Сандық машиналардың арифметикалық және логикалық негіздері Электронды есептеуіш машиналары

• 
  б.э.д. 3000 жыл - Ежелгі Вавилонда алғашқы есептегіштер - абак пайда болды.
  
• 
  б.э.д. 500 жыл — Қытайда абактың «жаңа» нұсқасы пайда болды.
  
• 
  1492 жыл — Леонардо да Винчи өзінің бір күнделігінде он тісті сақиналары бар 13-разрядты есептегіш құрылғының сызбасын көрсеткен. Бұл сызбалар негізінде жұмыс жасайтын құрылғы ХХ ғасырда ғана жасалғанымен Леонардо да Винчи жобасының дұрыстығы расталды.
  
• 
  1623 жыл — Вильгельм Шиккард, Тюбинген университетінің профессоры, тісті сақиналар неізінде алты разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын құрылғы жасап шығарды. 1960 жылы профессордың сызбасы бойынша қайта жасалып, дұрыс жұмыс жасайтындығын көрсетті.
  
• 
  1630 жыл — Ричард Деламейн шеңберлік логарифмдік сызғыш жасады.
  
• 
  1642 жыл - Блез Паскаль «Паскалин» - алғашқы нақты жүзеге асырылған және кең танылған цифрлық есептеуіш құрылғыны ұсынды. Құрылғы прототипі бес разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын еді. Паскаль бұндай есептегіштердің оннан астамын жасады, соңғы үлгілері сегіз разрядты сандармен де жұмыс жасай алатын еді.
  
• 
  1673 жыл - көрнекті неміс философы және математигі Готфрид Вильгельм Лейбниц механикалық калькулятор жасады, ол екілік санау жүйесінің көмегімен көбейту, бөлу, қосу және азайтуды орындай алатын еді.
  
• 
  Осы кездер шамасында Исаак Ньютон математикалық анализ негіздерін қалады.
  
• 
  1723 жыл - неміс математигі және астрономы Христиан Людвиг Герстен, Лейбниц жұмыстарының негізінде арифметикалық машина жасады. Машина сандарды көбейту кезінде бүтін бөлігін және тізбектелген қосу амалдарының санын есептей алатын еді. Сонымен қатар бұл машина енгізілген мәліметтерді енгізудің дұрыстығын тексере алатын еді.
  
• 
  1786 жыл - неміс әскери инженері Иоганн Мюллер «айырмалық машина» идеясын ұсынды - бұл машина айырмалық әдіспен есептелетін логарифмдерді табуляциялай алатын еді. Лейбництің тісті доңғалақтары негізінде жасалған бұл машина біршама кішкентай (биіктігі 13см, диаметрі 30см) болғанымен, 14-разрядты сандармен негізгі төрт арифметикалық амалды орындай алатын еді.
  
• 
  1801 жыл - Жозеф Мария Жаккард бағдарлама арқылы басқарылатын тігін станогын құрды, оның жұмысы перфокарталар жиыны көмегімен көрсетілетін еді.
  
• 
  1820 жыл — француз Тома де Кальмар арифмометрлерді алғаш рет өндірістік жағдайда шығарды.
  
• 
  1822 жыл — ағылшын математигі Чарльз Бэббидж айырмалық машинаны (математикалық кестелерді автоматты түрде құруға арналған арифмометр) ойлап тапты, бірақ іс жүзінде жасап көрсете алмады.
  
• 
  1855 жыл — Стокгольм қаласында ағайынды Георг және Эдвард Шутц Чарльз Бэббидж жұмыстарының негізінде алғашқы айырмалық машина жасады.
  
• 
  1876 жыл — орыс математигі П.Л.Чебышев ондықтарды үзіліссіз тасымалдайтын қосқыш аппарат құрды. Бұл ғалым 1881 жылы осы машинаға көбейту және бөлуге арнап қосымша бөліктер жасады.
  
• 
  1884—1887 жж — Герман Холлерит электрлік табуляциялық жүйе (Холлерит табуляторын) жасап шығарды, бұл жүйе 1890 және 1900 жылдары АҚШ-тағы, 1897 жылы Ресейдегі халық санағында қолданылды.
  
• 
  1912 жыл — орыс ғалымы А.Н.Крылов жобасы бойынша қарапайым дифференциалдық теңдеулерді интеграциялауға арналған машина жасалды.
  
• 
  1927 жыл — Массачусетс технологиялық университетінде аналогтық компьютер жасап шығарылды.
  
• 
  1938 жыл — неміс инженері Конрад Цузе өзінің алғашқы есептеуіш машинасын жасап, оған Z1 деген ат берді (Оның соавторы ретінде Гельмут Шрейердің есімі де аталады). Бұл толықтай механикалық, бағдарламаланатын цифрлық машина еді. Бұл үлгі іс жүзінде қолданылмады. Оның қалпына келтірілген нұсқасы Берлиндегі неміс техникалық мұражайында сақталған. Осы жылы Цузе Z2 машинасын жасауға кірісіп кетті.
  
• 
  1941 жыл — Конрад Цузе Z3 машинасын жасады. Бұл машина қазіргі заманғы компьютердің барлық қасиеттерін ие болатын.
  
• 
  1942 жыл — Айова штатының университетінде Джон Атанасов және оның аспиранты Клиффорд Берри АҚШ-тағы алғашқы электрондық цифрлық компьютерді жасап бастады. Бұл машина толықтай аяқталмағанымен (Атанасов әскерге кетті), тарихшылардың айтуына қарағанда, американ ғалымы Джон Мочлидің екі жылдан кейін Эниак ЭЕМ-ін жасап шығаруыны көп әсерін тигізді.
  
• 
  1943 жылдың басында алғашқы американдық есептеуіш машина — Марк I жасалды. Бұл машина АҚШ әскери-әуе күштерінің күрделі баллистикалық есептерін шығаруға арналған еді.
  
• 
  1943 жылдың соңында арнайы мақсаттарда қолданылатын ағылшын есептеуіш машинасы - Колосс жасалды. Машина фашисттік Германияның құпия кодтарын шешумен айналысты.
  
• 
  1944 жылы Конрад Цузе Z4 компьютерін жасап шығарды.
  
• 
  1946 жылы алғашқы әмбебап электронды цифрлық есептеуіш машина - Эниак жасап шығарылды.
  

Негізгі базасы электрондық шамдардан құрылған (ENIAC және басқа да ЭЕМ-дер) ЭЕМ-дер олардың бірінші буынына жатады (1940-1955 жылдар). Оларды қазіргі ЭЕМ-дердің аталары (аналары) деп те атайды.

Егер Бэббидж машинасын еске алсақ, оны ЭЕМ-дердің арғы атасы деуге болады. Бірінші буындағы машиналарбірнеше жүздеген шаршы метр орын алатын және мыңдаған шамдар орналасқан алып құрылғылар болатын. Программалар мен сандарды оларға енгізу үшін перфоленталар мен перфокарталар пайдаланған. Бұл машиналарға программалар машиналық кодтарда жасалған, сондықтан кез-келген адам программа құра білмеген. Ең жылдам машиналардың еептеу жылдамдығы секундына 20000 амалдан тұрады.

1955 жылдан бастап екінші буындағы ЭЕМ-дер пайда бола бастады. Оларда электрлік шамдардың орнына жартылай өткізгіштер-транзисторлар пайдаланылды.

Сонымен, ЭЕМ-нің көлемі бірнеше есе кішірейді, пайдалынылатын электр қуаты да аз болды, онымен қатар олардың амал орындау жылдамдықтары секундына бірнеше он мыңдаған амалға жетті. Онымен қатар жоғары деңгейдегі программалау тілдері де дами бастады: Фортран, Алгол, Кобол және т.с.с. Программалар алгоритмдік тілдерде құрылатын болғандықтан, олар машинаға тәуелсіз болды.

Көп уақыт өтпей-ақ электрондық өндіріс орындары интегралдық схемалар жасай бастады. Интегралдық схемада кішкентай жартылай өткізгішті кристаллға бірнеше жүздеген, тіпті мыңдаған транзисторлар орналастырылды. Содан кейін бірнеше жүздеген мың транзисторлардан тұратын жартылай өткізгіш кристаллдар- үлкен интегралдық схема (ҮИС) пайда болды.

Интегралдық схема негізінде құрастырылған ЭЕМ-дер үшінші буындағы машиналар деп аталады. Бұл машиналардың жады үлкен, амал орындау жылдамдығы секундына бірнеше миллион амалға жетті. Сыйымдылығы шексіз, жұмыс орындау жылдамдығы жоғары, сыртқы жадқа сақтау құрылғысы – магниттік дискілер пайда болды.

Үшінші буындағы машиналарды бір мезгілде бірнеше программалардың қатар орындалуына мүмкіндік туды. Бұндай режим мультипрограммалық режим деп аталды. Осы кездің өзінде-ақ белгілер базасы жасала бастады, бұл ЭЕМ-дерді халық шаруашылығында кеңінен пайдалануға мүмкіндік туғызды.

1971 жылы АҚШ-тың «Интел» фирмасы алғашқы микропроцессор құрастырды. Бұл компьютердің процессорының жұмысын атқаратын өте үлкен интегралдық схемадан құрастырылған құрылғы болды. Микропроцессорлардың жасалуы информатикадағы үлкен төңкеріс болды. Осының арқасында кішкене ғана ЭЕМ-дер, яғни дербес компьютер пайда болды.

Қазіргі кезде төртінші буындағы ЭЕМ-дер 70-жылдардан бастап өндіріске енді. Бұл ЭЕМ-дердің біреуінің жады, көлемі және амал орындау жылдамдығы бірінші буындағы ЭЕМ-дердің бірнеше ондағандарымен парапар.

1980 жылдан бастап АҚШ-тың IBM фирмасы дербес компьютер жасау жолында дүние жүзі бойынша алдыңғы фирмалардың бірі болды. Ал 1990 жылдың басынан бастап көрнекті фирмалардың бірі Apple Corparation болды, ол Macintosh маркалы компьютер шыға бастады. Қазақстан Республикасының Ұлттық радиоэлектроника және байланыс орталығы Германияның Siemens фирмасымен бірлесіп, мектептерге арналған компьютерлер шығару ісін қолға алуда.

Біз ЭЕМ-нің төрт буынына қысқаша тоқталдық олардың бір-бірінен айырмашылықтары көп және кемшіліктері де жоқ емес. Негізгі кемшіліктің бірі олардың жұмыс атқару үшін арнайы тілдерді пайдалануды қажет ететіндігінде, болмаса, олар сізді түсінбейді. Қалайда бір есепті шешу үшін, оған белгілі бір тілде программа құруымыз қажет.

Қазіргі кезде көптеген елдерде бесінші буындағы ЭЕМ-ді жасау ісі қолға алынды. Ол машиналар адамды кәдімгі адам сөйлейтін тілде түсінуі қажет. Яғни ЭЕМ «Жасанды интеллект» негізінде құрылуы қажет. Егер бұл идея толығымен іске асатын болса, онда ЭЕМ кәдімгі сіз арқылы информация қабылдайтын болады және берілген алгоритм бойынша программаны өзі құрып, есепті машинаның өзі шешетін болады.