، من إكمال تطوير أول كمبيوتر في العالم مزودًا بأجهزة مخزنة الذاكرة قبل عامين (في مايو 1949). كان جهاز الكمبيوتر الخاص به EDSAC (الآلة الحاسبة التلقائية للتأخير الإلكتروني) يعمل بنظام SS ثنائي، وينفذ أوامر البث الأحادي بمبلغ 18 ويتم تشغيله بكلمات قصيرة (17 بت) وكلمات طويلة (35 بت).

ميكانيكي منصة تطوير الحوسبة تكنولوجيامشغولة بأعمال تشارلز باباج،...

قصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا. خلفية تاريخية موجزة. أجيال أجهزة الكمبيوتر. الآفاق

الملخص >> علوم الحاسب

3 مبتدئ منصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا............... صفحة 4 الصفحة الرئيسية التاريخ الحديثإلكتروني الحوسبة تكنولوجيا……………………………………. صفحة ... الوحدة المستخدمة - آلة الإضافة ( ميكانيكي الحوسبة

قصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا (7)

محاضرة >> علوم الحاسب

... تطوير الحوسبة تكنولوجياالخطة 1. الأولية منصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا 2. بداية التاريخ الإلكتروني الحديث الحوسبة تكنولوجيا... الوحدة المستخدمة - آلة إضافة ( ميكانيكي الحوسبةجهاز قادر على أداء 4...

قصة تطوير الحوسبة تكنولوجيا (6)

اختبار >> علوم الحاسب

الفترة الكهروميكانيكية منصة تطوير الحوسبة تكنولوجياتتميز بإنشاء عدد من أجهزة التتابع المعقدة والتتابع ميكانيكيأنظمة...

طبلية تاجكان أول جهاز حسابي تم تطويره في تاريخ البشرية، وكان الاختلاف الرئيسي عنه عن طرق الحساب السابقة هو إجراء العمليات الحسابية بالأرقام. وبالتالي، فإن استخدام المعداد يفترض بالفعل وجود بعض أنظمة الأعداد الموضعية، على سبيل المثال، النظام العشري، الثلاثي، الخماسي، وما إلى ذلك. وحتى تطور الرياضيات نفسها في مراحل معينة من تكوينها كان مرتبطًا بالمعداد، عندما كانت حقيقة تم التأكد من بعض الخوارزميات الحسابية من خلال إمكانية تنفيذها على المعداد. أدى مسار تحسين المعداد الذي دام قرونًا إلى إنشاء جهاز حساب ذو شكل كلاسيكي كامل، تم استخدامه حتى ذروة أجهزة الكمبيوتر المكتبية ذات لوحة المفاتيح. وحتى اليوم يمكنك أن تجده في بعض الأماكن يساعد في معاملات التسوية. وفقط ظهور الآلات الحاسبة الإلكترونية الجيبية في السبعينيات من القرن الماضي هو الذي خلق تهديدًا حقيقيًا لـ مزيد من الاستخدامالمعداد الروسي والصيني والياباني - الأشكال الثلاثة الرئيسية للمعداد الكلاسيكي الذي بقي حتى يومنا هذا. وفي الوقت نفسه، تعود آخر محاولة معروفة لتحسين الحسابات الروسية من خلال دمجها مع جدول الضرب إلى عام 1921.

لقد تبين أن المعداد، الذي تم تكييفه بشكل جيد لإجراء عمليات الجمع والطرح، ليس جهازًا فعالاً بدرجة كافية لإجراء عمليات الضرب والقسمة. لذلك، فإن اكتشاف اللوغاريتمات والجداول اللوغاريتمية من قبل جيه نابير في بداية القرن السابع عشر، والذي جعل من الممكن استبدال الضرب والقسمة بالجمع والطرح، على التوالي، كان الخطوة الرئيسية التالية في تطوير أنظمة الحوسبةالمرحلة اليدوية. وفي وقت لاحق، ظهر عدد من التعديلات على الجداول اللوغاريتمية. ومع ذلك، في العمل العملي، فإن استخدام الجداول اللوغاريتمية له عدد من المضايقات، لذلك اقترح J. Napier، كطريقة بديلة، عصي عد خاصة (سميت فيما بعد بعصي Napier)، والتي مكنت من إجراء عمليات الضرب والقسمة مباشرة على الأرقام الأصلية. الاساسيات هذه الطريقةوضع نابير طريقة الضرب الشبكية.

جنبًا إلى جنب مع العصي، اقترح نابير لوحة عد لإجراء عمليات الضرب والقسمة والتربيع والجذر التربيعي في النظام الثنائي، وبالتالي توقع مزايا نظام الأرقام هذا لأتمتة العمليات الحسابية.

المرحلة الميكانيكية لتطوير تكنولوجيا الحوسبة

تطور الميكانيكا في القرن السابع عشر. أصبح شرطا أساسيا لإنشاء أجهزة وأدوات الحوسبة باستخدام المبدأ الميكانيكيالعمليات الحسابية. تم بناء هذه الأجهزة على عناصر ميكانيكية وتوفير نقل تلقائي على أعلى مستوى.

تم وصف أول آلة ميكانيكية في عام 1623 بواسطة في. شيكارد، وتم تصنيعها في نسخة واحدة وتهدف إلى أداء أربعة عمليات حسابيةأرقام أكثر من 6 بت.

تتكون سيارة شيكارد من ثلاثة أجهزة مستقلة: جمع وضرب وكتابة الأعداد. تم إجراء عملية الجمع عن طريق إدخال الإضافات بشكل تسلسلي باستخدام الأقراص، وتم إجراء الطرح عن طريق إدخال المطرح والمطروح بشكل تسلسلي. يتم عرض الأرقام المدخلة ونتيجة الجمع والطرح في نوافذ القراءة. تم استخدام فكرة الضرب الشبكي لإجراء عملية الضرب. أما الجزء الثالث من الآلة فقد استخدم لكتابة عدد لا يزيد طوله عن 6 أرقام. كان الرسم التخطيطي لآلة Schickard المستخدمة كلاسيكيًا - فقد تم استخدامه (أو تعديلاته) في معظم الآلات الحاسبة الميكانيكية اللاحقة حتى استبدال الأجزاء الميكانيكية بأجزاء كهرومغناطيسية. ومع ذلك، ونظرًا لقلة الدعاية، لم يكن لآلة شيكارد ومبادئ عملها تأثير كبير على مزيد من التطوير VT، لكنه يفتح بحق عصر تكنولوجيا الحوسبة الميكانيكية.

ب. استخدمت آلة باسكال أكثر دائرة معقدةنقل الأرقام العليا، ونادرا ما يستخدم في المستقبل؛ لكن أول نموذج عمل للآلة، تم بناؤه عام 1642، ثم سلسلة من 50 آلة ساهمت في الشعبية الواسعة إلى حد ما للاختراع وتشكيل رأي عام حول إمكانية أتمتة العمل العقلي. تم الحفاظ على 8 أجهزة باسكال فقط حتى يومنا هذا، واحدة منها 10 بت. لقد كانت آلة باسكال هي التي شكلت بداية المرحلة الميكانيكية من التطور VT.

في القرنين السابع عشر والثامن عشر، تم تقديم عدد من الأنواع والتصاميم المختلفة لأجهزة الإضافة وآلات الإضافة، حتى القرن التاسع عشر. لم يحدد الحجم المتزايد لأعمال الحوسبة الطلب المستدام على أجهزة الحساب الميكانيكية ولم يساهم في إنتاجها بكميات كبيرة على أساس تجاري.

في القرنين السابع عشر والثامن عشر. عدد من أدوات الحوسبةعلى نموذج باسكال ولايبنيز (بدرجات متفاوتة من التحديث)، على أساس عصي نابير أو التطورات الأصلية. كانت التصميمات المقترحة عبارة عن أجهزة مضاعفة منفصلة أو مجموعات من أجزاء الجمع والضرب.

أوائل القرن التاسع عشر تتميز بالتطور مرافق الحوسبةفي ثلاثة اتجاهات رئيسية: الجمع، وضرب الأجهزة، وأيضاً (3) جمع الآلات؛ وفي الوقت نفسه، أصبح تطوير آلات الإضافة هو السائد.

في عام 1881، نظمت L. Thomas الإنتاج التسلسلي لآلات الإضافة في باريس. يعتمد تصميم آلة الإضافة الخاصة به على استخدام أسطوانة Leibniz المتدرجة، وكان بمثابة تطوير إضافي لآلة الإضافة Leibniz، والتي تتميز بعدد من حلول التصميم المفيدة: شكل مناسب لإدخال رقم، ووجود مضاد. جهاز القصور الذاتي، وآلية إلغاء الأرقام، وما إلى ذلك. كانت آلة الإضافة هذه تسمى آلة توماس وكان إنتاجها التسلسلي صغيرًا - طوال القرن التاسع عشر بأكمله. تم إنتاج حوالي 2000 آلة توماس. ومع ذلك، كانت الميزة المهمة لآلات توماس هي متانتها - فقد تم استخدام آلة الإضافة حتى في الحسابات المتعلقة بإعداد خطة GOELRO في عام 1920.

زيادة في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. لقد طرح العمل الحسابي في عدد من مجالات النشاط البشري حاجة ملحة لـ VTوزيادة المتطلبات عليه. أنواع مختلفة موجودة في ذلك الوقت أجهزة الحوسبةلا يمكن حل هذه المشكلة. وفقط إنشاء V. Ordner (روسيا) لنموذجه لآلة الإضافة في عام 1874 ، والذي كان يعتمد على عجلة تروس Ordner مصممة خصيصًا ، يمكن اعتباره بداية الهندسة الميكانيكية الرياضية. طوال فترة وجودها، تم تحسين آلة إضافة Ordner وإنتاجها في عدة إصدارات، وحصلت على عدد من الجوائز العالية. استمر النمو في إنتاج آلات إضافة Ordner في كل من الاتحاد السوفييتي وخارجه؛ منذ عام 1931، حصل على اسم فيليكس، والذي بموجبه معروف جيدًا للأجيال الحالية من أجهزة الكمبيوتر المحلية.

في البداية، لم يكن لظهور أجهزة الكمبيوتر تأثير كبير جدًا على إنتاج واستخدام آلات الإضافة، ويرجع ذلك أساسًا إلى اختلاف أغراضها وانتشارها وتكلفتها. ومع ذلك، منذ الستينيات، تغلغلت ECVMs (أجهزة الكمبيوتر ذات لوحة المفاتيح الإلكترونية) بشكل متزايد في الاستخدام الشامل.

تم تطوير مشروع آلة الفرق في العشرينات من القرن التاسع عشر. وكان مخصصًا لجدولة الدوال متعددة الحدود بطريقة الفرق المحدود. كان الدافع الرئيسي لهذا العمل هو الحاجة الملحة إلى جدولة الوظائف واختبار الوظائف الموجودة. جداول الرياضيات، مليئة بالأخطاء. ومع ذلك، لم يكتمل هذا المشروع، لكن أتباع باباج أنشأوا محركات فرق عمل، والتي وجدت تطبيقًا واسعًا في العلوم والتكنولوجيا.

كان مشروع باباج الثاني عبارة عن محرك تحليلي يستخدم مبدأ التحكم في البرنامج وكان سلفًا للمحرك الحديث حاسوب.تم اقتراح هذا المشروع في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر، وفي عام 1843 كتب ألوي لوفليس أول مشروع في العالم بما فيه الكفاية برنامج معقدحسابات أرقام برنولي. ويمكن اعتبار هذين الإنجازين رائعين، حيث أنهما يسبقان عصرهما بأكثر من قرن. لم يتم تنفيذ مشروع المحرك التحليلي، بل أصبح معروفًا على نطاق واسع جدًا، ونال إشادة كبيرة من عدد من العلماء، وفي مقدمتهم علماء الرياضيات. طور بابيدج العديد من الرسومات للآلة نفسها وصنع عددًا من كتلها. وحاول ابنه هنري تنفيذ المشروع، لكنه بقي بالكامل فقط على مستوى التصميم الأولي. جاءت فكرة المحرك التحليلي من باباج أثناء عمله على محرك الفرق. كان الهدف من المحرك التحليلي حساب أي خوارزمية (في مصطلحاتنا) وتم تصميمه ليكون ميكانيكيًا بحتًا.

في بداية عام 1836، كان لدى باباج بالفعل فكرة واضحة عن التصميم الأساسي للآلة، وفي عام 1837، في مقال بعنوان "حول الأداء الرياضي للآلة الحاسبة"، وصف مشروعه بشيء من التفصيل.

ويتكون المحرك التحليلي من الأجزاء الأربعة الرئيسية التالية:

كتلة تخزين للبيانات الأولية والمتوسطة و نتائجالعمليات الحسابية. وكانت تتألف من مجموعة من التروس التي تحدد الأرقام مثل آلة الجمع؛
كتلة لمعالجة الأرقام من المستودع، ودعا مطحنة(في المصطلحات الحديثة، هذا جهاز حسابي). كان تنظيم الكتلة مشابهًا للكتلة الأولى؛
وحدة التحكم في تسلسل الحساب (في المصطلحات الحديثة، هذا جهاز تحكم لوحدة التحكم)؛
كتلة لإدخال البيانات الأولية وطباعة النتائج (في المصطلحات الحديثة، هذا هو جهاز الإدخال / الإخراج).

كان لدى باباج أفكار حديثة بشكل مدهش حول أجهزة الكمبيوتر، لكن الوسائل التقنية المتاحة له تخلفت كثيرًا عن أفكاره.

الميزة الرئيسية لـ A. Lovelace ليست فقط إنشاء البرنامج الأول لآلة باباج، ولكن أيضًا البرنامج الكامل والمتكامل وصف يمكن الوصول إليهالآلة، وكذلك تحليل قدراتها على حل مشاكل الحوسبة المختلفة. إلى جانب ذلك، قامت لوفليس بنشر أفكار Ch. Babage على نطاق واسع، وقد صممت بنفسها بعض مكونات الآلة وبحثت في استخدام الأنظمة الثنائية، كما أعربت عن عدد من الأفكار التي أصبحت مستخدمة على نطاق واسع فقط في عصرنا.

المرحلة الكهروميكانيكية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

مرحلة التطور الكهروميكانيكية VTكان الأقل طولًا ويغطي حوالي 60 عامًا فقط - بدءًا من أول جهاز جدولة لـ G. Hollerith (1887) وحتى أول كمبيوتر ENIAC (1945). كانت المتطلبات الأساسية لإنشاء المشاريع في هذه المرحلة هي الحاجة إلى إجراء حسابات جماعية (الاقتصاد والإحصاء والإدارة والتخطيط، وما إلى ذلك) وتطوير الهندسة الكهربائية التطبيقية (المحرك الكهربائي والمرحلات الكهروميكانيكية)، مما جعل من الممكن لإنشاء أجهزة الحوسبة الكهروميكانيكية.

النوع الكلاسيكيكانت وسائل المرحلة الكهروميكانيكية عبارة عن مجمع عد وتحليل مصمم لمعالجة المعلومات الموجودة على وسائط البطاقة المثقوبة.

تم إنشاء أول مجمع للعد والتحليل في الولايات المتحدة الأمريكية بواسطة G. Hollerith في عام 1887 ويتكون من: آلة ثقب يدوية وآلة فرز وجهاز جدولة. باستخدام أفكار جاكار وباباج (أو إعادة اكتشافهما)، ج. استخدم هوليريث البطاقات المثقبة كوسيلة لنقل المعلومات (على الرغم من أنه اعتبر أيضًا نسخة مثقوبة)؛ جميع المكونات الأخرى للمجمع كانت ذات طابع أصلي. كان الغرض الرئيسي من المجمع هو المعالجة الإحصائية للبطاقات المثقوبة. استخدمت النماذج الأولى للمجمع الفرز اليدوي للبطاقات المثقوبة (في عام 1890، تم استبدالها ببطاقة كهربائية)، وتم إنشاء جهاز الجدولة على أساس أبسط المرحلات الكهروميكانيكية. تم إجراء الاختبار الأول للمجمع في عام 1887 في بالتيمور (الولايات المتحدة الأمريكية) عند تجميع جداول وفيات السكان، في حين تم إجراء الاختبارات الرئيسية للمجمع المعدل بالفعل في عام 1889 باستخدام مثال معالجة نتائج التعداد في أربع مناطق في سانت لويس. (الولايات المتحدة الأمريكية). كانت الاختبارات الرئيسية ناجحة للغاية وسرعان ما اكتسب جدول هوليريث الاعتراف الدولي، حيث تم استخدامه في التعدادات السكانية في روسيا (1897)، والولايات المتحدة الأمريكية والنمسا والمجر (1890)، وكندا (1891).

في عام 1897، قام هوليريث بتأسيس شركة أصبحت تعرف فيما بعد باسم IBM.

أهمية عمل ج. هولليريث من أجل التنمية VTيتحدد من خلال عاملين رئيسيين. أولا، أصبح مؤسس اتجاه جديد في VT- العد والتثقيب (الحساب والتحليل)، والذي يتكون من استخدام أجهزة الجدولة والمعدات المصاحبة لها لإجراء مجموعة واسعة من الحسابات الاقتصادية والعلمية والتقنية. بناء على هذا VTتم إنشاء محطات حساب الآلة لمعالجة المعلومات الآلية، والتي كانت بمثابة النموذج الأولي لمراكز الكمبيوتر الحديثة ( VC). في العشرينات والثلاثينات من القرن العشرين. أصبح استخدام تكنولوجيا العد واللكم عاملاً رائداً في التنمية فاتو؛فقط ظهور أجهزة الكمبيوتر حد من استخدامه.

تطوير عمل G. Hollerith، يتم تطوير وإنتاج عدد من نماذج العد والمجمعات التحليلية في عدد من البلدان، والتي كانت مجمعات IBM و Remington و Buhl الأكثر شعبية وانتشارا.

الفترة الأخيرة (الأربعينيات من القرن العشرين) من المرحلة الكهروميكانيكية من التطور VTتتميز بإنشاء عدد من أنظمة الترحيل وأنظمة التتابع الميكانيكية المعقدة مع التحكم في البرنامج، وتتميز بتعدد استخدامات الخوارزمية وقادرة على إجراء حسابات علمية وتقنية معقدة في الوضع التلقائي بسرعات أعلى من سرعة آلات الإضافة المدفوعة كهربائيًا . تم تنفيذ أكبر المشاريع في هذه الفترة في ألمانيا (K. Zuse) والولايات المتحدة الأمريكية (D. Atanasov، G. Aiken، D. Stieblitz). يمكن اعتبار هذه المشاريع بمثابة أسلاف مباشرة لأجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة.

النموذج التاليلم يكتمل Z-2 بسبب تجنيد زوزه في الجيش، والذي تم تسريحه منه بسبب اهتمام الإدارة العسكرية الألمانية بعمله. بدعم مالي من الإدارة العسكرية في زوزه في 1939-1941. قام بإنشاء نموذج Z-3، والذي كان أول كمبيوتر عالمي يتم التحكم فيه بواسطة البرنامج.

بعد الانتهاء من بناء Z-3 في عام 1941، شارك K. Zuse بشكل مكثف في القضايا حتى نهاية الحرب VT .

بعد الحرب، كان اتجاه عمل K. Zuse مرتبطًا بشكل أساسي بالبحث النظري في البرمجة والهندسة المعمارية VT.وهنا أعرب عن عدد من الأفكار التقدمية للغاية في عصره، بما في ذلك الخلوية هياكل الحوسبة، هيكل أوامر الكمبيوتر، البرمجة المتوازية، الخ.

في عام 1937، في الولايات المتحدة الأمريكية، بدأ J. Atanasov العمل على إنشاء جهاز كمبيوتر مصمم لحل عدد من المهام في الفيزياء الرياضية. لقد ابتكر وحصل على براءة اختراع الأول الدوائر الإلكترونيةمكونات الكمبيوتر، وبالتعاون مع K. Berry، بحلول عام 1942، تم بناء آلة ABC الإلكترونية، والتي أثرت على D. Mauchly من مدرسة Moore التقنية وعدد من أفكاره ساهمت بشكل كبير في تسريع إنشاء أول كمبيوتر ENIAC في عام 1945.

المرحلة الإلكترونية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

بحلول بداية الأربعينيات. القرن ال 20 تمتلك الإلكترونيات بالفعل المجموعة اللازمة من هذه العناصر. مع اختراع M. Bonch-Bruevich للمشغل في عام 1913 (مضخم متماثل إلكتروني ثنائي الأنبوب مع ردود فعل إيجابية يستخدم الصمام الثلاثي للأنبوب المفرغ الإلكتروني، الذي تم اختراعه في عام 1906، كمكون أساسي)، نشأت إمكانية حقيقية لإنشاء إلكترونية عالية السرعة VT .

يعتبر الكمبيوتر الأول هو آلة ENIAC (التكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر)، التي تم إنشاؤها في الولايات المتحدة الأمريكية في نهاية عام 1945. كان الهدف في البداية حل مشاكل المقذوفات، ثم تبين أن الآلة عالمية، أي. قادرة على حل المشاكل المختلفة. كان المستشار الرئيسي للمشروع هو D. Mauchly، وكان المصمم الرئيسي D. Eckert. في وقت لاحق تأليفهم التكنولوجيا الالكترونيةلأنه تم الطعن في تصميم جهاز كمبيوتر - في عام 1973، قضت المحكمة الفيدرالية الأمريكية بأن ماوكلي وإيكرت لم ينشئا جهاز كمبيوتر، لكنهما استعارا فكرته من ج. أتاناسوف، على الرغم من أن الأخير لم يقم ببناء نموذج عمل لجهاز الكمبيوتر الخاص به.

في EDVAC، تم تسجيل البرنامج إلكترونيًا في ذاكرة خاصة على أنابيب الزئبق (خطوط التأخير)، وتم إجراء الحسابات في بناء الجملة الثنائي، مما جعل من الممكن تقليل عدد المصابيح والعناصر الأخرى للدوائر الإلكترونية للماكينة بشكل كبير.

في نهاية عام 1944، شارك جون فون نيومان البالغ من العمر 41 عامًا، والذي كان يتمتع بسلطة كبيرة في هذا المجال في ذلك الوقت، في المشروع كمستشار علمي. العالم العلميكعالم رياضيات قدم مساهمات كبيرة في ميكانيكا الكم وابتكر النظرية الرياضية للألعاب. يرجع اهتمام فون نيومان بأجهزة الكمبيوتر جزئيًا إلى مشاركته المباشرة في مشروع مانهاتن لإنشاء القنبلة الذرية، حيث أثبت رياضيًا جدوى الطريقة المتفجرة لتفجير شحنة ذرية ذات كتلة حرجة، وكذلك العمل على إنشاء قنبلة هيدروجينية. والتي تتطلب حسابات معقدة للغاية. بعد معالجة المواد الخاصة بتطوير المشروع وتلخيصها بشكل إبداعي، أعد فون نيومان في يونيو 1945 التقرير العلمي النهائي المكون من 101 صفحة، والذي يحتوي على وصف ممتاز لكل من الآلة نفسها وقدراتها المنطقية. علاوة على ذلك، قدم فون نيومان، في تقرير يعتمد على تحليل قرارات التصميم، وكذلك أفكار أ. تورينج حول جهاز كمبيوتر عالمي رسمي (سمي لاحقًا بآلة تورينج)، لأول مرة التنظيم المنطقي للكمبيوتر بغض النظر عن مكوناته. قاعدة عنصرية، والتي مكنت من وضع أسس تصميم الكمبيوتر.

يحدد التقرير ويصف بالتفصيل خمسة مكونات أساسية للكمبيوتر العالمي ومبدأ عمله (هندسة فون نيومان):

وحدة المنطق الحسابي المركزي (ALU)؛
وحدة التحكم المركزية (CU)، المسؤولة عن عمل جميع المكونات الرئيسية للكمبيوتر؛
جهاز تخزين (جهاز تخزين)؛
نظام إدخال وإخراج المعلومات.

تم تبرير الحاجة إلى استخدام النظام الثنائي والتكنولوجيا الإلكترونية والترتيب التسلسلي للعمليات.

أصبحت مبادئ تنظيم الكمبيوتر التي اقترحها فون نيومان مقبولة بشكل عام.

حاسوب إدساك يمثل بداية مرحلة جديدة من التطور VT- الجيل الأول العالمي حاسوب.

أصبح تطور الميكانيكا في القرن السابع عشر شرطًا أساسيًا لإنشاء أجهزة وأدوات حاسوبية باستخدام المبدأ الميكانيكي للحسابات. تم بناء هذه الأجهزة على عناصر ميكانيكية وتوفير نقل تلقائي على أعلى مستوى. تم وصف أول آلة ميكانيكية ("ساعة العد") في رسائل إلى J. Kepler في عام 1623 بواسطة Wilhelm Schickard (وفي عصرنا تم تنفيذها في نسخة واحدة (pict056)) وكان الهدف منها إجراء أربع عمليات حسابية على أرقام مكونة من 6 بتات . تتكون آلة شيكارد من ثلاثة أجهزة مستقلة: جمع وضرب وتسجيل الأرقام. تم إجراء عملية الجمع عن طريق إدخال الإضافات بشكل تسلسلي باستخدام الأقراص، وتم إجراء الطرح عن طريق إدخال المطرح والمطروح بشكل تسلسلي. يتم عرض الأرقام المدخلة ونتيجة الجمع والطرح في نوافذ القراءة. تم استخدام فكرة الضرب الشبكي لإجراء عملية الضرب. أما الجزء الثالث، فقد استخدمت فيه الآلات لكتابة الأعداد التي لا يزيد طولها عن 6 أرقام. كان الرسم التخطيطي لآلة Schickard المستخدمة كلاسيكيًا - فقد تم استخدامه (أو تعديلاته) في معظم الآلات الحاسبة الميكانيكية اللاحقة حتى استبدال الأجزاء الميكانيكية بأجزاء كهرومغناطيسية. ومع ذلك، نظرا لعدم كفاية الشعبية، لم يكن لآلة شيكارد ومبادئ عملها تأثير كبير على مواصلة تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر، لكنها تفتح بحق عصر تكنولوجيا الحوسبة الميكانيكية. استخدمت آلة بليز باسكال (pict002) نظامًا أكثر تعقيدًا لحمل البتات عالية الترتيب، والذي نادرًا ما يستخدم في المستقبل؛ لكن نموذج العمل الأول للآلة (pict003)، الذي تم بناؤه عام 1642، ثم سلسلة من 50 آلة، ساهم في الشعبية الواسعة إلى حد ما للاختراع وتشكيل رأي عام حول إمكانية أتمتة العمل العقلي. تم الحفاظ على 8 أجهزة باسكال فقط حتى يومنا هذا، واحدة منها 10 بت. كانت آلة باسكال هي التي شكلت بداية المرحلة الميكانيكية لتطوير VT. تم إنشاء أول مقياس حسابي، يسمح بجميع العمليات الحسابية الأربع، بواسطة جوتفريد فيلهلم لايبنتز (pict004) نتيجة لسنوات عديدة من العمل. وكان ذروة هذا العمل هو مقياس حساب لايبنيز (pict005)، والذي يسمح باستخدام مضاعف 8 بت ومضاعف 9 بت للحصول على منتج 16 بت. بالمقارنة مع جهاز باسكال، تم إنشاء جهاز حاسوبي جديد بشكل أساسي يعمل على تسريع تنفيذ عمليات الضرب والقسمة بشكل كبير. إلا أن آلة الجمع التي ابتكرها لايبنتز لم تنتشر على نطاق واسع لسببين رئيسيين: عدم وجود طلب ثابت عليها، وعدم دقة التصميم التي تؤثر على مضاعفة الأعداد المحددة لها. أوائل القرن التاسع عشر (شبيهاً بالقرن السابق) يتميز بتطور مرافق الحوسبة في ثلاثة اتجاهات رئيسية: (1) إضافة (pict006) و(2) أجهزة الضرب، وكذلك (3) آلات الجمع، مع تطور آلات الإضافة أصبحت غالب. في عام 1881، نظم L. Thomas الإنتاج الضخم لآلات الإضافة في باريس. يعتمد تصميم آلة الإضافة الخاصة به على استخدام أسطوانة لايبنيز المتدرجة وكان بمثابة تطوير إضافي لآلة الإضافة لايبنيز، والتي تتميز بعدد من حلول التصميم المفيدة: شكل مناسب لإدخال الأرقام، ووجود نظام مضاد للقصور الذاتي جهاز، وآلية تخميد الأرقام، وما إلى ذلك. آلة الإضافة هذه كانت تسمى آلة توماس (pict053 .gif). كانت آلة الجمع الخاصة بتوماس تحتوي على سلسلة عيوب كبيرة، مما يحد من حجم إنتاجها التسلسلي؛ طوال القرن التاسع عشر. وبداية القرن العشرين. لقد خضعت لعدد من التحسينات في العديد من المجالات، مما سمح لها بالتنافس مع آلات الجمع الناشئة من نوع Ordner مع رافعة إدخال الأرقام وفقط في عام 1874 على يد V. Ordner (روسيا) لنموذجه الخاص لآلة الجمع. والتي كانت تعتمد على عجلة تروس Ordner مصممة خصيصًا (pict057 .jpg)، يمكن اعتبارها بداية الهندسة الرياضية. طوال فترة وجودها، تم تحسين آلة إضافة Ordner وإنتاجها في عدة إصدارات (pict051.gif)، وحصلت على عدد من الجوائز العالية، بما في ذلك الميدالية الذهبية في المعرض الدولي في باريس عام 1900. استمر النمو في إنتاج آلات إضافة Ordner في كل من الاتحاد السوفييتي وخارجه؛ منذ عام 1931، حصل على اسم Felix (pict054.jpg)، والذي بموجبه أصبح معروفًا لدى الأجيال الحالية من أجهزة الكمبيوتر المحلية. بعد عام 1945، تم إنشاء نماذج من آلات الإضافة ذات المدخلات الرئيسية (VK-1، pict055.jpg) والمحرك الكهربائي (VK-2) في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، وفي عام 1969، وصل إنتاج آلات الإضافة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية إلى الحد الأقصى (300 ألف الوحدات). من بين الأنواع الأخرى من آلات الإضافة التي تستخدم عددًا من الابتكارات الأساسية، تجدر الإشارة إلى آلات الإضافة التي صممها بافنوتي لفوفيتش تشيبيشيف (1882، روسيا) وج. هامان (1905، ألمانيا). في المرحلة الأولى، تم تنفيذ النقل المستمر للعشرات والانتقال التلقائي من رقم إلى رقم في عمليات الضرب. تم استخدام هذا الابتكار على نطاق واسع في الثلاثينيات من القرن العشرين. فيما يتعلق باستخدام محرك كهربائي وفي أجهزة الكمبيوتر ذات لوحة المفاتيح شبه الأوتوماتيكية والتلقائية. نفذت آلات الإضافة الخاصة بهامان فكرة بسيطة جدًا عن آلية التناسب، والتي تم استخدامها على نطاق واسع في المستقبل. في البداية، لم يكن لظهور أجهزة الكمبيوتر تأثير كبير جدًا على إنتاج واستخدام آلات الإضافة، ويرجع ذلك أساسًا إلى اختلاف أغراضها وانتشارها وتكلفتها. يحتل مكان خاص بين تطورات المرحلة الميكانيكية لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر عمل تشارلز باباج (pict007)، الذي يعتبر بحق مؤسس وأيديولوجي تكنولوجيا الكمبيوتر الحديثة. لذلك، ينبغي لنا أن نتناولها بمزيد من التفصيل إلى حد ما. من الطبيعي تمامًا أنه في إنجلترا في العشرينات والثلاثينات من القرن التاسع عشر، والتي كانت في طليعة الثورة الصناعية، كانت هناك جميع المتطلبات الأساسية لظهور مثل هذه المشاريع، والتي كان لها تأثير كبير على الفترة اللاحقة تطوير الهندسة الدقيقة. من بين أعمال باباج، هناك اتجاهان رئيسيان واضحان بوضوح: (1) الاختلاف و(2) أجهزة الكمبيوتر التحليلية. تم تطوير مشروع محرك الفرق (pict008a-c) في عشرينيات القرن العشرين وكان الهدف منه جدولة الدوال متعددة الحدود باستخدام طريقة الفرق المحدود. كان الدافع الرئيسي لهذا العمل هو الحاجة الملحة إلى جدولة الوظائف والتحقق من الجداول الرياضية الموجودة المليئة بالأخطاء. ومع ذلك، لم يكتمل هذا المشروع، وكان نشره فقط في عام 1834 هو الدافع للمخترعين السويديين شيتس (الأب والابن) لتنفيذ مثل هذه الآلة، التي تم الانتهاء منها في عام 1853، ومثل آلة باباج، تتألف من اثنين الأجزاء: الحوسبة والطباعة؛ لقد جعل من الممكن جدولة الوظائف ذات الاختلافات الثابتة من الدرجة الرابعة (أي. متعددة الحدود من الدرجة الرابعة) بدقة 15 منزلة عشرية، وطباعة أول 8 أرقام فقط. تم بيع الآلة لاحقًا في الولايات المتحدة الأمريكية وتم استخدامها لحساب الجداول الفلكية. من بين الآلات اللاحقة من نوع الفرق، يمكننا ملاحظة تطورات Wiberg (السويد، 1863)، J. Grant (الولايات المتحدة الأمريكية، 1876) وL. Comrie (إنجلترا، 1933). ومع ذلك، بعد ظهور أجهزة الكمبيوتر، اختفت الحاجة إلى آلات الفرق المتخصصة تمامًا. مصير مختلف تماماً كان ينتظر مشروع باباج الثاني – محركه التحليلي الذي استخدم مبدأ التحكم في البرنامج وكان سلفه أجهزة الكمبيوتر الحديثة. تم اقتراح هذا المشروع في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر، وفي عام 1843، كتبت آدا لوفلايس (pict009) أول برنامج معقد للغاية في العالم لحساب أرقام برنولي لآلة باباج. ويمكن اعتبار هذين الإنجازين رائعين باعتبارهما متقدمين على عصرهما بأكثر من قرن. لم يتم تنفيذ مشروع المحرك التحليلي، بل أصبح معروفًا على نطاق واسع جدًا، ونال إشادة كبيرة من عدد من العلماء، وفي مقدمتهم علماء الرياضيات. طور بابيدج العديد من الرسومات للآلة نفسها وصنع عددًا من كتلها. وحاول ابنه هنري تنفيذ المشروع، لكنه بقي بالكامل فقط على مستوى التصميم الأولي. نشأت فكرة المحرك التحليلي من باباج أثناء عمله على محرك الفرق، وظهر أول رسم تخطيطي لمثل هذه الآلة بالفعل في عام 1834. كان الهدف من المحرك التحليلي هو حساب أي خوارزمية (في مصطلحاتنا) وتم تصميمه ليكون ميكانيكية بحتة. بحلول ذلك الوقت (1831)، لم تكن المرحلات الكهروميكانيكية التي ظهرت موثوقة بما فيه الكفاية ورفضها باباج. إلا أنه اعتبر مسألة استخدام المحرك البخاري كمصدر للطاقة لتحريك آليات الآلة. في بداية عام 1836، كان لدى باباج بالفعل فكرة واضحة عن التصميم الأساسي للآلة، وفي عام 1837، في مقال بعنوان "حول الأداء الرياضي للآلة الحاسبة"، وصف مشروعه بشيء من التفصيل. ويتكون المحرك التحليلي من الأجزاء الأربعة الرئيسية التالية: (1) - وحدة تخزين البيانات الأولية والوسيطة والنتائج الحسابية. وكانت تتألف من مجموعة من التروس التي تحدد الأرقام مثل آلة الجمع. تم دمج العجلات في سجلات لتخزين البتات المتعددة أرقام عشرية. أطلق باباج على هذه الكتلة اسم المستودع [في المصطلحات الحديثة، هذه هي ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) للكمبيوتر] وحدد سعتها بأنها 1000 رقم عشري 50 بت (هذا حوالي 20 كيلو بايت!!!)؛ (2) - وحدة معالجة الأرقام من المستودع تسمى المطحنة (في المصطلحات الحديثة هي وحدة حسابية (AU)). قام بابيدج بتقدير أداء هذه الكتلة على النحو التالي: الجمع/الطرح - 1 ثانية؛ الضرب (رقمان 50 بت) والقسمة (رقم 100 بت على رقم 50 بت) - دقيقة واحدة؛ كان تنظيم الكتلة مشابهًا للكتلة الأولى؛ (3) - وحدة التحكم في تسلسل الحسابات [في المصطلحات الحديثة، هذا جهاز تحكم (CU)]؛ مصممة على أساس آليتي الجاكار الموضحتين أدناه؛ (4) - كتلة لإدخال البيانات الأولية وطباعة النتائج [في المصطلحات الحديثة، هذا هو جهاز الإدخال / الإخراج (IOU)]. بالنسبة لجهاز التحكم، اقترح Ch. Babidge آلية مشابهة لآلية نول الجاكار، باستخدام بطاقات تحكم مثقوبة خاصة (pict010). وفقا لفكرة باباج، يجب أن يتم التحكم من خلال زوج من آليات الجاكار مع مجموعة من البطاقات المثقوبة في كل منهما. يجب توصيل آلية واحدة تحتوي على بطاقات التشغيل بالتيار المتردد وتكوينها لإجراء العمليات الحسابية وفقًا لرموز البطاقة المثقوبة. والثاني هو إدارة نقل الأرقام من OP إلى الاتحاد الأفريقي والعودة. علاوة على ذلك، تم تجهيز جهاز التحكم بأجهزة تضمن الحركة العكسية للآليات اللازمة لتنظيم النقل المشروط للتحكم (الانتقال المشروط في الحسابات). وبالتالي، بمساعدة بطاقات الجاكار - النموذج الأولي للبطاقات المثقوبة الحديثة - كان من المقرر تنفيذها تحكم تلقائىعملية الحسابات الميكانيكية في آلة باباج. تم التخطيط لاستخدام البطاقات المثقوبة باعتبارها الطريقة الرئيسية لإخراج البيانات من المحرك التحليلي. إلى جانب هذا، كان على الآلة توفير مخرجات متوسطة و النتائج النهائيةعلى الورق في نسخة أو نسختين (حسب الطلب). وكجهاز آخر، تم التخطيط لاستخدام الراسمة التي توفر مخرجات الرسوم البيانية المنحنية بناءً على نتائج الحسابات. خطط باباج لإنشاء أجهزة لعرض النتائج على لوحات معدنية، وتخزين المعلومات - أقراص معدنية خاصة تدور على المحور؛ ويمكن اعتبار كلا النوعين من الوسائط بمثابة النماذج الأولية للبطاقات والأقراص الممغنطة الحديثة. استخدمت آلة باباج نظام الأعداد العشرية، لكنه أخذ في الاعتبار أيضًا أنظمة أخرى ذات قواعد 2-5 و100. لكن الحجم المتزايد للآلة أجبره على التخلي عن النظام الثنائي. عملية أساسيةكانت آلة AU الخاصة بـ Babidge عبارة عن عملية إضافة، المبدأ العامكان تنفيذه عبارة عن تعديل للمبدأ المستخدم في آلة الفرق، ولكن مع نقل العشرات من طرف إلى طرف. وتم تصميم العمليات الحسابية الأخرى على أساس الجمع. استكمال مراجعة قصيرةفي عمل باباج على المحرك التحليلي، يمكن للمرء أن يستشهد برأي N. Wiener (pict058.jpg): "كان لدى باباج أفكار حديثة بشكل مدهش حول أجهزة الكمبيوتر، لكن الوسائل التقنية المتاحة له تخلفت كثيرًا عن أفكاره". يؤدي تحليل أعمال Ch. Babag إلى استنتاج مفاده أنه على أساس الميكانيكا الدقيقة، من الممكن تنفيذ مشروع المحرك التحليلي، ولكن في ذلك الوقت لم تكن هناك شروط مسبقة جدية لذلك. لكي يعمل المحرك التحليلي، كان من الضروري وجود برنامج، المثال الأول منه كتبه آدا لوفلايس (1843) تحت إشراف باباج نفسه، الذي كانت تربطه علاقة إبداعية وثيقة جدًا بالأول. في عام 1842 م ايطاليتم نشر مقال بقلم L.F. مينيبريا حسب محرك باباج التحليلي، مترجم إلى اللغة الإنجليزيةوتولى أ.لوفليس المسؤولية. في أغسطس 1843، نُشرت ترجمة لمقال مينيبريا، ولكن مع ملاحظات المترجم، التي لم تكن أكبر بمقدار 2.5 مرة فقط من الحجم الأصلي، ولكنها أيضًا، في الواقع، وضعت أسس برمجة الكمبيوتر قبل قرن من بدء التطوير الفعلي هذا القسم الأساسي المعلوماتية الحاسوبية. الميزة الرئيسية لـ A. Lovelace ليست فقط إنشاء البرنامج الأول لآلة باباج، ولكن أيضًا وصف كامل ويمكن الوصول إليه للجهاز، بالإضافة إلى تحليل قدراته على حل مهام الحوسبة المختلفة. إلى جانب ذلك، تقوم لوفليس بتعميم أفكار Ch. Babage على نطاق واسع، وتقوم بنفسها بتصميم بعض مكونات الآلة واستكشاف استخدام نظام الأرقام الثنائية، كما تعبر أيضًا عن عدد من الأفكار التي أصبحت مستخدمة على نطاق واسع فقط في عصرنا. يمكن اعتبار النتيجة الرئيسية لعمل Ada Lovelace إنشاء أساسيات البرمجة للجميع أجهزة الكمبيوتر الرقميةالذي تم وضع علامة عليه المبرمجين الحديثينتخصيص اسمها ADA لواحدة من أقوى الشركات اللغات العالميةبرمجة. مما لا شك فيه، تأثر التطوير اللاحق لـ VT إلى حد ما بأعمال وأفكار C. Babage و A. Lovelace؛ وكانت هناك أيضًا محاولات لتنفيذ مشاريع محرك تحليلي مماثلة، ولكن لم يتم تطبيق أي منها على الإطلاق. ومع ذلك، لا يمكن المبالغة في تأثير هذه التطورات، والتي، في رأينا، يمكن تفسيرها ليس فقط من خلال الافتقار إلى المتطلبات الأساسية (الحاجة الاجتماعية، ومستوى التكنولوجيا، وما إلى ذلك)، ولكن أيضًا من خلال حقيقة غياب آلات العمل في الواقع. بعد كل شيء، فإن التنفيذ المحدد لمشروع معين في مجال التكنولوجيا هو الذي يسمح لنا بتقييم حاجته بشكل مناسب وتكثيف تطويره الإضافي. وإلا فحتى ما هو مطلوب فيه الوقت المعطىالجهاز لم يتم تنفيذه على الأقل في النماذج الأولية، قد ينتظر وقتا طويلا حتى يتم تنفيذه عمليا، أو حتى لا يتم تنفيذه على الإطلاق باعتباره عفا عليه الزمن من الناحية الأخلاقية. تاريخ العلوم والتكنولوجيا يعرف الكثير أمثلة مماثلةومثال مشروع المحرك التحليلي لباباج هو أحد الأمثلة على ذلك. 1.3. المرحلة الكهروميكانيكيةتطور تكنولوجيا الكمبيوتر كانت المرحلة الكهروميكانيكية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر هي الأقل طولاً وتغطي حوالي 60 عامًا فقط - بدءًا من أول جهاز جدولة بواسطة هيرمان هوليريث (pict048.gif، 1887) إلى أول كمبيوتر ENIAC (1945). كانت المتطلبات الأساسية لإنشاء المشاريع في هذه المرحلة هي الحاجة إلى إجراء حسابات جماعية (الاقتصاد والإحصاء والإدارة والتخطيط، وما إلى ذلك) وتطوير الهندسة الكهربائية التطبيقية (المحرك الكهربائي والمرحلات الكهروميكانيكية)، مما جعل من الممكن لإنشاء أجهزة الحوسبة الكهروميكانيكية. إذا عدنا إلى المراحل السابقة من تطور VT، يمكننا أن نرى أن كل مرحلة تتميز بالخلق الوسائل التقنيةنوع جديد، مع المزيد أداء عاليو اكثر نطاق واسعالتطبيقات من المراحل السابقة. كان النوع الكلاسيكي للوسائل في المرحلة الكهروميكانيكية عبارة عن مجمع عد وتحليل مصمم لمعالجة المعلومات الموجودة على وسائط البطاقة المثقوبة. تم إنشاء أول مجمع للعد والتحليل في الولايات المتحدة الأمريكية بواسطة G. Hollerith في عام 1887 ويتكون من آلة ثقب يدوية وآلة فرز وجهاز جدولة (pict011). باستخدام أفكار جاكار وباباج (أو إعادة اكتشافهما)، قام جي هوليرث بدور الناقل المعلوماتاستخدم البطاقات المثقبة (pict010) (على الرغم من أنه اعتبر أيضًا خيار الشريط المثقوب) ؛ جميع المكونات الأخرى للمجمع كانت أصلية. كان الغرض الرئيسي من المجمع هو المعالجة الإحصائية للبطاقات المثقوبة. استخدمت النماذج الأولى للمجمع (pict059.gif) الفرز اليدوي للبطاقات المثقوبة (تم استبدالها ببطاقات كهربائية في عام 1890)، وتم إنشاء جهاز الجدولة على أساس المرحلات الكهروميكانيكية البسيطة. تم إجراء الاختبار الأول للمجمع في عام 1887 في بالتيمور (الولايات المتحدة الأمريكية) عند تجميع جداول وفيات السكان، في حين تم إجراء الاختبارات الرئيسية للمجمع المعدل بالفعل في عام 1889 باستخدام مثال معالجة نتائج التعداد في أربع مناطق في سانت لويس. (الولايات المتحدة الأمريكية). كانت الاختبارات الرئيسية ناجحة للغاية، وسرعان ما اكتسب جدول هوليريث الاعتراف الدولي، حيث تم استخدامه في التعدادات السكانية في روسيا (1897)، والولايات المتحدة الأمريكية والنمسا والمجر (1890) وكندا (1891). في عام 1897، قام هوليريث بتنظيم شركة Tabilatipg Machine Company لإنتاج أجهزة الجدولة والمعدات ذات الصلة. كانت الشركة ناجحة، ولكن في عام 1911 تقاعد هوليريث من نشاط ريادة الأعمال وباع شركته (وبقي مستشارًا هناك حتى عام 1921)، والتي في عام 1924، اندمجت مع ثلاث شركات أخرى، وحصلت على اسم IBM (شركة International Business Machines Corporation)، المعروفة الآن على نطاق واسع باعتبارها واحدة من الشركات الرائدة بين شركات الكمبيوتر في العالم. في بداية القرن العشرين. تستخدم مجمعات هوليريث على نطاق واسع في السكك الحديدية الأمريكية (معالجة تقارير النقل)، في الشركات التجارية الكبيرة (الحفاظ على إحصاءات التجارة)، في الصناعة (التقارير، العناصر محاسبةإلخ)، في شركات التأمين، وما إلى ذلك. نظرًا لفعالية الاستخدام الواسع النطاق لأدوات الجدولة، خصص الكونجرس الأمريكي في 1905-1906 التمويل لمزيد من التطوير والإنتاج. منخرطًا باستمرار في تحسين أجهزة الجدولة والأجهزة ذات الصلة، بدأ G. Hollerith في عام 1923 في تطوير نموذج، كانت سماته الرئيسية قريبة من أجهزة الجدولة التي كانت تستخدم على نطاق واسع في منتصف القرن العشرين. ومع ذلك، ظل هذا العمل غير مكتمل بسبب وفاته عام 1929. يتم تحديد أهمية عمل G. Hollerith في تطوير VT من خلال عاملين رئيسيين. أولا، أصبح مؤسس اتجاه جديد في تكنولوجيا الكمبيوتر - العد والتثقيب (الحساب والتحليل)، والذي يتمثل في استخدام أجهزة الجدولة والمعدات المصاحبة لأداء مجموعة واسعة من الحسابات الاقتصادية والعلمية والتقنية. على أساس هذا الكمبيوتر، يتم إنشاء محطات الحوسبة الحاسوبية لمعالجة المعلومات الآلية، والتي كانت بمثابة النموذج الأولي لمراكز الكمبيوتر الحديثة (CCs). في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين، أصبح استخدام تكنولوجيا العد والثقب عاملاً رائدًا في تطوير VT؛ فقط ظهور أجهزة الكمبيوتر حد من استخدامه. ثانيًا، حتى بعد التوقف عن استخدام أجهزة الجدولة، يظل حامل المعلومات الرئيسي (الإدخال/الإخراج) للكمبيوتر عبارة عن بطاقة مثقوبة، ويتم استخدام أجهزة البطاقة المثقوبة (على سبيل المثال، المثاقب) التي اقترحتها Hollerith كأجهزة طرفية. حتى اليوم الاستخدام عدد كبيرإن تطوير أجهزة الإدخال والإخراج المختلفة لم يلغي تمامًا استخدام تقنية البطاقة المثقوبة. بادئ ذي بدء، ينطبق هذا على أجهزة الكمبيوتر الكبيرة والعملاقة. وبالتالي، فإن تقنية البطاقة المثقوبة لمعالجة المعلومات باستخدام VT، التي اقترحها باباج لأول مرة ونفذها هوليريث، لم يتم تقديمها بعد إلى متحف تاريخ تكنولوجيا الكمبيوتر. في إطار المرحلة الكهروميكانيكية لتطوير VT، من المستحسن أن نذكر العمل على إنشاء أجهزة الحوسبة التناظرية الميكانيكية. يعود تاريخ الأجهزة الميكانيكية التناظرية إلى العصور القديمة، حيث كان ذلك في عام 3800 قبل الميلاد. في بابل استخدموا آلية بسيطة للتجميع الخرائط الجغرافية. الى الاخرين جهاز ميكانيكي النوع التناظرييمكن أن يسمى الإسطرلاب - جهاز لإجراء الملاحظات والحسابات الفلكية المختلفة، المستخدمة حتى قبل الميلاد. تتميز الفترة الأخيرة (الأربعينيات من القرن العشرين) من المرحلة الكهروميكانيكية لتطوير VT بإنشاء عدد من أنظمة الترحيل والميكانيكية المعقدة مع التحكم في البرنامج، والتي تتميز بتعدد استخدامات الخوارزمية وقادرة على أداء عمليات علمية وتقنية معقدة الحسابات في الوضع التلقائي بسرعات أعلى من سرعة تشغيل آلات الإضافة التي تعمل بالكهرباء. تم تنفيذ أكبر المشاريع في هذه الفترة في ألمانيا (K. Zuse) والولايات المتحدة الأمريكية (D. Atanasov، G. Aiken، D. Stieblitz). يمكن اعتبار هذه المشاريع بمثابة أسلاف مباشرة لأجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة. كان Konrad Zuse (K. Zuse) رائدًا في إنشاء جهاز كمبيوتر عالمي مع التحكم في البرنامج وتخزين المعلومات في جهاز تخزين (ذاكرة). ومع ذلك، فإن نموذجه الأول Z-1 (pict012a، pict012b)، الذي يمثل بداية سلسلة Z-car، كان أدنى من الناحية الأيديولوجية من تصميم باباج - فهو لم ينص على النقل المشروط للسيطرة. كانت آلة Z-1 ميكانيكية، ولها ذاكرة ميكانيكية بسعة 16 رقمًا (24 بت لكل منها) وتم التحكم فيها بواسطة برنامج على شريط مثقوب (من فيلم مستعمل)؛ تم تنفيذ العمل في النظام الثنائيالحساب تم الانتهاء من العمل على Z-1 في عام 1938، ولكن تبين أن الآلة غير موثوقة، وقرر K. Zuse التخلي عن العناصر الميكانيكية، واستبدالها بمرحلات كهروميكانيكية مع الحفاظ على الذاكرة الميكانيكية التي كرسها للتطوير. اهتمام كبير. النموذج التالي، Z-2، لم يكتمل بسبب تجنيد زوزه في الجيش، والذي تم تسريحه منه بسبب اهتمام وزارة الحرب الألمانية بعمله. بدعم مالي من إدارة حرب زوز في 1939-1941. قام بإنشاء نموذج Z-3 (pict013)، والذي كان أول كمبيوتر عالمي يتم التحكم فيه بواسطة البرنامج. دعونا نلقي نظرة سريعة على خصائصه الرئيسية. نفذت آلة Z-3 9 أوامر حسابية أحادية البث: الجمع والطرح والقسمة والجذر التربيعي والضرب في 1/2 و2 و10 و1/10 و1 (تنفيذ الدائرة)، وكان البرنامج موجودًا على شريط مثقوب ذو 8 قنوات (شريط سينمائي). الآلة نفسها كانت عبارة عن مرحل بحت، بما في ذلك ذاكرة بسعة 64 رقمًا (22 بت لكل منها)، وتحتوي على 2600 مرحل. ومع ذلك، لم يكن لدى هذا النموذج أيضًا أوامر انتقال مشروطة، مما لم يسمح له بحل المشكلات المعقدة باستخدام الخوارزميات المتفرعة. بعد الانتهاء من آلة Z-3 في عام 1941، عمل K. Zuse حتى نهاية الحرب بشكل مكثف على قضايا VT في الاتجاهات الرئيسية التالية. يرتبط الاتجاه الأول بإنشاء طراز Z-4 (pict014a، pict014b)، والذي يختلف عن Z-3 بسعة بت أعلى (32 بت)، والتخزين الميكانيكي وتحسين معين في التصميم (ولكن رقم حلول مثيرة للاهتماملم يتم تنفيذه مطلقًا)، وبحلول الوقت الذي انتهت فيه الحرب، كانت Z-4 على وشك الاكتمال. بعد الحرب، أكمل Zuse العمل على طراز Z-4، والذي تم تشغيله بنجاح حتى عام 1955. ويرتبط الاتجاه الثاني لعمل K. Zuse بإنشاء VT خاص لحل المشكلات التكنولوجية المرتبطة بإنتاج سلاح انتقامي V-1. يرتبط الاتجاه الثالث لعمل K. Zuse بالبحث النظري حول برمجة وهندسة تكنولوجيا الكمبيوتر. أخيرًا، ارتبط الاتجاه الرابع باستخدام الإلكترونيات في VT، ولكن لعدد من الأسباب لم يتلق تطورًا كبيرًا. وهكذا تطورت أعمال زوزه الرئيسية في نفس الاتجاهات كما في الولايات المتحدة، ولكن على نطاق أكثر تواضعًا. يجب اعتبار آخر مشروع كبير لكمبيوتر الترحيل هو كمبيوتر الترحيل (RVM-1)، الذي تم بناؤه عام 1957 في الاتحاد السوفييتي وتم تشغيله حتى نهاية عام 1964 بشكل أساسي لحل المشكلات الاقتصادية. على سبيل المثال، تم استخدامه لإعادة حساب أسعار السلع فيما يتعلق بالإصلاح النقدي لعام 1961. إن إنشاء نموذج RVM-1، على الرغم من أنه كان متأخرا للغاية، إلا أن مشروعه كان ناجحا للغاية ويبدو لنا أنه تاج التطوير من التتابع VT. كان RVM-1 منافسًا تمامًا لأجهزة الكمبيوتر في ذلك الوقت في عدد من المهام، وكان موثوقًا للغاية وكان أدائه على مستوى أجهزة الكمبيوتر الصغيرة الأولى.

تاريخ تطور تكنولوجيا الحاسوب 3

المرحلة اليدوية لتطوير الحوسبة 3

المرحلة الميكانيكية لتطوير تكنولوجيا الحوسبة 4

المرحلة الكهروميكانيكية لتطور تكنولوجيا الكمبيوتر 6

المرحلة الإلكترونية لتطور تكنولوجيا الحاسوب 7

تصنيف الكمبيوتر 9

تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب مبدأ التشغيل 9

تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب مراحل الإنشاء 10

تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب الغرض 10

تصنيف أجهزة الكمبيوتر حسب الحجم والوظيفة 10

معمارية الحاسوب 13

الرسوم البيانية والمبادئ الأساسية لبناء الكمبيوتر 14

تكوين وحدة النظام 16

التكوين والخصائص المعالج المركزي 18

أجهزة ذاكرة الكمبيوتر 19

أجهزة الإدخال والإخراج 22

شبكات الحاسوب 28

الخصائص الرئيسية والتصنيف شبكات الحاسب 29

طبولوجيا الشبكة 31

نموذج العلاقة الأنظمة المفتوحة 33

معدات الشبكات 35

أنواع برمجةالكمبيوتر 38

المفاهيم الأساسية لمنطق الجبر 41

المفاهيم والتعاريف الأساسية لعلم الحاسوب 42

المعلومات والرسائل والإشارات والبيانات. خصائص المعلومات 42

عمليات وتقنيات المعلومات 45

مفهوم كمية المعلومات47

تكنولوجيا معالجة المعلومات 49

تكنولوجيا المعالجة معلومات نصية 49

تكنولوجيا المعالجة المعلومات الرسومية 51

تكنولوجيا المعالجة معلومات رقمية 53

تكنولوجيا تخزين المعلومات والبحث عنها وفرزها. قواعد البيانات 56

قواعد البيانات الجدولية 56

قواعد البيانات الهرمية57

قواعد البيانات العلائقية58

نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) 61

الخوارزمية والبرمجة63

الخوارزمية وخصائصها63

لغات البرمجة 65

قصة قصيرةوتصنيف لغات البرمجة66

العناصر الأساسية لغة خوارزمية 69

أنظمة البرمجة الآلية 72

النمذجة وإضفاء الطابع الرسمي 72

أنظمة التشغيل و هيكل الملفالقرص 77

مفهوم نظام التشغيل . أنواع أنظمة التشغيل 77

هيكل ملف القرص 80

منظمة حماية الحاسوبوحماية المعلومات 82

تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

تتعلق الخطوات الأولى لأتمتة العمل العقلي على وجه التحديد بالنشاط الحسابي للشخص الذي بدأ بالفعل في المراحل المبكرة من حضارته في استخدام وسائل الحساب الآلي. التصنيف التالي مثير للاهتمام، حيث يمكن ربط المراحل الرئيسية لتطور VT بالمقياس الزمني التالي:

صناعة يدوية - منذ العصور القديمة قبل الميلاد.

ميكانيكية - من منتصف القرن السابع عشر الميلادي.

الكهروميكانيكية - منذ التسعينيات من القرن التاسع عشر

إلكتروني - منذ الأربعينيات من القرن العشرين

في الوقت نفسه، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الأدوات التي أثبتت جدواها من جميع المراحل الأربع لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر لا تزال تستخدم من قبل البشر لأتمتة أنواع مختلفة من الحسابات.

المرحلة اليدوية لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر

بدأت الفترة اليدوية لأتمتة الكمبيوتر في فجر الحضارة الإنسانية، وكانت تعتمد على استخدام أجزاء مختلفة من الجسم، وفي المقام الأول أصابع اليدين والقدمين.

كان العد بمساعدة تجميع الأشياء وإعادة ترتيبها هو سلف العد على المعداد - وهو جهاز العد الأكثر تطوراً في العصور القديمة والذي بقي حتى يومنا هذا في شكل أنواع مختلفة من الحسابات.

كان المعداد أول جهاز حسابي تم تطويره في تاريخ البشرية، وكان الاختلاف الرئيسي عنه عن طرق الحساب السابقة هو إجراء العمليات الحسابية بالأرقام.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

مؤسسة تعليمية غير حكومية

"معهد الإدارة العامة والقانون والتقنيات المبتكرة"

امتحان

في الانضباط تكنولوجيا المعلومات في الإدارة

مراحل تطوير المعدات الحاسوبية

مقدمة

1.المرحلة اليدوية لتطور تكنولوجيا الكمبيوتر

2. المرحلة الميكانيكية لتطور تكنولوجيا الكمبيوتر

3. المرحلة الكهروميكانيكية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

4. المرحلة الإلكترونية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

مقدمة

قضايا المعلوماتية الحاسوبية لها أهمية خاصة في السنوات الاخيرةفيما يتعلق ب استخدام شائعشبكات المعلومات والحاسوب العالمية وأشهرها شبكة الإنترنت. توفر تكنولوجيا معلومات الشبكة الوصول إلى نطاق واسع جدًا، أولاً وقبل كل شيء، مصادر المعلوماتالموجود في الكمبيوتر فئات مختلفةوالأنواع في جميع أنحاء العالم المتصلة بالشبكة لا يمكن التقليل من تأثير مثل هذا "الانفجار" المعلوماتي، لأنه لا يغير بشكل كبير فقط بيئة المعلوماتالمجتمع ككل، ولكن أيضًا نظرته للعالم، وصولاً إلى الفرد.

في المتوسط، البشرية ليست مستعدة تماما لمثل هذا التطور للأحداث، وأصبحت عواقب ذلك ملحوظة بشكل متزايد. وينبغي إجراء أعمال بحثية مكثفة في هذا الاتجاه، بمشاركة متخصصين من مجموعة متنوعة من التخصصات، بما في ذلك علماء الأحياء والأطباء وعلماء النفس والفلاسفة والمحامين، وما إلى ذلك. إن الإنسانية لا تفهم تمامًا أهمية وخطورة ذلك في نفس الوقت. المعلومات بالمعنى الكامل لفهمها. إن الاستخدام غير المدروس للمعلومات يمكن أن يكون له عواقب أكثر خطورة من الطاقة النووية والحرارية النووية، وكذلك الهندسة الوراثية.

أكثر ملاءمة هنا من أي مكان آخر مبدأ مهم- المعرفة تفترض القدرة على استخدامها بحكمة.

ولهذا السبب من الضروري معرفة تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر و تقنيات المعلومات.

تكنولوجيا المعلومات الحاسوبية

1. المرحلة اليدوية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

الفترة اليدويةبدأت أتمتة الحوسبة في فجر الحضارة الإنسانية واعتمدت على استخدام أجزاء الجسم، وفي المقام الأول أصابع اليدين والقدمين. حتى أن عددًا من علماء الرياضيات المشهورين في العصور الوسطى أوصوا بحساب الأصابع كأداة مساعدة، مما يسمح بذلك تمامًا أنظمة فعالةالحسابات تم تسجيل نتائج الحسابات طرق مختلفة: صنع الشقوق، وعد العصي، والعقد، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، كان حساب العقدة متطورًا للغاية بين شعوب أمريكا ما قبل كولومبوس. علاوة على ذلك، كان نظام العقيدات بمثابة نوع من السجلات والسجلات، وجود بنية معقدة إلى حد ما. ومع ذلك، فإن استخدامه يتطلب تدريبًا جيدًا للذاكرة. كان العد بمساعدة تجميع الأشياء وإعادة ترتيبها هو سلف العد على المعداد - وهو جهاز العد الأكثر تطوراً في العصور القديمة والذي بقي حتى يومنا هذا في شكل أنواع مختلفة من الحسابات.

كان المعداد أول جهاز حسابي تم تطويره في تاريخ البشرية، وكان الاختلاف الرئيسي عنه عن طرق الحساب السابقة هو إجراء العمليات الحسابية بالأرقام. وبالتالي، فإن استخدام المعداد يفترض بالفعل وجود بعض أنظمة الأعداد الموضعية، على سبيل المثال، النظام العشري، الثلاثي، الخماسي، إلخ.

ومع ذلك، في العمل العملي، فإن استخدام الجداول اللوغاريتمية له عدد من المضايقات، لذلك J. Napier كطريقة بديلة

اقترحوا عصي عد خاصة (سميت فيما بعد بعصي نابير)، والتي مكنت من إجراء عمليات الضرب والقسمة مباشرة على الأعداد الأصلية. اعتمد نابير في هذه الطريقة على طريقة الضرب الشبكي.

كان للوغاريتمات التي قدمها ج. نابير تأثير ثوري على جميع التطورات اللاحقة في الحساب، والتي تم تسهيلها إلى حد كبير من خلال ظهور عدد من الجداول اللوغاريتمية المحسوبة بواسطة نابير نفسه وعدد من الآلات الحاسبة الأخرى المعروفة في ذلك الوقت (إتش بريجز). ، I. Keppler، E. Vingait، A. Vlah). تعتمد فكرة اللوغاريتمات في التفسير الجبري على مقارنة نوعين من التسلسلات: الحسابية والهندسية. ومن المعروف أن أي رقم في. تسلسل حسابيهو لوغاريتم الرقم المقابل في التسلسل الهندسي لقاعدة ما.

كانت اللوغاريتمات بمثابة الأساس لإنشاء أداة حوسبة رائعة - قاعدة الشريحة، التي خدمت المهندسين والفنيين في جميع أنحاء العالم لأكثر من 360 عامًا. يعتبر النموذج الأولي لقاعدة الشريحة الحديثة هو المقياس اللوغاريتمي لـ E. Gunther، الذي استخدمه W. Oughtred وR. Delamaine عند إنشاء قواعد الشريحة الأولى. ومن خلال جهود عدد من الباحثين، تم تحسين القاعدة المنزلقة باستمرار، ويرجع المظهر الأقرب إلى الحديثة إلى الضابط الفرنسي أ. مانهايم البالغ من العمر 19 عامًا. السماح بإجراء العمليات الحسابية بدقة 2-4 في الأعداد العشريةلا تزال المسطرة المنزلقة والمعداد تخدم الأشخاص بشكل منتظم في أنواع مختلفة من الحسابات، كونها تاج أدوات الحوسبة في المرحلة اليدوية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر.

2. المرحلة الميكانيكية لتطور تكنولوجيا الكمبيوتر

تطور الميكانيكا في القرن السابع عشر. أصبح شرطا أساسيا لإنشاء أجهزة وأدوات الحوسبة باستخدام مبدأ الحساب الميكانيكي. تم بناء هذه الأجهزة على عناصر ميكانيكية وتوفير نقل تلقائي على أعلى مستوى. تم وصف أول آلة ميكانيكية في عام 1623 بواسطة دبليو. شيكارد، وتم تنفيذها في نسخة واحدة وتهدف إلى إجراء أربع عمليات حسابية على أرقام مكونة من 6 بتات. تتكون آلة شيكارد من ثلاثة أجهزة مستقلة: جهاز إضافة، ومضاعف، ومسجل أرقام تم إجراء عملية الإضافة عن طريق إدخال الإضافات بشكل تسلسلي باستخدام أقراص الاتصال، والطرح - عن طريق الإدخال المتسلسل للمطرح والمطروح. يتم عرض الأرقام المدخلة ونتيجة الجمع والطرح في نوافذ القراءة. لإجراء عملية الضرب، تم استخدام فكرة الضرب الشبكي التي تمت مناقشتها أعلاه. أما الجزء الثالث من الآلة فقد استخدم لكتابة أرقام أطول من 6 أرقام.

ب. استخدمت آلة باسكال مخططًا أكثر تعقيدًا لنقل البتات عالية الترتيب، والذي نادرًا ما يستخدم في المستقبل؛ لكن أول نموذج عمل للآلة، تم بناؤه عام 1642، ثم سلسلة من 50 آلة ساهمت في الشعبية الواسعة إلى حد ما للاختراع وتشكيل رأي عام حول إمكانية أتمتة العمل العقلي. تم الحفاظ على 8 أجهزة باسكال فقط حتى يومنا هذا، واحدة منها 10 بت. لقد كانت آلة باسكال هي التي شكلت بداية المرحلة الميكانيكية في تطور تكنولوجيا الكمبيوتر. في القرنين السابع عشر والثامن عشر، تم تقديم مجموعة كاملة من الأنواع والتصميمات المختلفة لأجهزة الإضافة وآلات الإضافة، حتى القرن التاسع عشر؛ لم يحدد الحجم المتزايد لأعمال الحوسبة الطلب المستدام على أجهزة الحساب الميكانيكية ولم يساهم في إنتاجها بكميات كبيرة على أساس تجاري.

في بداية عام 1836، كان لدى باباج بالفعل فكرة واضحة عن التصميم الأساسي للآلة، وفي عام 1837 وصف مشروعه بشيء من التفصيل. ويتكون المحرك التحليلي من الأجزاء الأربعة الرئيسية التالية: (1) وحدة تخزين البيانات الأولية والوسيطة ونتائج الحساب. وكانت تتألف من مجموعة من التروس التي تحدد الأرقام مثل آلة الجمع. تم دمج العجلات في سجلات لتخزين الأرقام العشرية متعددة الأرقام. أطلق باباج على هذه الكتلة اسم المستودع [في المصطلحات الحديثة هو كذلك كبش COMPUTER] وحددت سعته لتكون 1000 رقم عشري 50 بت؛ (2) وحدة معالجة الأرقام من المستودع، تسمى المطحنة [في المصطلحات الحديثة، هذه وحدة حسابية (AU)]. قام بابيدج بتقييم أداء هذه الكتلة على النحو التالي: الجمع/الطرح - 1 ثانية؛ الضرب (رقمين كل منهما 50 بت) والقسمة (رقم 100 بت على رقم 50 بت) - دقيقة واحدة؛ كان تنظيم الكتلة مشابهًا للكتلة الأولى؛ (3) وحدة التحكم في تسلسل الحساب [في المصطلحات الحديثة، هذا هو جهاز التحكم (CU)]؛

تم تصميمه على أساس اثنين: آليات الجاكار الموضحة أدناه؛ (4) كتلة لإدخال البيانات الأولية وطباعة النتائج (في المصطلحات الحديثة، هذا هو جهاز الإدخال / الإخراج (IOU)].

لكي يعمل المحرك التحليلي، كان من الضروري وجود برنامج، المثال الأول له كتب بواسطة Ada Lovelace (1843). في عام 1842، نُشر مقال بقلم L. F. باللغة الإيطالية. Menabrea على محرك باباج التحليلي الذي ترجمه إلى الإنجليزية أ.لوفليس. في أغسطس 1843، نُشرت ترجمة لمقال مينيبريا، ولكن مع ملاحظات المترجم، التي لم يكن حجمها أكبر بمقدار 2.5 مرة فقط من النص الأصلي، ولكنها أيضًا، في الواقع، وضعت أسس برمجة الكمبيوتر قبل قرن من التطوير الفعلي لـ بدأ هذا القسم الأساسي من علوم الكمبيوتر.

3. المرحلة الكهروميكانيكية في تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

كانت المرحلة الكهروميكانيكية في تطور تكنولوجيا الكمبيوتر هي الأقصر وتغطي حوالي 60 عامًا فقط - من أول جهاز جدولة لـ G. Hollerith (1887) إلى أول كمبيوتر ENIAC (1945). كانت المتطلبات الأساسية لإنشاء المشاريع في هذه المرحلة الحاجة إلى إجراء حسابات جماعية (الاقتصاد والإحصاء والتحكم والتخطيط، وما إلى ذلك)، وكذلك تطوير الهندسة الكهربائية التطبيقية (المحرك الكهربائي والمرحلات الكهروميكانيكية)، مما جعل من الممكن إنشاء أجهزة حوسبة كهروميكانيكية. وإذا عدنا إلى المراحل السابقة من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر، يمكننا أن نرى أن كل مرحلة تتميز بإنشاء نوع جديد من الوسائل التقنية ذات إنتاجية أعلى ونطاق تطبيق أوسع من المراحل السابقة. كان النوع الكلاسيكي من وسائل المرحلة الكهروميكانيكية عبارة عن مجمع عد وتحليل مصمم لمعالجة المعلومات الموجودة على وسائط البطاقة المثقوبة.

تم إنشاء أول مجمع للعد والتحليل في الولايات المتحدة الأمريكية على يد ج. هوليرث في عام 1887، ويتكون من أداة ثقب يدوية لآلة فرز وجهاز جدولة. وباستخدام أفكار جاكار وباباج (أو إعادة اكتشافهما)، استخدم ج. هوليرث البطاقات المثقوبة. بصفته ناقل معلومات (على الرغم من أنه اعتبر أيضًا نسخة مثقوبة)، كانت جميع المكونات الأخرى للمجمع أصلية. كان الغرض الرئيسي من المجمع هو المعالجة الإحصائية للبطاقات المثقوبة. استخدمت النماذج الأولى للمجمع الفرز اليدوي للبطاقات المثقوبة (في عام 1890، تم استبدالها بأخرى كهربائية)، وتم إنشاء جهاز الجدولة على أساس المرحلات الكهروميكانيكية البسيطة.

تم إجراء أول اختبار للمجمع في عام 1887 في بالتيمور (الولايات المتحدة الأمريكية) عند تجميع جداول الوفيات للسكان، في حين تم إجراء الاختبارات الرئيسية للمجمع المعدل بالفعل في عام 1889 باستخدام المثال

معالجة نتائج التعداد السكاني في أربع مناطق في سانت لويس (الولايات المتحدة الأمريكية). وكانت الاختبارات الرئيسية ناجحة للغاية، وسرعان ما اكتسب جدول هوليريث اعترافًا دوليًا، حيث تم استخدامه في التعدادات السكانية في روسيا (1897) والولايات المتحدة الأمريكية والنمسا والمجر (1890). وكندا (1891)

في عام 1937، في الولايات المتحدة الأمريكية، بدأ J. Atanasov العمل على إنشاء جهاز كمبيوتر مصمم لحل عدد من المهام في الفيزياء الرياضية. قام بإنشاء الدوائر الإلكترونية الأولى لمكونات الكمبيوتر وحصل على براءة اختراعها، ومع K. Berry، بحلول عام 1942، تم بناء آلة إلكترونية ABC (كمبيوتر Atanasoff-Berry)، تتكون من تيار متردد على 300 أنبوب مفرغ وتؤدي عمليات الجمع والطرح فقط. . وتم استخدام 300 مصباح آخر لتنفيذ دوائر التحكم المختلفة واستعادة الذاكرة. تتكون ذاكرة الآلة نفسها من عدد كبير من المكثفات المثبتة على أسطوانتين دوارتين بسعة إجمالية تبلغ 60 رقمًا بطول 50 بت.

نفذ نموذج الكمبيوتر ICE عددًا من الميزات التي كان لها تأثير كبير على الحلول الهندسية لمعدات VT اللاحقة. كانت هي ونموذجها الأولي عام 1939 أول آلات خاصة.

4. المرحلة الإلكترونية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر

نظرًا لطبيعته الفيزيائية والتقنية، لم يسمح التتابع VT بزيادة كبيرة في سرعة العمليات الحسابية، مما يتطلب الانتقال إلى العناصر الإلكترونية عالية السرعة الخالية من القصور الذاتي. بحلول بداية الأربعينيات. تحتوي الإلكترونيات 20 فولت بالفعل على مجموعة العناصر الضرورية. مع اختراع M. Bonch-Bruevich للمشغل في عام 1913 (المرحل الإلكتروني عبارة عن مضخم متماثل ثنائي الأنبوب مع ردود فعل إيجابية، باستخدام أنبوب فراغ إلكتروني ثلاثي الصمام، تم اختراعه في عام 1906، كمكون أساسي)، نشأت إمكانية حقيقية وإنشاء VT إلكتروني عالي السرعة؛ أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية.

شكلت أجهزة الكمبيوتر اتجاهًا جديدًا في تكنولوجيا الكمبيوتر، والتي يتم تطويرها بشكل مكثف ويتم تطويرها حاليًا في اتجاهات مختلفة.

يمكن اعتبار أول جهاز كمبيوتر (وإن كان متخصصًا مصممًا لفك التشفير) هو آلة Colossus الإنجليزية التي تم إنشاؤها عام 1943 بمشاركة A. Turing. تحتوي الآلة على حوالي 2000 أنبوب مفرغ، وكانت ذات سرعة عالية إلى حد ما، ولكنها كانت متخصصة للغاية. لذلك، يعتبر الكمبيوتر الأول هو آلة ENIAC (التكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر)، التي تم إنشاؤها في الولايات المتحدة الأمريكية في نهاية عام 1945. في البداية، كان المقصود منها حل مشاكل المقذوفات، تحولت الآلة إلى أن تكون عالمية، أي. قادرة على حل المشاكل المختلفة. كان المستشار الرئيسي للمشروع هو D Mauchly، وكان المصمم الرئيسي D Eckert. في وقت لاحق، كان تأليفهم للتكنولوجيا الإلكترونية لتصميم الكمبيوتر محل نزاع - في عام 1973، قضت المحكمة الفيدرالية الأمريكية بأن ماوكلي وإيكرت لم ينشئا جهاز كمبيوتر، لكنهما استعارا فكرته من جيه أتاناسوف، على الرغم من أن الأخير لم يقم ببناء نموذج عمل جهاز الكمبيوتر الخاص به.

مشروع إينياك، الذي بدأ في أبريل 1943، اكتمل بالكامل في ديسمبر 1945. تم اختيار مهمة تقييم الإمكانية الأساسية لإنشاء قنبلة هيدروجينية كاختبار رسمي للكمبيوتر. اجتاز الجهاز الاختبارات بنجاح، حيث قام بمعالجة حوالي مليون بطاقة IBM المثقبة بالبيانات الأولية. مقارنة بالموجودة ماكينة اليةكان حجم MARK-1 Aiken ENIAC أكبر مرتين (الارتفاع -6 م، العرض -4 م، الطول - 30 م، الوزن - 30 طنًا)، ولكنه كان أسرع بحوالي 1000 مرة من الأول. تحتوي الآلة على 18000 أنبوب مفرغ، و500 مرحل، و70000 مقاومة، و10000 مكثف، وتستهلك طاقة قدرها 140 كيلوواط.

في EDVAC، تم تسجيل البرنامج إلكترونيًا في ذاكرة خاصة على أنابيب الزئبق [خطوط التأخير]، وتم إجراء الحسابات في نظام الأرقام الثنائية، مما جعل من الممكن تقليل عدد المصابيح والعناصر الأخرى للدوائر الإلكترونية للآلة بشكل كبير. الكمبيوتر يعمل بما فيه الكفاية مجموعة محدودة 4 أوامر عنوان، كل كلمة طويلة (44 بت)؛ تم تخصيص 4 بتات فقط لرمز التشغيل، مما سمح بحد أقصى 16 تعليمات، تم استخدام 12 منها فقط فعليًا للإشارة إلى المعاملين الأول والثاني، على التوالي، ونتيجة العملية وعنوان العملية التالية. تعليمات البرنامج المراد تنفيذها. تم الانتهاء من بناء الكمبيوتر في عام 1952، ويحتوي على أكثر من 3500 مصباح من 19 نوعًا مختلفًا.

قائمة الأدب المستخدم

علوم الكمبيوتر للمحامين والاقتصاديين. / إد. إس في. سيمونوفيتش. سانت بطرسبرغ، 2002.

أولادييف ف.ز. أساسيات المعلوماتية الحاسوبية. - تالين، 1999.

أساسيات علوم الكمبيوتر / إد. أ.ن. موروزيفيتش. - مينيسوتا، 2001.

فيجورنوف ف. IBM PC للمستخدم. - م.، 2002.

تكنولوجيا المعلومات شافرين يو. - م، 2000.

تم النشر على موقع Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

ظهور وتطور الحاسب الآلي. تطوير تقنيات إدارة ومعالجة تدفق المعلومات باستخدام تكنولوجيا الكمبيوتر. خصائص تكنولوجيا المعلومات وأهميتها المرحلة الحديثةالتطور التكنولوجي للمجتمع والدولة.

تمت إضافة العرض بتاريخ 13/01/2015

تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر وتكنولوجيا المعلومات. الفترة اليدوية لأتمتة العمليات الحسابية وإنشاء قاعدة الشريحة. الأجهزة التي تستخدم المبدأ الميكانيكي للحساب. الكهروميكانيكية و المرحلة الإلكترونيةتطوير.

الملخص، تمت إضافته في 30/08/2011

دراسة الممارسات الأجنبية والمحلية في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر، وكذلك آفاق تطوير أجهزة الكمبيوتر في المستقبل القريب. تقنيات استخدام الحاسب الآلي. مراحل تطور صناعة الحوسبة في بلادنا. دمج أجهزة الكمبيوتر والاتصالات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 27/04/2013

مراحل التنمية مجتمع المعلومات. أجيال الكمبيوتر، التصنيف أجهزة الكمبيوتر الحديثةبواسطة وظائف. تاريخ موجز لعصر ما قبل الكمبيوتر. الاكتشافات التي سبقت إنشاء أجهزة الكمبيوتر. تكنولوجيا المعلومات: الغرض والخصائص.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 30/03/2011

الخصائص التقنية والاقتصادية العامة لمؤسسة التعليم المهني الثانوي في منطقة موسكو، كلية أوجريشا. وصف أسطول الكمبيوتر وهيكله شبكه محليهكلية "أوجريشا" بحث في تكنولوجيا المعلومات ونظمها الكلية.

تقرير الممارسة، تمت إضافته في 08/07/2012

مفهوم والغرض من تكنولوجيا المعلومات. تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر. الطرق اليدوية والميكانيكية والكهربائية لمعالجة المعلومات. محرك الفرق باباج. تطوير حواسيب شخصيةباستخدام الدوائر الإلكترونية.

تمت إضافة العرض في 26/11/2015

مفاهيم وتعاريف ومصطلحات تكنولوجيا المعلومات. دور وأهمية تكنولوجيا المعلومات في المرحلة الحالية من تطور المجتمع وأهميتها بالنسبة لاقتصاديات الدول. أساليب معالجة المعلومات في القرارات الإدارية. تصنيف تكنولوجيا المعلومات.

الملخص، تمت إضافته في 28/02/2012

المرحلة اليدوية لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر. النظام الموضعيالحساب تطور الميكانيكا في القرن السابع عشر. المرحلة الكهروميكانيكية من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر. حاسبات الجيل الخامس. خيارات و السمات المميزةالكمبيوتر العملاق.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 18/04/2012

تحليل تاريخ تطور تكنولوجيا الكمبيوتر. الخصائص المقارنةأجهزة الكمبيوتر أجيال مختلفة. ملامح تطور الحديث أنظمة الكمبيوتر. خصائص المترجمين ذوي القاعدة الدلالية المشتركة. مراحل تطور تكنولوجيا الكمبيوتر.

تمت إضافة العرض في 15/11/2012

الأشخاص المتميزون في تاريخ علوم الكمبيوتر. أدا لوفليس. أعمال غريس هوبر. ساندي ليرنر. يوشينكو إيكاترينا لوجفينوفنا. قصة المدرسة العلميةالبرمجة النظرية في أوكرانيا. هؤلاء النساء شخصيات مشرقة في تاريخ تطور تكنولوجيا الحوسبة.

مقالات مماثلة