История на компютрите

Нека първо си припомним машините, които са създадени много преди компютрите, като споменем времето, видовете и целите на създаването им.

1. Механични сметачни устройства

1) Аритмометри - През 60-те години на миналия век в Националната библиотека на Мадрид са открити непубликувани ръкописи на Леонардо да Винчи (1452-1519 г.). В тях са намерени чертежи на тринадесет разрядно сумиращо устройство с десет зъбни колела. Истинска революция в автоматизирането на пресмятания е създадената от френския математик Блез Паскал аритметична машина или аритмометър, с която много бързо се събират големи 11 числа. През 1623 г. университетският преподавател по математика и астрономия Вилхелм Шикард описва във вид на чертежи принципното действие на сумиращо устройство. През 60-те години учени от Тюбингенския университет, създават по негов проект действащ модел на сумираща машина.

2) Електромеханични машини Херман Холерит (1860-1929) инженер по образование, преподавател по машиностроене в Масачузетския университет. Към 1884 г. работи в 8 бюрото за преброяване на населението на САЩ. Преоткрива перфокартата и създава перфокартна машина, сортировач и преброител, с които се извършва преброяването през 1890 г.

Създателят на съвременният компютър: Джон Атанасов

Джон Винсент Атанасов професор по физика в университета на Айова. Той заменя всички механични части с електроника. Към 1939 г. създава модела на машината, който реализира заедно със съдружника си Бери през 1940-41 г. Наричат го АВС ( Atanasoff Berry Computer). Използват електронно-вакуумни лампи и принципа на перфокартите. Работи в двоична бройна система и е предназначен за решаване на 29 уравнения с 29 неизвестни. Системата от перфокарти давала грешка от 1/10000 при решаване на уравнения от 9 ти ред. През 1941 г. Джон Атанасов е мобилизиран и когато се връща от войната намира компютъра си захвърлен в университета. През 1941г. на гости на Джон Атанасов идва колегата му Джон Моукли, на когото той разказва принципа за действие на АВС. Моукли пише писмо до Военното министерство, свързва се с Преспър Екерт и двамата през 1945 г. създават мощния ENIAC, за направата на който са използвани многократно повече средства, електронновакуумни лампи и релета, отколкото за АВС. Той изразходвал енергия, колкото за малка фабрика. Имали по-голяма приложимост, но трудно се препрограмирали.

Същата година Джон Моукли и Преспър Екерт започват друг проект по създаване на качествено нова електронна изчислителна машина. В него се включва и Джон фон Нойман, който през 1946 г. формулира своите постулати:

●машината да работи в двоична, а не в десетична бройна система

●програмата да се съхранява на същото запомнящо устройство както междинните резултати в двоична бройна система

●устройството за аритметични операции да извършва само събиране, защото другите действия са производни на него.

Проектът завършва през 1950 г. със създаването на компютъра EDVAC. Една година преди това под ръководството на проф. Морис Уилкс, ръководител на лаборатория към Кеймбриджкия университет, там, където преди около един век е творил Чарлз Бабидж, се създава напълно завършена програмно управляема електронна изчислителна машина EDSAC. Въпреки, че Джон Атанасов не завършва напълно своя компютър, наличните документални факти са дали основание на Федералния съд на САЩ да му признае през 1973 г. авторство на първия проект за създаване на електронноизчислителна машина. Затова всички в света знаят, че бащата на компютъра е Джон Атанасов.

Принципна схема на персонален компютър

Компютърна информационна система

1. Компютри с фон Нойманова архитектура

Постулати на Джон Фон Нойман:

● машината да работи в двоична, а не в десетична бройна система.

● програмата да се съхранява на същото запомнящо устройство както междинните резултати в двоична бройна система.

2. Фон Нойманов модел на компютър

Днешните компютри, макар и усъвършенствани многократно, запазват принципите, формулирани от Джон фон Нойман през 1946 г. и затова се наричат компютри с фон Нойманова архитектура.

Алгоритмични езици

Програмирането на асемблерен език е доста по-лесно от програмирането на машинен език и до днес не е загубило своята роля. Асемблерният език, обаче, носи твърде малко облекчения на програмиста. С разширяване на сферата на приложение на компютрите, в 60-те години на миналия век се появяват езици, първоначалната цел на които е програмистите да обменят алгоритми помежду си, затова отначало са наричани алгоритмични. Алгоритмичните езици са от по-високо ниво от асемблерните.

Една инструкция (оператор) на езика от високо ниво съответства на няколко машинни инструкции. Тези езици се доближават до човешкия, защото операторите им се съставят от разбираеми за човека фрази (обикновено от английския език). Програмите, написани на алгоритмичен език, се четат много по-лесно, което го прави 22 най-доброто средство за обмен на алгоритми и обучение в алгоритмизация на задачи за програмиране. Постепенно алгоритмичните езици изместват асемблерните от програмистката практика и започват да се наричат езици за програмиране. До идеята за такъв език пръв е достигнал Конрад Цузе , създателят на едни от първите реално действащи програмируеми, но не електронни, изчислителни устройства. През 1945 . той проектира езика Plancalcul, който остава незавършен, но редица елементи от този проект се срещат по-късно в много езици за програмиране.

През 1954-57 г., под ръководството на Джон Бекъс в IBM е разработен езикът FORTRAN (FORmula TRANslation, превод на формули). Предназначен в началото за бързо програмиране на числени пресмятания, по-късно той се използва като универсален език и оказва голямо влияние върху развитието на езиците за програмиране, независимо от някои свои несъвършенства. Начинът за пресмятане на стойността на математически изрази при зададени стойности на променливите във FORTRAN се среща и в най-съвременните езици за програмиране.

По същото време, колектив под ръководството на Грейс Хопър работи над специализирани езици за обработка на икономическа информация. Най-сполучливият е езикът COBOL (COmmercial and Business Oriented Language, език за бизнес приложения). Счита се, че 60% от софтуера за управление на бизнеса, който работи и в момента, е написан на COBOL.

В края на 50-те години специален научен комитет се занимава с разработването на принципите на универсален език за програмиране, който да не е ориентиран само към един тип задачи. Създаденият от този комитет език Algol (АLGOrithmic Language, алгоритмичен език) не успява да се наложи в практиката, но оказва голямо влияние върху развитие на езиците за програмиране. До неотдавна много популярни бяха езиците BASIC (създаден от Джон Кемени и Томас Курц) и Pascal (създаден от Никлаус Вирт). Важен за развитието на езиците за програмиране е езикът С (създаден в началото на 70-те години от Брайън Кернигън и Денис Ричи, тъй като много от най-използваните днес езици ( C++, Java, Perl, C# и др.) – са породени от C.