Самый первый в мире компьютер: характеристики, история создания и малоизвестные факты. Из чего компьютер сделан

Что такое компьютер определение. Из чего состоит компьютер? и Что такое компьютер? Основы материнской платы

Даже самым неопытным пользователям известно, что персональный компьютер – это системный блок, монитор, клавиатура, колонки и мышь. Но об устройстве и принципе работы каждого элемента знают далеко не все. Попробуем заглянуть внутрь каждой составной части ПК, чтобы разобраться не только в том, что такое компьютер, но и из чего состоит (в зависимости от того, про какие виды компьютеров идёт речь, некоторые детали отличаются - у ноутбука, например, в отличие от «классической» настольной машины, системного блока нет, а его элементы и их аналоги расположены внутри корпуса).

Фотоны, скорее всего, будут играть вспомогательную роль на этом пути, в том числе исследователи из Института квантовой оптики им. Макса Планка: они захватывают большее количество атомов в решетке, образованной лазерными лучами. Эта сетка создает структуру нейтральных атомов, которая напоминает пакет яиц. В каждой из «яичных ям» есть место для атома вместо куриного яйца. Однако исследователи могут изменять свойства сетки. Вы можете сделать земли более узкими или низкими и наблюдать за тем, как ведут себя атомы.

Если вы сломаете картонные прутья из пакета яиц, яйца внезапно перевернутся друг на друга - атомы ведут себя согласно законам квантовой физики и используют, например, нижние барьеры для эффекта туннеля. Хотя это не может быть использовано для арифметики, оно тем не менее приводит к решению научных проблем. Структуры решетки на удивление аналогичны структурам, обнаруженным в электронах в твердых телах, за исключением того, что их можно манипулировать гораздо лучше здесь, в лаборатории. Результатом могут стать новые материалы, которые иначе не были бы обнаружены.

Настольный системный блок является самой важной частью. От его компонентов зависит, как именно работает компьютер. Корпусы современных настольных системных блоков выглядят довольно устрашающе, но если заглянуть внутрь, то устройство «начинки» вряд ли покажется таким же.

То, что исследователи построили с ним, - это квантовый симулятор: система, которая имитирует поведение другой квантовой системы и, таким образом, позволяет делать выводы. Квантовые тренажеры в настоящее время являются горячей темой для физиков, потому что они занимают определенные функции квантовых компьютеров с относительно небольшими усилиями, что, безусловно, займет еще двадцать лет вперед. В настоящее время исследователи работают над улучшением контроля над одиночными атомами. Если они достигнут значительный прогресс, у них внезапно появится квантовый компьютер с множеством кубитов перед ними.

Первое, на что обратим внимание – это блок питания. Его задача – обеспечить систему электроэнергией. Эффективность работы будет зависеть от показателя мощности.

Важный элемент внутреннего устройства – это жесткий магнитный дисковый накопитель HDD. По-простому, он называется «винтом» или «винчестером». Объём памяти измеряется в гигабайтах. Средний показатель емкости на современных компьютерах, вне зависимости от типа, составляет от 512 Гб до нескольких терабайт.

Конечно, вы можете поместить квантовый компьютер по частям из его основных строительных блоков, таких как атомы или ионы. Этот подход, ионная ловушка, выбран среди других физиков Иннсбрукским университетом, который известен своим отделением квантовой физики. Если вы используете только несколько атомов, их намного легче контролировать. К сожалению, по-прежнему существует большое расхождение между «легче» и «легко». Когда речь идет о таких небольших объектах, все нарушения имеют значение. Атомы должны охлаждаться очень глубоко, так что их правильное движение больше не имеет значения.

Следующий важный элемент – это оптический дисковый накопитель. С его помощью компьютер может читать диски форматов CD или DVD. Кроме чтения, с помощью CD- DVD-ROM можно записывать нужную информацию на эти носители. В настоящее время пользователи применяют в основном только DVD-диски, так как они очень гораздо объёмнее, чем диски формата CD. На DVD-носители можно записывать до 17 Гб информации. Тогда как на CD только до 700 Мб. К тому же ROM-дисковод, записывая информацию на DVD, сокращает длину собственных волн. Таким образом плотность записи увеличивается. Современные DVD носители могут также быть двухсторонними, так что их объем будет больше вдвое.

Максимальная частота шины

Кроме того, даже самые маленькие вибрации мешают - исследователи из Инсбрука, таким образом, установили в подвале нового здания своего института огромный огромный резиновый бетонный блок, который изолирует таблицу экспериментов, зафиксированную на ней от всех вибраций.

Как работает ионная ловушка? Во-первых, необходимо выделить несколько ионов. Поскольку они имеют электрический заряд, они могут удерживаться электрическими полями. Затем они сидят, как цепочка жемчужин, выстроившихся в вакууме аппарата. Прежде чем вы войдете в квантовый режим, вы должны убрать большую часть своей кинетической энергии.

Чтобы подключить к персональному компьютеру периферийные устройства, существуют специальные порты, расположенные на задней панели системного блока. Здесь имеются как параллельные, так и последовательные разъемы. От последовательных портов проходит меньше проводов, и к ним, как правило, подключают мышь, клавиатуру или различные модемы. Что касается параллельных портов, то по ним проводится больший объем данных, поэтому проводов от них проходит больше. В данном случае работает принцип «один провод – один разряд». К таким портам подключается внешний жесткий диск или, например, принтер. Порты USB относятся к разряду универсальных последовательных портов, и к ним можно подсоединить что угодно, вплоть до второго компьютера, если он необходим для обмена данными.

Для этого исследователи используют разные методы, которые работают в разных температурных диапазонах. В самом низком диапазоне используется только так называемое допплеровское охлаждение, в котором частицы вычитаются из их импульса с точно измеренными столкновениями фотонами.

Только в самой крошечной части Кельвина ионы сидят так тихо в ловушке, что могут превратить их в общее возбуждение - снова используется лазер. Таким образом, исследователи из Инсбрука, по крайней мере, смогли блокировать 14 ионов - это все еще мировой рекорд. Никакой другой метод не приближается к этому. Кроме того, что касается качества и разнообразия квантовых операций, возможных для ионных ловушек, то такие системы далеко впереди.

Также в системном блоке расположен кулер, охлаждающий «внутренности». В зависимости от мощности компьютера их число может доходить до двух.

Материнская плата персонального компьютера

Материнская плата заслуживает отдельного пункта в нашем повествовании о том, что такое компьютер, поскольку именно на ней размещены самые важные устройства любого компьютера. Начнем с процессора. Процессор представляет собой центральный блок, служащий для управления функциями всех остальных блоков. Кроме этого, процессор обрабатывает информацию, выполняя действия как логического, так и арифметического характера. Устройства характеризуются разрядностью и тактовой частотой. От первого показателя зависит производительность, от второго – скорость работы.

Однако для практической реализации может оказаться неблагоприятным, что вам нужен более крупный аппарат для левитации ионов в вакууме. Ионные ловушки в какой-то мере являются электронными лампами квантовых компьютеров: все надежды основаны на том, что они могут когда-то заменить их каким-то транзистором, т.е. на основе твердых систем.

Твердотельный квантовый компьютер

Твердотельный квантовый компьютер может быть реализован, например, с помощью сверхпроводимости. В качестве кубита исследователи теперь используют сверхпроводящую цепь, которая может протекать в одном направлении или в противоположном направлении. В квантовом режиме ток течет в обоих направлениях, поэтому ток течет влево и вправо одновременно. Их квантовый компьютер

iuni.ru

Самый первый компьютер в мире времён Второй мировой войны

Сегодня мы уже не можем представить жизнь без компьютеров. Каждый шаг в современном мире связан с компьютерами: на работе, в государственных учреждениях и дома. Как и когда появился самый первый компьютер?

История началась ещё в далёких сороковых годах. Какой бы плохой ни была Вторая мировая война, но именно она дала мощный толчок для развития техники, и именно в те годы родились и реализовались первые идеи компьютеров (compute – вычислять, англ.).

Поначалу компьютеры занимали огромное пространство, потребляли много энергии и имели очень ограниченную функциональность. Мониторов ещё не было, а для отображения информации или обратной связи использовали ламповые панели.

Какими были первые прототипы компьютеров

Первая вычислительная машина, которая обладала всеми свойствами компьютера, была изобретена немецким учёным Конрадом Цузе в 1941 году. Называлась она Z3, и представляла собой двоичный вычислитель, работающий на основе телефонных реле с тактовой частотой 5.33 Гц. Этот компьютер также имел устройство хранения данных на телефонных реле, с 2200 ячейками памяти. Ранее у этого учёного были ещё экспериментальные модели Z1 и Z2, но именно Z3 считается более похожим на компьютер.

Z3 использовался немецким институтом аэродинамики для расчёта конструкций самолётов и управляемых ракет. Но, к сожалению, прототип компьютера в единственном экземпляре был уничтожен во время налёта в 1943 году (потом в 60 году была выполнена реконструкция). А ведь Z3 был намного меньше, чем более поздние американские модели. И, к тому же, он был двоичным, как современные компьютеры, а не десятичным.

Самый первый в мире программируемый компьютер был разработан и построен в 1941 году математиком из Гарварда Говардом Эйксоном совместно с инженерами компании IBM. Но Официальный запуск произошёл 7 августа 1944 года. Компьютер «Марк 1» был расположен в Гарвардском университете.

Компьютер обошёлся в 500 000 долларов. Он был собран из нержавеющей стали и стекла, был 2,5 метров в высоту и 17 в длину. Компьютер весил 4,5 тонны и занимал площадь в несколько десятков квадратных метров. Он работал на электромеханических реле и имел общее количество деталей около 765 000 штук.

Первый компьютер имел провода, общей протяжённостью почти 800 километров. Он мог оперировать 72 числами по 23 десятичных разряда. На каждую операцию вычитания или сложения компьютер затрачивал по 3 секунды, а на операции умножения и деления 6 и 15,3 секунд соответственно. Программирование и ввод данных производились посредством перфорированных карт.

«Марк 1» был самой первой автоматической вычислительной машиной, для завершения программы которой не требовалось вмешательства человека.

Намного более мощным, уже после Второй мировой, был американский компьютер «ENIAC».

Он весил 28 тонн и потреблял более 140 кВт энергии, а для его охлаждения использовались авиационные двигатели Chrysler.

А вот так появился первый компьютер в деревне

it-like.ru

Когда и Где Создали!? (2018)

Под термином самый первый в мире компьютер можно понимать несколько различных моделей. С одной стороны, это гигантские машины, созданные в середине XX века.

С другой стороны – человечество непосредственно познакомилось с компьютерами, и даже получило возможность пользоваться ими в быту, намного позже.

И история первых персональных ЭВМ начинается уже с середины 1970 годов.

В нашем материале мы расскажем вам о создании первых прототипов современных компьютеров и здоровенных вычислительных машинах, которые ученые называют первыми компьютерами.

Содержание:

Первые «гиганты» вычислительных технологий

В самом начале эры компьютеров, в 1940-х годах, было создано сразу несколько независимо разработанных моделей огромных вычислительных устройств.

Все были разработаны и собраны учёными из США и занимали десятки квадратных метров площади.

По современным меркам, такое оборудование трудно назвать компьютером.

Однако на тот момент более мощных машин для проведения вычислений со скоростью, намного превышающей результат среднего человека, не существовало.

Рис. 1 Один из первых компьютеров, UNIVAC, заносят в помещение для монтажа.

Марк-1

Программируемое устройство «Марк-1» по праву считается первым в мире компьютером.

Вычислительная машина, разработанная в 1941 году группой из 5 инженеров (включая Говарда Эйкена), была предназначена для военных целей.

После окончания работ, проверки и наладки компьютера его передали ВВС США. Формальный запуск «Марк-1» в работу состоялся в августе 1944 года.

Основная часть ЭВМ, общая стоимость которой превысила 500 тысяч долларов, находилась внутри металлического корпуса и состояла из более чем 765 тыс. деталей.

Длина оборудования достигала 17 метров

, высота – 2,5 м, в результате чего под неё было выделено огромное помещение Гарвардского университета. Среди других параметров прибора:

общая масса: более 4,5 тонн;
длина электрокабелей внутри корпуса: до 800 км;
длина вала, синхронизирующего вычислительные модули: 15 м;
мощность электромотора, приводившего в действие компьютер: 5 кВт;
скорость вычисления: сложение и вычитание – 0,33 с, деление – 15,3 с, умножение – 6 с.

«Марк-1» можно было назвать огромным и мощным арифмометром – именно этой версии придерживаются те, кто считает родоначальником компьютерных технологий модель ENIAC.

Однако, благодаря возможности выполнять заданные пользователем программы в автоматическом режиме (чего не могла делать, например, созданная немного раньше немецкая вычислительная машина Z3), именно «Марк-1» считают первым компьютером.

Работая с помощью перфоленты, машина не требовала вмешательства в работу человека.

Хотя из-за отсутствия поддержки условных переходов каждая программа была записана на длинном и закольцованном ленточном рулоне.

После того как мощности устройства стало недостаточно для выполнения новых задач, которые ставили перед разработчиками заказчики, один из авторов компьютера, Говард Эйкен, продолжил работу над новыми моделями.

Так, в 1947 году была создана вторая версия, «Марк-2», а в 1949 году – «Марк-3».

Последний вариант под названием Mark IV был выпущен в 1952 году и тоже использовался американскими военными.

Рис. 2 Первый компьютер Mark-1.

ENIAC

Вычислительная машина «ЭНИАК» предназначалась для выполнения примерно тех же задач, что и «Марк-1».

Однако результатом разработки стал по-настоящему многозадачный компьютер.

Первый запуск устройства состоялся практически в конце 1945 года, поэтому использовать его для военных целей во Второй мировой войне было уже поздно.

И сложнейшая в то время вычислительная машина, работавшая, по мнению современников, «со скоростью мысли», участвовала в других проектах.

Одним из них было моделирование взрыва водородной бомбы.

Конструкция гигантской ЭВМ, одним из авторов которой были известные инженеры-электронщики Джон Эккерт и Джон Мосли, включала в себя больше 17 тысяч лам.

Частота работы этих элементов достигала 100 тыс. импульсов каждую секунду.

Для того чтобы повысить надёжность такого количества приборов разработчики применили метод, предназначенный для работы музыкальных электроорганов.

После этого аварийность снизилась в несколько раз, и из 17 тыс. ламп за неделю перегорало не больше двух.

Кроме того, была разработана система контроля безопасности оборудования, включавшая проверку каждой из 100 тыс. мелких деталей.

Параметры компьютера:

общее время разработки: 200 тысяч человеко-часов;
цена проекта: $487 тысяч;
масса: около 27 тонн;
мощность: 174 кВт;
память: 20 буквенно-численных комбинаций;
скорость работы: сложение – 5 тыс. операций в сек, умножение – 357 операций в сек.

Для ввода и вывода данных на ENIAC применялся табулятор со скоростью 125 и 100 карт в минуту, соответственно.

За время проведения испытаний ЭВМ обработало больше 1 млн. перфокарт.

А единственным серьёзным даже для своего времени недостатком машины, в сотни раз ускорившей процесс вычисления по сравнению с предшественником, были размеры – почти в 2 раза больше, чем у «Марк-1».

Рис. 3 Второй в мире компьютер «ЭНИАК».

EDVAC

Усовершенствованная ЭВМ EDVAC (тоже созданная Эккертом и Мосли) могла проводить расчёты уже не только на основе перфокарт, но и с помощью содержащейся в памяти программы.

Такая возможность появилась в результате применения ртутных трубок, запоминающих информацию, и двоичной системы, существенно упростившей вычислении и количество ламп.

Результатом работы группы американских учёных стал компьютер с памятью около 5,5 Кбайт, состоящий из таких элементов:

устройства для чтения и записи информации с магнитной ленты;
осциллографа для контроля работы ЭВМ;
устройства, принимающего сигналы от управляющих элементов и передающего их вычислительным модулям;
таймера;
устройств для проведения вычислений и запоминания информации;
временных регистров (в современной терминологии – «буферов обмена»), хранящих по одному слову.

Компьютер, занимающий площадь в 45,5 кв. м., тратил около 0,000864 секунд на сложение и вычитание и 0,0029 с на умножение и деление.

Его масса достигала всего 7,85 тонны – намного меньше по сравнению с ENIAC. Мощность прибора – всего 50 кВт, а количество диодных ламп составляло всего 3,5 тысячи штук.

Рис. 4 Компьютер «Эдвак».

Вам это может быть интересно:

Почему высокий пинг. Причины и способы решения проблемы

Температура видеокарты: Лучшие способы определения

Как включить все ядра на Windows 7: лучшие способы

вернуться к меню ↑

Отечественные разработки

Отечественная наука в 1940 годах тоже проводила разработки для получения электронных вычислительных машин.

Результатом работы лаборатории имени С. А. Лебедева стала первая на Евразийском континенте модель МЭСМ.

Следом за ней появилось несколько других компьютеров, уже не таких известных, хотя и внёсших весомый вклад в научную деятельность СССР.

МЭСМ

Аббревиатура МЭСМ, компьютера, создаваемого с 1948 по 1950 год, расшифровывалась как «Малая электронная счётная машина».

Такое название ЭВМ получила из-за того что сначала была всего лишь макетом «большого» устройства.

Однако полученные положительные результаты испытаний привели к созданию полноценного компьютера, собранного в двухэтажном здании монастыря.

Первый запуск прошёл в ноябре 1950 года, а первая серьёзная задача решена в январе следующего года.

В течение следующих 6 лет МЭСМ применяли для сложных научных вычислений, потом использовали в качестве учебного пособия, и, наконец, в 1959 году разобрали.

Рабочие параметры устройства были следующими:

количество ламп: 6 тыс.;
трёхадресная система команд с 20 двоичными разрядами;
память: постоянная на 31 число и 63 команды, оперативная такого же размера;
быстродействие: частота 5 кГц, выполнение 3 тыс. операций в сек;
площадь: около 60 кв. м.;
мощность: до 25 кВт.

Рис. 5 Советский компьютер начального уровня МЭСМ,

БЭСМ-1

Работа над ещё одним советским компьютером велась в то же время, что и над МЭСМ.

Устройство называлось Большой электронной счётной машиной и работало с утроенной скоростью – до 10 тыс. операций в секунду – при уменьшении числа ламп до 730 штук.

Количество разрядов для чисел, которыми оперировала ЭВМ, составляло 39 единиц, а точность расчётов достигала 9 знаков.

В результате машина могла работать с числами от 0,000000001 до 1000000000. Так же, как и МЭСМ, большое устройство было выпущено в одном экземпляре.

Машина, конструктором которой тоже был С. А. Лебедев, считалась в 1953 году самой быстрой в Европе. В то время как лучшим компьютером в мире признали американскую IBM 701.

Первый коммерческий компьютер компании «Ай-Би-Эм» производил в секунду до 17 тысяч операций.

Рис. 6 Первая полноценная ЭВМ в СССР БЭСМ-1.

БЭСМ-2

Усовершенствованный вариант, БЭСМ-2, стал не только очередным самым быстрым компьютером в стране, но и одним из первых серийных советских устройств такого типа.

С 1958 до 1962 года советская промышленность выпустила 67 моделей ЭВМ.

На одной из них проводился расчёт ракеты, доставившей на Луну вымпел Советского Союза. Скорость БЭСМ-2 составляла 20 тыс. операций в секунду.

При этом оперативная память достигала, в пересчёте на современные единицы, около 11 Кбайт и работала на ферритовых сердечниках.

Рис. 7 Советский компьютер БЭСМ-2.

вернуться к меню ↑

Первые модели массового производства

К началу 1970 годов компьютерные технологии развились до такой степени, что можно было позволить купить ЭВМ для личного пользования.

Раньше это могли сделать только крупные организации, так как стоимость техники достигала десятков и сотен тысяч долларов в США и примерно такой же суммы в рублях для СССР.

С уменьшением размеров компьютеры становятся по-настоящему персональными.

И первым среди них можно назвать прототип, не оставивший в истории большого следа, но всё равно выпущенный в количестве нескольких тысяч экземпляров – Xerox Alto.

Дата выхода первой модели – 1973 год.

Среди преимуществ можно было назвать приличную память в 128 Кбайт (и расширением до 512 Кбайт) и запоминающее устройство на 2,5 Мбайт.

Недостатком – огромный «системный блок» размером с современное МФУ для формата А3.

Именно габариты помешали сделать производство достаточно массовым, хотя компьютер приобретали организации из-за удобного графического интерфейса.

Рис. 8 Компьютер Xerox Alto – мощный, но дорогой.

На территории СССР в 1968 году тоже пытались создать прототип ПК.

Омский инженер Горохов запатентовал вычислительное устройство, функциональность которого примерно соответствовала первым персональным машинам 1970 годов.

Впрочем, ни одной реально действующей модели создано не было, не говоря уже о серийном производстве.

И первым массовым ПК (хотя и с ограниченной функциональностью) стал Altair 8800, выпускаемый с 1974 года.

Его можно назвать прототипом первых современных компьютеров с процессорами Intel – именно интеловский чипсет устанавливался на материнской плате ЭВМ.

Стоимость модели в сборе составляла чуть больше $600, в разобранном состоянии – около $400.

Такая низкая стоимость привела к массовому спросу, и «Альтаир» продавался тысячами.

При этом устройство представляло собой всего лишь системный блок, не имеющий ни монитора, ни клавиатуры, ни звуковой карты.

Все эти периферийные устройства были разработаны позже, а покупатели первых моделей Altair 8800 могли работать с ним только с помощью переключателей и лампочек.

Рис. 9 Модель Altair 8800 с объединённым вместе монитором и клавиатурой.

Первые модели Apple

Среди первых настоящих ЭВМ, сразу же после покупки готовых к работе, самым популярным считается знаменитый компьютер Apple I.

Модель, созданная Стивом Возняком и Стивом Джобсом в 1976 году, получила 4 Кбайт памяти и возможность расширения до 8 или 48 Кбайт.

Преимуществом устройства был небольшой размер, наличие графического интерфейса и комплектацию при покупке и монитором, и клавиатурой.

Стоимость Apple II без периферийных устройств начиналась с $666 ($500 + 1/3 наценки).

Рис. 10 Сохранившийся до наших дней Apple I.

Первые Apple всё же имели ряд недоработок, которые было решено исправить с выпуском следующей модели, Эппл 2.

Он появился в 1977 году и работал на частоте 1 МГц. Объём оперативной и постоянной памяти составлял по 4 Кбайт, а расширение могло увеличивать ОЗУ до 48 Кбайт.

К устройству прилагался интерпретатор языка Basic, а сбоку к нему можно было подключить кассетный магнитофон для считывания и записи информации.

Позднее специально для этой модели были разработаны дисководы на 140 Кбайт. Цена компьютера, в зависимости от размера ОЗУ, составляла от $1298 до $2638.

Рис. 11 Системный блок Apple II.

Начало эры IBM-совместимых ПК

В 1981 году ряд персональных компьютеров пополнился ещё одной, знаковой, моделью – первым IBM PC.

На его базе позднее создавались практически все ПК, кроме продукции Apple и нескольких разработок типа Spectrum, выпуск которых был прекращён в 1990 годах из-за неспособности к конкуренции.

Рис. 12 Персональные компьютеры типа ZX Spectrum – одна из «тупиковых» моделей начального уровня.

Модель IBM PC стала первым по-настоящему массовым компьютером.

Количество проданных экземпляров первого варианта (1981) достигло 15 миллионов штук, а количество совместимых версий превысило 10 миллионов.

При этом параметры ПК позволяли ему на равных конкурировать и с Apple, и с другими ЭВМ:

ОЗУ: от 16 до 256 Кбайт;
Процессор: 4,7 МГц;
Цена: от $1565.

Впоследствии к этой модели были выпущены первые цветные видеокарты – сначала с качеством EGA (640 х 200), затем VGA (640 х 480).

При этом, установив 2 видеокарты, можно было подключить к компьютеру сразу 2 монитора – цветной и монохромный.

А также ЭВМ могла комплектоваться жёстким диском на 10 Мбайт и флоппи-дисководом для чтения информации с дисков объёмом 720 Кбайт.

Рис. 13 Первый IBM PC.

Первые советские ПК

На территории Советского Союза первое серийное вычислительное устройство, которое можно было отнести к персональным компьютерам, появилось в продаже в 1984 году.

Компьютер под названием «Агат» выпускался на протяжении следующих 9 лет, а последние версии были даже совместимы с моделями Apple.

Для 1980 годов ПК был довольно прогрессивным – максимальный объём ОЗУ составлял 128 КБ, вдвое больше, чем взятый в качестве прототипа Эппл.

Однако уже в 1990 годы отечественная компьютерная промышленность заметно отстала от зарубежной.

И большинство разработок в этом направлении было сделано в Европе, США и странах Восточной и Юго-Восточной Азии.

Самый первый в мире компьютер: характеристики, история создания и малоизвестные факты

Проголосовать

geek-nose.com