Směr „Informatika a počítačové inženýrství“- jeden z nejstabilnějších z hlediska vysoké poptávky na světě. Poptávka po odbornících v oblasti programování, informatiky a práce s výpočetní technikou (inženýři a technici) začala narůstat v 90. letech, v roce 2000 se neustále zvyšovala, což přetrvává dodnes. A je zřejmé, že tato situace bude trvat déle než jedno desetiletí.

"Informatika a počítačové inženýrství" - klíčová skupina speciality v počítačovém průmyslu. Software je základem pro provoz tradičních osobních počítačů i výkonnějších počítačů určených pro vědecké účely nebo pro podporu provozu velkých podniků. Absolventi univerzit s titulem z informatiky a počítačového inženýrství pracují ve společnostech jako Microsoft, Oracle, Symantec, Intel, IBM, HP, Apple. Pokud ale výše uvedené společnosti patří k takzvané „staré gardě“, tak dnes dobří programátoři funguje také pro společnosti jako Google, Facebook, Amazon, PayPal, EBay, Twitter atd.

Absolventi bakalářského nebo magisterského studia počítačových věd a počítačového inženýrství mohou zastávat pozice v následujících oblastech:

• vývoj softwaru: zahrnuje systémové analytiky, programátory, vývojáře. Během školení je věnována velká pozornost učení programovacích jazyků jako C ++, Java atd. Je důležité pochopit, že i po ukončení studia musí tito specialisté neustále absolvovat pokročilá školení, aby udrželi krok s novými trendy a změnami v programovacích jazycích;
• softwarové inženýrství (nebo počítačový software a automatizované systémy) - to zahrnuje složitější vývoj softwarové produkty na křižovatce výpočetní techniky, strojírenství, matematiky, designu a týmové práce;
• kontrola kvality a testování;
• vývoj technické dokumentace;
• technická podpora;
• správa velkých databází;
• Webový design;
• projektový management;
• marketing a prodej.

Svět je v posledních desetiletích rychle zarostlý novými technologiemi a specialisté v oblasti informatiky a výpočetní techniky jsou čím dál více potřeba. Absolventi budou mít kariérní vyhlídky jako softwaroví inženýři, weboví designéři, vývojáři videoher, systémoví analytici, správci databází a správci sítí.

Další oblastí specializace je přímá práce s počítači, komplexy, systémy a sítěmi. Je významným subsektorem počítačového průmyslu. Inženýři a technici se učí pracovat s „hardwarem“, tj. Při výrobě zařízení a počítačů, jakož i různých gadgetů, jako jsou tiskárny, skenery atd.
Počítačový vývoj začíná v odděleních aplikovaného výzkumu velkých společností. Týmy inženýrů (mechanika, elektronika, elektrotechnika, výroba, programování) spolupracují na vývoji, testování a výrobě komponent. Samostatnou oblastí je marketingový průzkum trhu a výroba konečného produktu. Právě v tomto odvětví je největší nedostatek kvalifikovaných odborníků obeznámených s programováním, robotikou, automatizací atd.

Ale pokud lze tyto speciality klasifikovat jako docela tradiční pro tuto oblast, dnes si stále větší oblibu získává řada profesí, které před 10–15 lety jednoduše neexistovaly.

• Vývoj uživatelské rozhraní: Tito specialisté jsou požadováni ve společnostech jako Electronic Arts, Apple, Microsoft a dalších zapojených do vývoje videoher, mobilních aplikací atd.
• Cloud computing: Mnoho společností jako Google, Amazon, AT&T a Microsoft potřebuje profesionály, jako je vývojář cloudového softwaru, inženýr cloudové sítě a správce cloudových produktů.
• Zpracování a analýza velké databáze: Specialisté na zpracování velkých dat ( Velká data) může pracovat v celé řadě společností - v obchodním a finančním sektoru, elektronickém obchodování, vládních agenturách, lékařské organizace, telekomunikace atd.
• Robotika: tito specialisté jsou žádaní ve velkých průmyslových podnicích, například ve strojírenství (zejména v automobilovém a leteckém průmyslu).

Mezi univerzity, které nabízejí školení v oboru „Informatika a počítačové inženýrství“, patří: N.E. Bauman, MEPhI, MIREA, MESI, MTUSI, NRU HSE, MEI, MAI, MAMI, MIET, MISIS, MADI, MATI, LETI, Polytech (St. Petersburg) a mnoho dalších.

Komunikujte se zástupci univerzit osobně

Jak vidíte, v této specializaci existuje mnoho univerzit a programů. Proto je snazší a rychlejší provést výběr návštěvou bezplatné výstavy „Magisterské a doplňkové vzdělávání“ v nebo.

První zařízení určené k usnadnění počítání byl počítadlo. Pomocí kostek bylo možné provádět operace sčítání a odčítání a jednoduché násobení.

1642 - Francouzský matematik Blaise Pascal sestrojil první mechanický počítací stroj Pascalina, který dokázal mechanicky sčítat čísla.

1673 - Gottfried Wilhelm Leibniz sestrojil sčítací stroj, který může mechanicky provádět čtyři aritmetické operace.

První polovina 19. století - Anglický matematik Charles Babbage se pokusil vybudovat univerzál výpočetní zařízení, tedy počítač. Babbage tomu říkal analytický motor. Zjistil, že počítač musí obsahovat paměť a musí být řízen programem. Babbageův počítač je mechanické zařízení, jehož programy se nastavují pomocí děrných štítků - karet vyrobených ze silného papíru s informacemi aplikovanými pomocí otvorů (v té době již byly široce používány v tkacích strojích).

1941 - Německý inženýr Konrad Zuse postavil malý počítač založený na několika elektromechanických relé.

1943 - Howard Aiken vytvořil počítač s názvem Mark -1 v jednom z podniků IBM v USA. Umožňovalo provádět výpočty stokrát rychleji než ručně (pomocí sčítacího stroje) a sloužilo k vojenským výpočtům. Používal kombinaci elektrických signálů a mechanických pohonů. „Mark-1“ měl rozměry: 15 * 2-5 m a obsahoval 750 000 dílů. Stroj dokázal znásobit dvě 32bitová čísla za 4 sekundy.

1943 - Ve Spojených státech začal tým specialistů vedený Johnem Mauchlym a Prosperem Eckertem navrhovat počítač ENIAC na bázi elektronek.

1945 - Do práce na ENIAC byl zapojen matematik John von Neumann, který připravil zprávu o tomto počítači. Ve svém proslovu von Neumann formuloval obecné zásady fungování počítačů, tj. univerzálních výpočetních zařízení. Až dosud byla naprostá většina počítačů vyrobena v souladu se zásadami stanovenými Johnem von Neumannem.

1947 - Eckert a Mauchly zahájili vývoj prvního elektronického sériového stroje UNIVAC (Universal Automatic Computer). První prototyp stroje (UNIVAC-1) byl postaven pro americký úřad pro sčítání lidu a uveden do provozu na jaře 1951. Synchronní, sekvenční počítač UNIVAC-1 byl vytvořen na základě počítačů ENIAC a EDVAC. Pracovalo s hodinovou frekvencí 2,25 MHz a obsahovalo asi 5 000 elektronek. Interní úložiště 1000 12bitové desetinná čísla bylo provedeno na 100 linkách zpoždění rtuti.

1949 - První počítač sestrojil anglický badatel Morns Wilkes, který ztělesňoval principy von Neumanna.

1951 - J. Forrester publikoval článek o využití magnetických jader pro ukládání digitálních informací.Wirirlwind -1 byl první, kdo používal paměť magnetického jádra. Skládal se ze 2 kostek s 32-32-17 jádry, které zajišťovaly uložení 2048 slov pro 16bitová binární čísla s jedním paritním bitem.

1952 - IBM vydala svůj první průmyslový elektronický počítač IBM 701, což byl paralelní synchronní počítač obsahující 4 000 elektronek a 12 000 diod. Vylepšená verze stroje IBM 704 se lišila vysoká rychlost práce, používalo rejstříky rejstříků a prezentovalo data ve formě s plovoucí desetinnou čárkou.

Po počítači IBM 704 byl vydán stroj IBM 709, který se architektonicky blížil strojům druhé a třetí generace. Tento stroj byl prvním, kdo poprvé použil nepřímé adresování a poprvé představil I / O kanály.

1952 - Remington Rand vydal UNIVAC -t 103, který jako první používal softwarová přerušení. Remington Rand používal algebraickou formu algoritmů psaní nazvanou „Short Code“ (první tlumočník vytvořený v roce 1949 Johnem Mauchlym).

1956 - IBM vyvinula plovoucí magnetické vznášedlové hlavy. Jejich vynález umožnil vytvořit nový typ paměti - zařízení pro ukládání dat na disku (SD), jejichž význam byl plně oceněn v následujících desetiletích vývoje výpočetní techniky. První paměťová zařízení na discích se objevila ve strojích IBM 305 a RAMAC. Ten měl balíček sestávající z 50 magneticky potažených kovových disků, které se otáčely rychlostí 12 000 ot / min. / min. Na povrchu disku bylo 100 stop pro záznam dat, každý 10 000 znaků.

1956 - Ferranti vydal počítač Pegasus, který jako první ztělesňoval koncept registrů pro všeobecné účely (RON). S příchodem RON byl rozdíl mezi indexovými registry a akumulátory odstraněn a programátor měl k dispozici ne jeden, ale několik akumulátorových registrů.

1957 - skupina vedená D. Backusem dokončila práci na prvním programovacím jazyce vysoká úroveň s názvem FORTRAN. Jazyk, který byl poprvé implementován na počítači IBM 704, přispěl k rozšíření rozsahu počítačů.

60. léta 20. století - 2. generace počítačů, logické brány Počítače jsou implementovány na bázi polovodičových součástek-tranzistorů, vyvíjejí se algoritmické programovací jazyky jako Algol, Pascal a další.

70. léta 20. století - Počítače 3. generace, integrované mikroobvody obsahující tisíce tranzistorů na jedné polovodičové destičce. OS, začaly se vytvářet strukturované programovací jazyky.

1974 - Několik firem oznámilo vytvoření osobního počítače založeného na mikroprocesoru Intel -8008, zařízení, které plní stejné funkce jako velký počítač, ale je určeno pro jednoho uživatele.

1975 - první komerčně distribuovaný Osobní počítač Altair-8800 na bázi mikroprocesoru Intel-8080. Tento počítač měl pouze 256 bajtů RAM a nebyla tam žádná klávesnice ani obrazovka.

Konec roku 1975 - Paul Allen a Bill Gates (budoucí zakladatelé společnosti Microsoft) vytvořili tlumočníka pro počítač Altair Základní jazyk, což uživatelům umožňovalo jednoduše komunikovat s počítačem a snadno pro něj psát programy.

Srpen 1981 - IBM představila IBM PC. Jako hlavní mikroprocesor počítače byl použit 16bitový mikroprocesor Intel-8088, který umožňoval pracovat s 1 megabajtem paměti.

80. léta 20. století - 4. generace počítačů postavených na velkých integrovaných obvodech. Mikroprocesory jsou implementovány jako jediný mikroobvod, masová výroba osobních počítačů.

90. léta 20. století - 5. generace počítačů, velmi rozsáhlé integrované obvody. Procesory obsahují miliony tranzistorů. Vznik globálního počítačové sítě masové použití.

2000s - 6. generace počítačů. Integrace počítačů a domácí přístroje, vestavěné počítače, vývoj síťových počítačů.

Mikroprocesor je programovatelné elektrické zařízení určené ke zpracování informací prezentovaných v digitální podobě a je vyrobeno v LSI.

Mikroprocesorový systém - specializované elektrické zařízení založené na jednom nebo více mikroprocesorech. Mikroprocesorové zařízení obsahuje: - paměť; - prvek vstupu / výstupu; - zařízení zajišťující provoz procesoru.

V závislosti na účelu M.P. jsou rozděleny: - informace a výpočetní technika; - řídicí a řídicí zařízení.

Informační a výpočetní zařízení - mikropočítač, osobní počítač.

Řídicí zařízení - mikrokontrolér, programovatelný ovladač.

Mikroprocesorové prostředky jsou mikroprocesory a další LSI kombinované z hlediska funkčnosti a jsou navrženy tak, aby vytvářely mikroprocesorové systémy. Systémové generátory. Ovladače systému. Systémové časovače. Vstupní / výstupní regulátory. Přerušit ovladače. Ovladače DMA.

Microprotskontro-r je počítačový, vklmp paměťový prostředek pro komunikaci s periferními zařízeními s jednou nosnou strukturou.

Lze je implementovat na 1) jednokrystalový mikroproc 2) sekční (multikristový) mikroproc 3) jednokrystalový mikrokontrolér 4) komplexní maticové programovací obvody

Otázka 4 Pojem informace. Metody přenosu informací

Analogový digitální

Reléový puls

Informace jsou informace o okolním světě.

Signál je materiální a fyzický jev, je to přenos informací

Zpráva - sada přenášených signálů

Signály: 1) spojité 2) diskrétní

Souvislý (analogový) signál, jehož doménou je spojitý prostor Informace jsou prezentovány ve formě pohodlného ukládání a přenosu dat.

Informace, které jsou přenášeny ve formě číslic, lze ukládat a přenášet. Úložiště je implementováno v digitálním úložišti. Přenos se provádí pomocí komunikační linky, zpracování systémovou pompou. Minimální jednotka měření informací 1 bit (0 1) Proces převodu informací z jednoho typu na druhý se nazývá kódování.

Informační-textová čísla-video-audio

Otázka 5.6 Číselné systémy používané ve výpočetní technice

Aritmetické základy techniky MP jsou binární aritmetika.

Systém binárních čísel odkazuje na poziční a slouží k zobrazení čísel - „0“ a „1“.

Číselný systém je sada znaků a pravidel pro jejich zaznamenávání za účelem zpracování informačních číslic.

Poziční číslovací systém - počet číslic = základ systému.

Váha číslice v čísle se rovná její hodnotě číslice vynásobené základnou na mocninu 1 menší, než je pozice číslice v čísle.

Hodnota nejvýznamnější číslice je o 1 menší než základna.

Všechna 10. čísla lze převést na 2. místo:

Při práci na počítači se používají 8-ti a 16-ti číselné systémy. Používají se ke zjednodušení zápisu binárních čísel.

8násobný systém: 0 1 2 3 4 5 6 7,16násobný: 0-9, A, B, C, D, E, F. 1110 1110 1101 = EDD16 (H) 111011101 101 = 73558 (Q)

567 = 101 110 111; 1FA = 1 1111 1010 Převod z 10 na 8 hex: Od 8 do 16:

AB816 = 101 010 111 000 = 52708 Aritmetické operace v binárním měřicím systému: +, -, *, /. 0 + 0 = 0; 0 + 1 = 1; 1 + 0 = 1; 1 + 1 = 10.

+ 1101110

Násobení:

Pravidla násobení: 1 * 0 = 00 * 0 = 01 * 1 = 1 Operaci násobení lze nahradit operací sčítání a směny

Operace dělení Operaci dělení lze nahradit operací odčítání a směny.

Hexadecimální a hexadecimální systém

1F (16) = 111112, nikoli 00011111 (2)

F1 (16) = 111100012 = 011110 0012 = 361 (8)

Jakmile člověk objevil pojem „kvantita“, okamžitě začal vybírat nástroje, které optimalizují a usnadňují počítání. Dnes super výkonné počítače založené na principech matematických výpočtů zpracovávají, ukládají a přenášejí informace - nejdůležitější zdroj a motor lidského pokroku. Krátkým prozkoumáním hlavních fází tohoto procesu není těžké získat představu o tom, jak vývoj výpočetní techniky probíhal.

Hlavní etapy vývoje výpočetní technologie

Nejpopulárnější klasifikace navrhuje chronologicky identifikovat hlavní etapy vývoje výpočetní technologie:

• Manuální stupeň. Začalo to na úsvitu lidské éry a trvalo to až do poloviny 17. století. Během tohoto období se objevily základy účtu. Později, s vytvořením pozičních číselných systémů, se objevila zařízení (počítadlo, počítadlo, později - pravidlo skluzu), umožňující počítat pomocí číslic.
• Mechanický stupeň. Začalo to v polovině 17. století a trvalo téměř až do konce 19. století. Úroveň rozvoje vědy v tomto období umožnila vytvořit mechanická zařízení, která provádějí základní aritmetické operace a automaticky si pamatují číslice vysokého řádu.
• Elektromechanický stupeň je nejkratší ze všech, které spojuje historie vývoje výpočetní techniky. Trvalo to jen asi 60 let. Jedná se o interval mezi vynálezem prvního tabulátoru v roce 1887 do roku 1946, kdy se objevil úplně první počítač (ENIAC). Nové stroje, jejichž provoz byl založen na elektrickém pohonu a elektrickém relé, umožňovaly provádět výpočty s výrazně vyšší rychlostí a přesností, ale proces počítání musel stále ovládat člověk.
• Elektronická fáze začala ve druhé polovině minulého století a pokračuje dodnes. Toto je historie šesti generací elektronických počítačů - od úplně prvních obřích jednotek, ze kterých vycházely elektronické elektronky, a ultra výkonným moderním superpočítačům s velkým počtem paralelních procesorů schopných současně vykonávat mnoho instrukcí.

Fáze vývoje výpočetní techniky jsou chronologicky rozděleny spíše podmíněně. V době, kdy se používaly některé typy počítačů, se aktivně vytvářely předpoklady pro vznik následujících.

Úplně první zařízení pro počítání

Nejčasnějším nástrojem počítání, který zná historii vývoje výpočetní techniky, je deset prstů na lidských rukou. Výsledky počítání byly zpočátku zaznamenávány pomocí prstů, zářezů na dřevo a kámen, speciálních tyčinek, uzlů.

Se vznikem psaní se objevoval a rozvíjel různé způsoby zápis čísel, byly vynalezeny poziční číselné soustavy (desítkové - v Indii, hexadecimální - v Babylonu).

Asi od 4. století př. N. L. Začali staří Řekové počítat s počítadlem. Zpočátku to byla plochá hliněná tabule s pruhy na ni nanesenými ostrým předmětem. Počítání probíhalo tak, že na tyto pásy byly v určitém pořadí umístěny malé kameny nebo jiné malé předměty.

V Číně ve 4. století n. L. Se objevily sedmibodové účty - Xuanpan (Xuanpan). Na obdélníkový dřevěný rám byly nataženy dráty nebo lana - od devíti a více. Další drát (lano), natažený kolmo na zbytek, rozdělil suanpan na dvě nestejné části. Ve větším kupé, zvaném „země“, bylo na dráty navlečeno pět kostí, v menším - „nebe“ - byly dvě. Každý z drátů odpovídal desetinnému místu.

Tradiční počítadlo soroban se v Japonsku stalo populární od 16. století, z Číny. Současně se v Rusku objevily účty.

V 17. století, na základě logaritmů objevených skotským matematikem Johnem Napierem, vynalezl Angličan Edmond Gunter posuvné pravidlo. Toto zařízení bylo neustále vylepšováno a přežilo dodnes. Umožňuje znásobit a rozdělit čísla, zvýšit na mocniny, definovat logaritmy a goniometrické funkce.

Pravidlo snímku se stalo zařízením, které dokončuje vývoj výpočetní techniky ve fázi ručního (před mechanického).

První mechanická výpočetní zařízení

V roce 1623 vytvořil německý vědec Wilhelm Schickard první mechanickou „kalkulačku“, kterou nazval počítacími hodinami. Mechanismus tohoto zařízení připomínal obyčejné hodinky, skládající se z ozubených kol a hvězd. Tento vynález se však stal známým až v polovině minulého století.

Kvantovým skokem v počítačové technologii byl vynález sčítacího stroje Pascaline v roce 1642. Jeho tvůrce, francouzský matematik Blaise Pascal, začal pracovat na tomto zařízení, když mu nebylo ani 20 let. "Pascalina" bylo mechanické zařízení ve formě krabice s velké množství propojené převody. Čísla, která bylo potřeba přidat, se do auta zadávala otáčením speciálních kol.

V roce 1673 saský matematik a filozof Gottfried von Leibniz vynalezl stroj, který prováděl čtyři základní matematické operace a dokázal extrahovat odmocninu. Princip jeho fungování byl založen na binárním číselném systému, speciálně vynalezeném vědcem.

V roce 1818 vynalezl Francouz Charles (Karl) Xavier Thomas de Colmar, vycházející z Leibnizových myšlenek, sčítací stroj, který se může množit a dělit. A o dva roky později Angličan Charles Babbage začal navrhovat stroj, který by byl schopen provádět výpočty s přesností na 20 desetinných míst. Tento projekt zůstal nedokončený, ale v roce 1830 jeho autor vyvinul další - analytický stroj pro provádění přesných vědeckých a technických výpočtů. Stroj měl být řízen softwarem a pro vstup a výstup informací měly být použity perforované karty s různým umístěním. Babbageův projekt předvídal vývoj technologie elektronického počítání a úkoly, které by bylo možné s jeho pomocí vyřešit.

Je pozoruhodné, že sláva prvního programátora na světě patří ženě - Lady Ada Lovelace (rozené Byron). Byla to ona, kdo vytvořil první programy pro Babbageův počítač. Jeden z počítačových jazyků byl později pojmenován po ní.

Vývoj prvních analogů počítače

V roce 1887 vstoupila historie vývoje výpočetní techniky do nové etapy. Americký inženýr Herman Hollerith (Hollerith) uspěl v konstrukci prvního elektromechanického výpočetního stroje - tabulátoru. V jeho mechanismu bylo relé, stejně jako čítače a speciální třídicí box. Zařízení četlo a třídilo statistické záznamy vytvořené na děrných kartách. Později se společnost založená Golleritem stala páteří světově proslulého počítačového giganta IBM.

V roce 1930 vytvořil americký Vannovar Bush diferenciální analyzátor. Byl poháněn elektřinou a k ukládání dat sloužily elektronické elektronky. Tento stroj dokázal rychle najít řešení složitých matematických problémů.

O šest let později vyvinul anglický vědec Alan Turing koncept stroje, který se stal teoretickým základem dnešních počítačů. Měla všechny hlavní vlastnosti moderní počítačové technologie: mohla krok za krokem provádět operace, které byly naprogramovány ve vnitřní paměti.

O rok později vynalezl americký vědec George Stibitz první elektromechanické zařízení v zemi schopné provádět binární sčítání. Jeho činy vycházely z booleovské algebry - matematická logika vytvořil v polovině 19. století George Boole: pomocí logických operátorů AND, OR a NOT. Později se binární sčítač stane nedílnou součástí digitálního počítače.

V roce 1938 výzkumník z University of Massachusetts Claude Shannon nastínil principy logické struktury počítače pomocí elektrické obvody pro řešení problémů booleovské algebry.

Počátek počítačové éry

Vlády zemí účastnících se druhé světové války si byly vědomy strategické úlohy počítačů při vedení nepřátelských akcí. To byl impuls pro vývoj a paralelní vzhled první generace počítačů v těchto zemích.

Průkopníkem v oblasti počítačového inženýrství byl Konrad Zuse, německý inženýr. V roce 1941 vytvořil první počítač ovládaný programem. Stroj nazvaný Z3 byl postaven na telefonních relé a programy pro něj byly kódovány na děrovanou pásku. Toto zařízení dokázalo pracovat v binárním systému a také pracovat s čísly s plovoucí desetinnou čárkou.

První skutečně fungující programovatelný počítač byl oficiálně uznán jako další model stroje Zuse - Z4. Do historie se zapsal také jako tvůrce prvního programovacího jazyka na vysoké úrovni s názvem Planckalkühl.

V roce 1942 vytvořili američtí vědci John Atanasoff (Atanasoff) a Clifford Berry výpočetní zařízení, které fungovalo na elektronkách. Stroj také používal binární kód a mohl provádět řadu logických operací.

V roce 1943 byl v anglické vládní laboratoři v atmosféře utajení postaven první počítač, který dostal jméno „Colossus“. Místo elektromechanických relé používalo k ukládání a zpracování informací 2 tisíce elektronických elektronek. Byl určen k prolomení a dešifrování kódu tajných zpráv přenášených německým šifrovacím strojem „Enigma“, který byl ve velké míře používán Wehrmachtem. Existence tohoto aparátu byla dlouho udržována v nejpřísnější důvěře. Po skončení války podepsal příkaz k jejímu zničení osobně Winston Churchill.

Vývoj architektury

V roce 1945 vytvořil americký matematik maďarsko-německého původu John (Janos Lajos) von Neumann prototyp architektury moderní počítače... Navrhl napsat program ve formě kódu přímo do paměti stroje, což znamenalo společné ukládání programů a dat do paměti počítače.

Architektura von Neumanna vytvořila základ pro první univerzální elektronický počítač, který byl v té době ve Spojených státech vytvořen - ENIAC. Tento obr vážil asi 30 tun a nacházel se na ploše 170 metrů čtverečních. Stroj použil 18 tisíc lamp. Tento počítač mohl provést 300 násobení nebo 5 tisíc přírůstků za jednu sekundu.

První univerzální programovatelný počítač v Evropě byl vytvořen v roce 1950 v Sovětském svazu (Ukrajina). Skupina kyjevských vědců v čele se Sergejem Aleksejevičem Lebeděvem navrhla malý elektronický počítací stroj (MESM). Jeho rychlost byla 50 operací za sekundu, obsahovalo asi 6 tisíc vakuových trubic.

V roce 1952 byla domácí výpočetní technika doplněna o BESM - velký elektronický počítací stroj, vyvinutý také pod vedením Lebeděva. Tento počítač, který vykonával až 10 tisíc operací za sekundu, byl v té době nejrychlejší v Evropě. Informace byly do paměti stroje zadávány pomocí děrné pásky, data byla vyvedena pomocí tisku fotografií.

Ve stejném období v SSSR byla vyrobena řada velkých počítačů pod obecným názvem „Strela“ (autorem vývoje byl Jurij Jakovlevič Bazilevskij). Od roku 1954 začala v Penze sériová výroba univerzálního počítače Ural pod vedením Bašíra Ramejeva. Nejnovější modely Pokud byl hardware a software vzájemně kompatibilní, existoval široký výběr periferních zařízení, což vám umožnilo sestavit stroje různých konfigurací.

Tranzistory. Vydání prvních sériových počítačů

Lampy však velmi rychle selhaly, což velmi ztěžovalo práci se strojem. Tento problém vyřešil tranzistor, vynalezený v roce 1947. S využitím elektrických vlastností polovodičů vykonával stejné úkoly jako elektronky, ale zabíral výrazně menší objem a nespotřeboval mnoho energie. Spolu s výskytem feritových jader pro organizaci počítačové paměti, použití tranzistorů umožnilo výrazně zmenšit velikost strojů, učinit je ještě spolehlivějšími a rychlejšími.

V roce 1954 zahájila americká firma Texas Instruments masovou výrobu tranzistorů a o dva roky později se v Massachusetts objevil první počítač druhé generace postavený na tranzistorech TX-O.

V polovině minulého století byla významná část vládní organizace a velké společnosti používaly počítače pro vědecké, finanční, inženýrské výpočty, pracující s velkým množstvím dat. Počítače postupně získaly funkce, které jsou nám dnes známé. Během tohoto období se objevily plotry, tiskárny a paměťová média na magnetických discích a pásce.

Aktivní využívání výpočetní techniky vedlo k rozšíření oblastí její aplikace a vyžadovalo vytvoření nových softwarových technologií. Objevily se programovací jazyky na vysoké úrovni, které vám umožňují přenášet programy z jednoho počítače na druhý a zjednodušují proces psaní kódu (Fortran, Cobol a další). Objevily se speciální překladatelské programy, které převádějí kód z těchto jazyků na příkazy, které jsou strojem přímo vnímány.

Vznik integrovaných obvodů

V letech 1958-1960 se svět díky inženýrům ze Spojených států Robertu Noycovi a Jacku Kilbymu dozvěděl o existenci integrovaných obvodů. Na základě krystalu křemíku nebo germania byly namontovány miniaturní tranzistory a další součásti, někdy až stovky a tisíce. Mikroobvody o velikosti něco málo přes centimetr běžely mnohem rychleji než tranzistory a spotřebovávaly mnohem méně energie. S jejich vzhledem historie vývoje výpočetní techniky spojuje vznik třetí generace počítačů.

V roce 1964 vydala společnost IBM první počítač rodiny SYSTEM 360 založený na integrovaných obvodech. Od té doby lze počítat s masovou výrobou počítačů. Celkem bylo vyrobeno více než 20 tisíc kopií tohoto počítače.

V roce 1972 byl v SSSR vyvinut počítač EU (jedna řada). Jednalo se o standardizované komplexy pro provoz výpočetních center, které měly společný systém týmy. Jako základ byl vzat americký systém IBM 360.

Následující rok společnost DEC vydala minipočítač PDP-8, první komerční projekt v této oblasti. Relativně nízké náklady na minipočítače umožňovaly jejich použití pro malé organizace.

Ve stejném období byl software neustále vylepšován. Operační systémy byly vyvinuty tak, aby podporovaly maximální počet externích zařízení, objevily se nové programy. V roce 1964 byl vyvinut jazyk BASIC - jazyk navržený speciálně pro školení začínajících programátorů. Pět let poté se objevil Pascal, který se ukázal být velmi vhodný pro řešení různých aplikovaných problémů.

Osobní počítače

Po roce 1970 začala výroba čtvrté generace počítačů. Rozvoj výpočetní techniky v této době je charakterizován zavedením rozsáhlých integrovaných obvodů do výroby počítačů. Takové stroje nyní mohly provádět tisíce milionů výpočetních operací za jednu sekundu a kapacita jejich RAM se zvýšila na 500 milionů binárních bitů. Významné snížení nákladů na mikropočítače vedlo k tomu, že příležitost k jejich nákupu se postupně objevila pro běžného člověka.

Jedním z prvních výrobců osobních počítačů byl Apple. Steve Jobs a Steve Wozniak, kteří jej vytvořili, navrhli první model PC v roce 1976 a dali mu jméno Apple I. Cena byla pouhých 500 dolarů. O rok později byl představen další model této společnosti - Apple II.

Počítač této doby se poprvé stal jako domácí spotřebič: kromě své kompaktní velikosti měl elegantní design a uživatelsky přívětivé rozhraní. Rozmach osobních počítačů na konci 70. let způsobil, že poptávka po sálových počítačích výrazně klesla. Tato skutečnost vážně znepokojila jejich výrobce - společnost IBM, a v roce 1979 uvedla na trh svůj první počítač.

O dva roky později se objevil první mikropočítač s otevřenou architekturou založený na 16bitovém mikroprocesoru Intel 8088. Počítač byl vybaven monochromatickým displejem, dvěma jednotkami pro pětipalcové diskety a 64 kilobajty paměti RAM. Microsoft jménem tvůrce vytvořil speciální operační systém pro tento stroj. Na trhu se objevila řada klonů IBM PC, které tlačily růst průmyslové výroby osobních počítačů.

V roce 1984 Apple vyvinul a vydal nový počítač- Macintosh. Jeho operační systém byl extrémně uživatelsky přívětivý: představoval příkazy ve formě grafických obrázků a umožňoval je zadávat pomocí manipulátoru - myši. Díky tomu byl počítač ještě přístupnější, protože nyní od uživatele nebyly vyžadovány žádné speciální dovednosti.

Počítače páté generace výpočetní technologie, některé zdroje pocházejí z let 1992–2013. Stručně řečeno, jejich základní koncept je formulován následovně: jedná se o počítače vytvořené na základě ultrakomplexních mikroprocesorů, které mají strukturu paralelních vektorů, což umožňuje současně provádět desítky sekvenčních příkazů vložených do programu. Stroje s několika stovkami paralelně pracujících procesorů umožňují zpracovávat data ještě přesněji a rychleji a také vytvářet efektivní sítě.

Rozvoj moderní výpočetní technologie již umožňuje hovořit o počítačích šesté generace. Jedná se o elektronické a optoelektronické počítače pracující na desítkách tisíc mikroprocesorů, vyznačující se masivním paralelismem a simulací architektury nervových biologických systémů, která jim umožňuje úspěšně rozpoznávat složité obrazy.

Po důsledném zvážení všech fází vývoje výpočetní technologie je třeba poznamenat zajímavý fakt: vynálezy, které se osvědčily v každém z nich, přežily dodnes a stále se s úspěchem používají.

Výpočetní kurzy

Existují různé možnosti klasifikace počítačů.

Podle účelu jsou tedy počítače rozděleny:

• pro univerzální - ty, které jsou schopny vyřešit různé matematické, ekonomické, inženýrské, vědecké a další problémy;
• orientovaný na problém - řešení problémů užšího směru, spojeného zpravidla s řízením určitých procesů (registrace dat, akumulace a zpracování malého množství informací, provádění výpočtů podle jednoduchých algoritmů). Mají omezenější softwarové a hardwarové prostředky než první skupina počítačů;
• specializované počítače řeší zpravidla přísně definované úkoly. Mají vysoce specializovanou strukturu a s relativně nízkou složitostí zařízení a ovládání jsou ve svém oboru docela spolehlivé a produktivní. Jde například o ovladače nebo adaptéry, které ovládají řadu zařízení, a také o programovatelné mikroprocesory.

Pokud jde o velikost a produktivní kapacitu, moderní technologie elektronických počítačů se dělí na:

• na extra velkých (superpočítačích);
• velké počítače;
• malé počítače;
• ultra malé (mikropočítače).

Viděli jsme tedy, že zařízení, nejprve vynalezená člověkem, aby odpovídala za zdroje a hodnoty a poté rychle a přesně prováděla složité výpočty a výpočetní operace, se neustále vyvíjela a zlepšovala.

Pojem „výpočetní technika“ znamená totalita technické systémy tj. počítače a matematické nástroje, metody a techniky používané k usnadnění a urychlení řešení úkolů náročných na práci souvisejících se zpracováním informací (výpočty), jakož i odvětví technologie zapojené do vývoje a provozu počítačů.

Hlavní funkční prvky moderních počítačů neboli počítačů (z anglického slova compute, count, count) se vyrábějí na elektronických zařízeních, proto se jim říká elektronické počítače, zkráceně počítače.

Podle způsobu prezentace informací jsou počítače rozděleny do tří skupin:

Analogové počítače (AVM), ve kterých jsou informace prezentovány ve formě průběžně se měnících proměnných, vyjádřených v některých fyzikálních veličinách;

Digitální počítače (DVM), ve kterých jsou informace prezentovány ve formě diskrétních hodnot proměnných (čísel), vyjádřených kombinací diskrétních hodnot jakékoli fyzické veličiny (čísla);

Hybridní počítače využívající oba způsoby prezentace informací.

Každý z těchto způsobů prezentace informací má své výhody a nevýhody. Digitální počítače jsou nejrozšířenější, protože přesnost jejich výsledků v zásadě nezávisí na přesnosti, s jakou jsou vyrobeny. To vysvětluje skutečnost, že první analogové výpočetní zařízení - pravidlo skluzu - se objevilo až v 17. století a nejstaršími digitálními prostředky pro usnadnění výpočtů byla lidská ruka a oblázky. Díky počítání na prstech, pětinásobku a desítková soustava zúčtování.

Novějšími vynálezy pro počítání byly vroubkované visačky a zauzlená lana. První zařízení speciálně určené pro výpočetní techniku ​​byl jednoduchý počítadlo, ze kterého začal vývoj výpočetní techniky. Počítání počítadel, známé již ve starověkém Egyptě a starověkém Řecku dlouho před naším letopočtem, existovalo až do 16. až 17. století, kdy bylo nahrazeno písemnými výpočty. Všimněte si, že počítadlo nesloužilo ani tak k usnadnění skutečných výpočtů, jako k zapamatování mezivýsledků. Je známo několik odrůd počítadla: řecký (egyptský) počítadlo ve formě prkna, na které byly nakresleny čáry a do výsledných sloupců byly umístěny oblázky; Římský počítadlo, na kterém se oblázky mohly pohybovat po drážkách; Číňan Suan Pan a japonský Soroban s kuličkami navlečenými na větvičkách; počítací tabulky skládající se z vodorovných čar odpovídajících jednotkám, desítkám, stovkám atd. a svislých čar, určených pro jednotlivé termíny a faktory; na tyto řádky byly umístěny žetony (až čtyři). Ruský počítadlo - počítadlo se objevilo v XVI -XVII století, používají se dodnes. Ruský počítadlo stojí na zvláštním místě mezi odrůdami počítadla, protože používá desítkový, a nikoli pětinásobný číselný systém, jako všechny ostatní počítadla. Hlavní zásluhou vynálezců počítadla je tvořit polohovací systém reprezentace čísel (viz. Číselný systém).

Dalším důležitým krokem ve vývoji výpočetní techniky bylo vytvoření sčítacích strojů a sčítacích strojů. Takové stroje byly navrženy nezávisle různými vynálezci.

V rukopisech italského vědce Leonarda da Vinciho (1452-1519) je náčrt 13bitové sčítačky. Projekt dalšího, 6bitového, stroje vyvinul německý vědec W. Schickard (1592-1636) a samotný stroj byl údajně postaven v roce 1623. Tyto vynálezy však zůstaly neznámé až do poloviny 20. století. a nemělo tedy žádný vliv na rozvoj výpočetní techniky.

Více než 300 let se věřilo, že první sčítací (8bitový) stroj byl navržen v roce 1641 a vyroben v roce 1645 B. Pascalem, který navíc nastavil „sériovou výrobu“ svých strojů. Několik kopií automobilů přežilo dodnes. Tyto mechanické stroje umožňovaly sčítání a odčítání a také násobení (dělení) vícenásobným sčítáním (odčítání).

Konstruktéři sčítacích strojů jako první implementovali myšlenku reprezentace čísel podle úhlu natočení počítacích koleček: každé číslo od 0 do 9 mělo svůj vlastní úhel. Při implementaci další myšlenky - myšlenky automatického přenosu desítek - narazil Pascal na jistou obtíž: mechanismus, který vynalezl pro přenos desítek, fungoval, když se počítací kolečka otáčela pouze v jednom směru, a to neumožňovalo odčítání otáčením kol v opačném směru. Jednoduchá a důmyslná cesta z této situace, kterou našel Pascal, byla tak úspěšná, že se v ní používá moderní počítače... Pascal nahradil odčítání sčítáním s doplňkem odečteného. U 8bitového stroje Pascal, který pracoval v desítkové soustavě, by číslo doplňovalo číslo , takže operaci odčítání lze nahradit sčítáním:

Výsledné číslo bude více než požadovaný rozdíl o 100 000 000, ale protože stroj je 8bitový, jednotka v devátém bitu jednoduše zmizí, když jsou desítky přeneseny z osmého.

První kopii prvního sčítacího stroje na světě, který provedl všechny čtyři aritmetické operace, vytvořil v roce 1673 GV Leibniz po téměř čtyřicetileté práci na „aritmetickém přístroji“.

V XVII 1. až 19. století. pokračovalo zdokonalování mechanických sčítacích strojů a poté také sčítacích strojů s elektrickým pohonem. Tato vylepšení měla čistě mechanickou povahu a s přechodem na elektroniku ztratila svůj význam.

Výjimkou jsou pouze stroje anglického vědce C. Babbage (1791-1871): rozdíl (1822) a analytický (1830, návrh).

Diferenční stroj byl určen pro tabelaci polynomů a z moderního hlediska to byl specializovaný počítač s pevným (rigidním) programem. Stroj měl „paměť“: několik registrů pro ukládání čísel; počítadlo počtu operací s voláním - při provádění zadaného počtu výpočtových kroků bylo slyšet volání; tiskové zařízení - výsledky byly vytištěny a časem byla tato operace spojena s výpočty v dalším kroku.

Při práci na rozdílovém stroji přišel Babbage s nápadem vytvořit digitální počítač pro provádění různých vědeckých a technických výpočtů, který by při automatické práci spustil daný program. Projekt tohoto stroje, který autor nazývá analytickým, udivuje především tím, že jsou v něm předvídána všechna základní zařízení moderních počítačů, a také úkoly, které lze s jeho pomocí vyřešit.

Babbageův analytický motor měl zahrnovat následující zařízení: „sklad“ - zařízení pro ukládání digitálních informací (nyní se nazývá úložiště nebo paměť);

„Továrna“ - zařízení, které provádí operace s čísly převzatými ze „skladu“ (nyní je to aritmetické zařízení);

zařízení, pro které Babbage nevymyslel název a které řídilo sled akcí stroje (nyní je to ovládací zařízení);

informační vstupní a výstupní zařízení.

Čekání na výsledky výpočtů.

Babbage zamýšlel používat děrné karty (děrné štítky) typu používaného francouzským tkalcem a mechanikem J.M. Jacquard (1752-1834) k ovládání chodu tkalcovského stavu. Babbage poskytl vstup do stroje tabulek hodnot funkcí s kontrolou při zadávání hodnot argumentu.

Výstupní informace bylo možné vytisknout a také vyrazit na děrné štítky, což v případě potřeby umožnilo jejich opětovné zadání do stroje.

Babbage také navrhl myšlenku programového řízení výpočetního procesu a odpovídajícího příkazu - analogie moderního příkazu podmíněné větve: o otázce výběru jednoho ze dvou možných pokračování programu rozhodl stroj v závislosti na znaménku určité vypočítaná hodnota.

Babbage také zajistil speciální počitadlo počtu operací, které je k dispozici ve všech moderních počítačích.

Babbageův analytický motor byl tedy prvním softwarově řízeným počítačem na světě. Pro tento stroj byly také sestaveny první programy na světě a první programátorkou byla Augusta Ada Lovelace (1815-1852), dcera anglického básníka J. Byrona. Na její počest se jeden z moderních programovacích jazyků nazývá „Ada“.

Moderní počítače jsou svou strukturou velmi blízké Babbageovu analytickému stroji, ale na rozdíl od něj (a všech mechanických sčítacích strojů) používají úplně jiný princip implementace výpočtů založených na binárním číselném systému.

Binární princip je implementován pomocí elektromagnetického relé - prvku, který může být v jednom ze dvou možných stavů a ​​změnit se z jednoho stavu do druhého, když je vystaven vnějšímu elektrickému signálu.

Pokud v elektromechanických sčítacích strojích byly použity pouze energetické vlastnosti elektřiny, pak ve strojích postavených na relé se elektřina stává nejdůležitějším a přímým účastníkem výpočetního procesu.

První počítací stroj využívající elektrická relé navrhl v roce 1888 Američan německého původu G. Hollerith (1860-1929) a již v roce 1890 byl použit při americkém sčítání lidu. Tento stroj, nazývaný tabulátor, obsahoval relé, čítače a třídicí box. Data byla aplikována na děrné štítky, které se téměř nelišily od moderních, ve formě razníků. Když průrazná karta prošla strojem v polohách, kde byly otvory, došlo ke zkratu elektrický obvod, na odpovídajících pultech, to bylo přidáno o jeden, načež děrná karta spadla do určité přihrádky třídicího boxu.

V dnešní době se počítače stále více používají ke správě složité výroby.

Vývoj tabulátorů a dalších technik počítání a perforování to umožnil do konce 30. let - do začátku 40. let. našeho století vybudovat takové univerzální počítače s naprogramovaným řízením, ve kterých hlavními „počítacími“ prvky (v moderní terminologii - základna prvků) byla elektromechanická relé.

Reléové stroje byly v provozu po dlouhou dobu, navzdory vzhledu elektronických. Zejména stroj RVM-1 navržený sovětským inženýrem N.I.Bessonovem fungoval až do roku 1965, reléové stroje však nemohly dlouho konkurovat elektronickým počítačům, protože rostly požadavky na spolehlivost a rychlost.

První projekty elektronických počítačů se objevily jen o něco později než projekty reléových strojů, protože vynálezy nutné k jejich vytvoření byly provedeny do konce 20. let minulého století. naše století: v roce 1904 se objevila dvouelektrodová elektronická lampová dioda; v roce 1906-tříelektrodová elektronková trioda; v roce 1918 - elektronické relé (trubicová spoušť).

Za první elektronický výpočetní stroj se považuje stroj ENIAC (elektronický numerický integrátor a kalkulačka), vyvinutý na University of Pennsylvania v USA. ENIAC byl postaven v roce 1945, měl automatické softwarové ovládání, ale neměl vnitřní paměťové zařízení pro ukládání příkazů.

Prvním počítačem se všemi součástmi moderních strojů byl anglický stroj EDSAK, postavený na univerzitě v Cambridgi v roce 1949. Jako první implementoval princip „uloženého programu“, formulovaný v letech 1945-1946. Americký matematik J. Neumann (1903-1957).

Tato zásada je následující:

příkazy a čísla jsou stejného typu ve formě reprezentace v počítači (zapsány v binárním kódu);

čísla jsou uložena na stejném paměťovém zařízení jako program;

díky numerické formě psaní příkazů programu může stroj provádět operace s příkazy.

Prvním domácím počítačem byl malý elektronický počítací stroj (MESM), vyvinutý v letech 1947-1951. pod vedením sovětského vědce akademika S. A. Lebeděva (1902-1974), jehož jméno je spojeno s dalším rozvojem sovětské výpočetní techniky.

MESM provedl pouze 12 příkazů, nominální rychlost byla 50 operací za sekundu. Operační paměť MESM, spuštěná na spouštěch, mohla uložit 31 sedmnáctibitových binárních čísel a 64 dvacetibitových instrukcí. Kromě toho existovala externí úložná zařízení.

Zajímavé je, že oddělené úložiště v paměť s náhodným přístupem MESM čísel a příkazů je v rozporu s Neumannovým principem uloženého programu, na kterém byly počítačové návrhy založeny po mnoho let. V moderních počítačích je také odklon od tohoto principu, zejména není třeba provádět operace s hodnotami, které jsou zakódovány v programových příkazech.

V historii vývoje elektronických počítačů, počínaje ENIAC, EDSAK, MESM a pokračující až do současnosti, se obvykle rozlišují čtyři období, což odpovídá čtyřem takzvaným generacím počítačů. Tato období lze rozlišovat z různých důvodů, a proto je často obtížné přiřadit konkrétní vůz ke konkrétní generaci. V tabulce jsou uvedeny některé průměrné charakteristiky generací.

Příklad domácího stroje BESM -6 (hlavní konstruktér - S. A. Lebedev) ukazuje, jak je někdy obtížné jednoznačně určit generaci stroje. Vývoj BESM-6 byl dokončen v roce 1966; základna prvků - polovodičové tranzistory; výkon - operace za sekundu, kapacita paměti s náhodným přístupem (RAM) - bity. Podle těchto charakteristik patří do druhé generace, podle zbytku - do třetí. Někdy jsou počítače rozděleny do tříd: minipočítače, malé, střední, velké a superpočítače.

Charakteristika generací elektronických počítačů