مهندسی رایانه. نقاط پیشرفت احتمالی در دهه های آینده خواهد بود

کارشناسی
• 09.03.01 انفورماتیک و مهندسی کامپیوتر
• 09.03.02 سیستم ها و فناوری های اطلاعاتی
• 09.03.03 انفورماتیک کاربردی
• 09.03.04 مهندسی نرم افزار

آینده صنعت

فناوری اطلاعات (IT) یکی از صنایع در حال رشد است. تغییرات در این صنعت، فناوری ها و شیوه های جدیدی را برای تقریباً تمام بخش های اقتصاد ایجاد می کند. مهندسی، حمل و نقل، مدیریت منابع، بازاریابی، مدیریت افراد - همه اینها و بسیاری از زمینه های دیگر تحت تأثیر فناوری اطلاعات در حال تغییر هستند.

چندین فرآیند مهم در حوزه فناوری اطلاعات در حال انجام است. اولاً، اتصال جهان به دلیل راه حل های مخابراتی در حال رشد است، حجم داده های عبوری از شبکه در حال افزایش است و راه حل هایی برای پردازش این داده ها در حال توسعه است. ثانیاً راه حل های دیجیتالبیشتر و بیشتر متحرک می شوند و بیشتر و بیشتر برای کاربر "دوستانه" می شوند. اگر در حال حاضر تقریباً هر خانواده یک رایانه دارد و هر دوم یک تلفن هوشمند دارد، پس از ده سال آینده هر شهرنشین حداقل 5-6 دستگاه روی بدنه و متصل به هم خواهد داشت. به عنوان مثال، عینک واقعیت افزوده، یک دستبند بیومتریک برای مراقبت های بهداشتی، یک گوشی هوشمند با عملکرد کیف پول هوشمند، و غیره. در فناوری های واقعیت افزوده

نوآوری‌ها در سایر صنایع در تقاطع با فناوری اطلاعات متولد می‌شوند، بنابراین تعداد زیادی از وظایف بین‌صنعتی برای دستیابی به موفقیت وجود دارد. با این وجود، توسعه و تولید سخت‌افزار، نرم‌افزار (SW) و سیستم‌های امنیتی اولویت‌های اصلی در بخش فناوری اطلاعات هستند. یک جهت بسیار امیدوارکننده، طراحی فضاهای مجازی و رابط برای تعامل با آنها است.

حرفه های آینده

• معمار سیستم های اطلاعاتی
• طراح رابط
• معمار مجازی
• طراح دنیای مجازی
• طراح رابط عصبی
• وکیل شبکه
• سازمان دهنده انجمن آنلاین
• واعظ فناوری اطلاعات
• زبان شناس دیجیتال
• مدل ساز داده های بزرگ

نقاط پیشرفت احتمالی در دهه های آینده عبارتند از:

• افزایش حجم داده های ارسالی و مدل های پردازش آنها (داده های بزرگ، داده های بزرگ)؛
• توزیع نرم افزاری که ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد کاربر معمولی;
• توسعه رابط های انسان و ماشین؛
• فن آوری ها هوش مصنوعی;
• سیستم های معنایی که با معانی زبان های طبیعی کار می کنند (ترجمه، جستجوی اینترنتی، ارتباط انسان و کامپیوتر و غیره)؛
• کامپیوترهای کوانتومی و نوری جدید که می توانند پردازش آرایه های داده بزرگ را به میزان قابل توجهی سرعت بخشند.
• توسعه رابط های عصبی، از جمله "کنترل فکر"، اشیاء مختلف، انتقال احساسات و تجربیات از راه دور.

اولین وسیله ای که برای تسهیل شمارش طراحی شد چرتکه بود. با کمک استخوان های حساب ها می توان عملیات جمع و تفریق و ضرب های ساده را انجام داد.

1642 - بلز پاسکال، ریاضیدان فرانسوی، اولین ماشین محاسبه مکانیکی، "پاسکالین" را طراحی کرد که می توانست جمع مکانیکی اعداد را انجام دهد.

1673 - گوتفرید ویلهلم لایب نیتس ماشینی را طراحی کرد که به شما امکان می دهد چهار عملیات حسابی را به صورت مکانیکی انجام دهید.

نیمه اول قرن 19 - چارلز بابیج ریاضیدان انگلیسی سعی کرد یک دستگاه محاسباتی جهانی بسازد، یعنی یک کامپیوتر. بابیج آن را موتور تحلیلی نامید. او تشخیص داد که کامپیوتر باید حاوی حافظه باشد و توسط یک برنامه کنترل شود. به گفته بابیج، رایانه یک وسیله مکانیکی است که برنامه های آن با استفاده از کارت های پانچ - کارت هایی از کاغذ ضخیم با اطلاعات اعمال شده با استفاده از سوراخ ها تنظیم می شود (در آن زمان قبلاً در دستگاه های بافندگی به طور گسترده استفاده می شد).

1941 - مهندس آلمانی Konrad Zuse یک کامپیوتر کوچک بر اساس چندین کامپیوتر ساخت رله های الکترومکانیکی.

1943 - در ایالات متحده آمریکا ، در یکی از شرکت های IBM ، هوارد آیکن رایانه ای به نام "Mark-1" ایجاد کرد. این امکان انجام محاسبات را صدها برابر سریعتر از دستی (با استفاده از یک ماشین اضافه) فراهم کرد و برای محاسبات نظامی استفاده شد. از ترکیبی از سیگنال های الکتریکی و محرک های مکانیکی استفاده می کرد. "Mark-1" دارای ابعاد: 15 * 2-5 متر و حاوی 750000 قطعه بود. این دستگاه توانست دو عدد 32 بیتی را در 4 ثانیه ضرب کند.

1943 - در ایالات متحده آمریکا، گروهی از متخصصان به رهبری جان ماچلی و پروسپر اکرت شروع به طراحی کامپیوتر ENIAC بر اساس لوله های خلاء کردند.

1945 - ریاضیدان جان فون نویمان درگیر کار بر روی ENIAC بود که گزارشی از این رایانه تهیه کرد. فون نویمان در گزارش خود فرموله کرد اصول کلیعملکرد رایانه ها، یعنی دستگاه های محاسباتی جهانی. تا به حال، اکثریت قریب به اتفاق کامپیوترها مطابق با اصولی ساخته شده اند که جان فون نویمان بیان کرده است.

1947 - Eckert و Mauchly توسعه اولین ماشین سریال الکترونیکی UNIVAC (رایانه خودکار جهانی) را آغاز کردند. اولین مدل ماشین (UNIVAC-1) برای اداره سرشماری ایالات متحده ساخته شد و در بهار 1951 مورد بهره برداری قرار گرفت. کامپیوتر همزمان و ترتیبی UNIVAC-1 بر اساس کامپیوترهای ENIAC و EDVAC ایجاد شد. او با فرکانس ساعت 2.25 مگاهرتز کار می کرد و حاوی حدود 5000 لوله الکترون بود. یک دستگاه ذخیره سازی داخلی با ظرفیت 1000 عدد اعشاری 12 بیتی روی 100 خط تاخیر جیوه ساخته شد.

1949 - محقق انگلیسی مورنس ویلکز اولین رایانه ای را ساخت که اصول فون نویمان را در بر می گرفت.

1951 - J. Forrester مقاله ای در مورد استفاده از هسته های مغناطیسی برای ذخیره سازی منتشر کرد اطلاعات دیجیتال، ماشین Whirlwind-1 اولین دستگاهی بود که از حافظه هسته مغناطیسی استفاده کرد. این شامل 2 مکعب با 32-32-17 هسته بود که ذخیره 2048 کلمه را برای اعداد باینری 16 بیتی با یک بیت برابری فراهم می کرد.

1952 - IBM اولین کامپیوتر الکترونیکی صنعتی خود IBM 701 را منتشر کرد که یک کامپیوتر موازی همزمان حاوی 4000 لوله خلاء و 12000 دیود بود. نسخه بهبودیافته دستگاه IBM 704 متفاوت بود سرعت بالاکار، از رجیسترهای شاخص استفاده کرد و داده ها را به صورت ممیز شناور ارائه کرد.

بعد از کامپیوتر 704 آی بی ام، ماشین آی بی ام 709 عرضه شد که از نظر معماری به ماشین های نسل دوم و سوم نزدیک شد. در این ماشین ابتدا از آدرس دهی غیر مستقیم استفاده شد و برای اولین بار کانال های ورودی-خروجی ظاهر شد.

1952 - رمینگتون رند کامپیوتر UNIVAC-t 103 را منتشر کرد که اولین کامپیوتری بود که از وقفه های نرم افزاری استفاده کرد. کارمندان رمینگتون رند از شکل جبری الگوریتم های نوشتن به نام «کد کوتاه» استفاده کردند (اولین مفسر که در سال 1949 توسط جان ماچلی ایجاد شد).

1956 - سرهای مغناطیسی شناور روی بالشتک هوا توسط IBM ساخته شد. اختراع آنها امکان ایجاد نوع جدیدی از حافظه - دستگاه های ذخیره سازی دیسک (حافظه) را فراهم کرد که اهمیت آن در دهه های بعدی توسعه فناوری رایانه کاملاً قدردانی شد. اولین حافظه های دیسک در ماشین های IBM 305 و RAMAC ظاهر شدند. دومی دارای بسته ای متشکل از 50 دیسک فلزی با پوشش مغناطیسی بود که با سرعت 12000 دور در دقیقه می چرخید. / دقیقه روی سطح دیسک 100 آهنگ برای ضبط داده ها وجود داشت که هر کدام 10000 کاراکتر بود.

1956 - فرانتی کامپیوتر Pegasus را منتشر کرد که در آن مفهوم ثبات برای اولین بار تجسم یافت. همه منظوره(RON). با ظهور RON، تمایز بین ثبات های شاخص و انباشته ها حذف شد و برنامه نویس نه یک، بلکه چندین رجیستر انباشته را در اختیار داشت.

1957 - گروهی به رهبری D. Backus کار خود را بر روی اولین زبان برنامه نویسی به پایان رساندند سطح بالابه نام FORTRAN. این زبان که برای اولین بار در رایانه IBM 704 پیاده سازی شد، به گسترش دامنه رایانه ها کمک کرد.

دهه 1960 - نسل دوم کامپیوترها، عناصر منطقیرایانه ها بر اساس دستگاه های نیمه هادی - ترانزیستورها اجرا می شوند، زبان های برنامه نویسی الگوریتمی مانند الگول، پاسکال و غیره در حال توسعه هستند.

دهه 1970 - نسل سوم کامپیوترها، مدارهای مجتمع حاوی هزاران ترانزیستور در یک صفحه نیمه هادی. سیستم عامل، زبان های برنامه نویسی ساختاری شروع به ایجاد کردند.

1974 - چندین شرکت اعلام کردند که یک رایانه شخصی بر اساس ریزپردازنده Intel-8008 ایجاد کردند - دستگاهی که عملکردهای مشابه یک رایانه بزرگ را انجام می دهد، اما برای یک کاربر طراحی شده است.

1975 - اولین کامپیوتر شخصی Altair-8800 که به صورت تجاری توزیع شد بر اساس ریزپردازنده Intel-8080 ظاهر شد. این کامپیوتر تنها 256 بایت رم داشت و صفحه کلید و صفحه نمایش نداشت.

اواخر 1975 - پل آلن و بیل گیتس (بنیانگذاران آینده مایکروسافت) یک مترجم زبان پایه برای کامپیوتر Altair ایجاد کرد که به کاربران اجازه می داد به سادگی با کامپیوتر ارتباط برقرار کنند و به راحتی برای آن برنامه بنویسند.

آگوست 1981 - IBM کامپیوتر IBM را معرفی کرد. یک ریزپردازنده 16 بیتی Intel-8088 به عنوان ریزپردازنده اصلی رایانه استفاده شد که امکان کار با 1 مگابایت حافظه را فراهم می کرد.

دهه 1980 - نسل چهارم کامپیوترها، ساخته شده بر روی مدارهای مجتمع بزرگ. ریزپردازنده ها به صورت یک تراشه واحد، تولید انبوه فروخته می شوند کامپیوترهای شخصی.

دهه 1990 - نسل پنجم کامپیوترها، مدارهای مجتمع فوق العاده بزرگ. پردازنده ها حاوی میلیون ها ترانزیستور هستند. ظهور جهانی شبکه های کامپیوتراستفاده انبوه

دهه 2000 - نسل ششم کامپیوترها. یکپارچه سازی کامپیوتر و لوازم خانگی، کامپیوترهای جاسازی شده، توسعه محاسبات شبکه.

جهت "علوم کامپیوتر و مهندسی کامپیوتر"- یکی از پایدارترین ها از نظر تقاضای بالا در سراسر جهان. تقاضا برای متخصصان در زمینه برنامه نویسی، علوم کامپیوتر و کار با فناوری کامپیوتر (مهندسان و تکنسین ها) در دهه 90 شروع به رشد کرد، در دهه 2000 به طور پیوسته بالا رفت، که تا به امروز باقی مانده است. و بدیهی است که این وضعیت بیش از یک دهه ادامه خواهد داشت.

"علوم کامپیوتر و مهندسی کامپیوتر" - گروه کلیدیتخصص در صنعت کامپیوتر نرم افزار مبنایی برای عملکرد رایانه های شخصی سنتی و رایانه های قدرتمندتر است که برای اهداف علمی یا اطمینان از عملکرد شرکت های بزرگ طراحی شده اند. فارغ التحصیلان دانشگاه با مدرک مهندسی و علوم کامپیوتر در شرکت هایی مانند مایکروسافت، اوراکل، سیمانتک، اینتل، آی بی ام، اچ پی، اپل کار می کنند. اما اگر شرکت های ذکر شده در بالا متعلق به به اصطلاح "گارد قدیمی" هستند، امروزه برنامه نویسان خوب در شرکت هایی مانند گوگل، فیس بوک، آمازون، پی پال، ای بی، توییتر و غیره نیز فعالیت می کنند.

فارغ التحصیلان مقطع کارشناسی یا کارشناسی ارشد در رشته تخصصی "مهندسی انفورماتیک و کامپیوتر" می توانند در زمینه های زیر مشغول به کار شوند:

• توسعه نرم افزار: این شامل تحلیلگران سیستم، برنامه نویسان، توسعه دهندگان می شود. در طول آموزش، توجه زیادی به مطالعه زبان های برنامه نویسی مانند C ++، جاوا و غیره می شود. درک این نکته مهم است که حتی پس از فارغ التحصیلی، چنین متخصصانی باید دائماً دوره های تکمیلی را بگذرانند تا با روندها و تغییرات جدید در زبان های برنامه نویسی همگام شوند.
• مهندسی نرم افزار (یا نرم افزارمحاسبات و سیستم های خودکار) - این شامل توسعه پیچیده تر است محصولات نرم افزاریدر محل اتصال فناوری رایانهمهندسی، ریاضیات، طراحی و سازماندهی کار تیمی؛
• کنترل کیفیت و آزمایش؛
• توسعه اسناد فنی؛
• پشتیبانی فنی؛
• مدیریت پایگاه داده بزرگ؛
• طراحی وب سایت؛
• مدیریت پروژه؛
• بازاریابی و فروش.

در دهه های گذشته، جهان به سرعت در حال دستیابی به فناوری های جدید است و روز به روز به متخصصان بیشتری در زمینه انفورماتیک و فناوری رایانه نیاز است. فارغ التحصیلان فرصت های شغلی به عنوان مهندسان نرم افزار، طراحان وب، توسعه دهندگان بازی های ویدئویی، تحلیلگران سیستم، مدیران پایگاه داده و مدیران شبکه خواهند داشت.

جهت دیگر تخصص ها کار مستقیم با رایانه ها، مجتمع ها، سیستم ها و شبکه ها است. این یک زیر بخش مهم از صنعت کامپیوتر است. مهندسان و تکنسین ها یاد می گیرند که با سخت افزار کار کنند، یعنی در تولید تجهیزات و رایانه و همچنین انواع ابزارها مانند چاپگر، اسکنر و غیره.
توسعه کامپیوتر در بخش تحقیق و توسعه شرکت های بزرگ شروع می شود. تیم های مهندسی (مکانیک، الکترونیک، برق، تولید، برنامه نویسی) برای توسعه، آزمایش و ساخت قطعات با هم کار می کنند. حوزه جداگانه تحقیقات بازاریابی بازار و تولید محصول نهایی است. در این بخش است که بیشترین کمبود متخصصان واجد شرایط و آشنا به برنامه نویسی، رباتیک، اتوماسیون و غیره وجود دارد.

اما اگر بتوان این تخصص ها را به حرفه های نسبتاً سنتی این منطقه نسبت داد، امروزه تعدادی از حرفه ها به طور فزاینده ای محبوب می شوند که به سادگی حدود 10-15 سال پیش وجود نداشتند.

• توسعه رابط کاربری: این متخصصان در شرکت هایی مانند الکترونیک آرتز، اپل، مایکروسافت و سایرین که در زمینه توسعه بازی های ویدیویی فعالیت دارند، مورد نیاز هستند. برنامه های موبایلو غیره.
• رایانش ابری: بسیاری از شرکت ها از جمله گوگل، آمازون، AT&T و مایکروسافت به افراد حرفه ای مانند توسعه دهنده نرم افزار ابری، مهندس شبکه ابری، مدیر محصول ابری نیاز دارند.
• پردازش و تجزیه و تحلیل پایگاه های داده بزرگ: پردازشگرهای کلان داده می توانند در طیف گسترده ای از شرکت ها کار کنند - در تجارت و بخش مالی، تجارت الکترونیک، نهادهای عمومی، سازمان های پزشکی، مخابرات و غیره.
• رباتیک: این متخصصان در شرکت های بزرگ صنعتی، به عنوان مثال، در مهندسی مکانیک (به ویژه در صنایع خودروسازی و هواپیما) مورد تقاضا هستند.

دانشگاه هایی که در زمینه "مهندسی انفورماتیک و کامپیوتر" آموزش ارائه می دهند عبارتند از: دانشگاه فنی دولتی مسکو. N.E. Bauman، MEPhI، MIREA، MESI، MTUCI، NRU HSE، MPEI، MAI، MAMI، MIET، MISiS، MADI، MATI، LETI، Polytech (سن پترزبورگ) و بسیاری دیگر.

با نمایندگان دانشگاه شخصاً ارتباط برقرار کنید

همانطور که می بینید، دانشگاه ها و برنامه های زیادی در این تخصص وجود دارد. بنابراین با مراجعه به نمایشگاه رایگان «کارشناسی ارشد و تکمیلی» در یا.

به محض اینکه شخصی مفهوم "کمیت" را کشف کرد، بلافاصله شروع به انتخاب ابزارهایی کرد که شمارش را بهینه و تسهیل می کند. امروزه کامپیوترهای فوق قدرتمند، بر اساس اصول محاسبات ریاضی، اطلاعات را پردازش، ذخیره و انتقال می دهند - مهمترین منبع و موتور پیشرفت بشر. با در نظر گرفتن مراحل اصلی این فرآیند، درک چگونگی توسعه فناوری رایانه دشوار نیست.

مراحل اصلی توسعه فناوری رایانه

محبوب ترین طبقه بندی پیشنهاد می کند که مراحل اصلی توسعه فناوری رایانه را به ترتیب زمانی مشخص کنیم:

• مرحله دستی در طلوع عصر بشری آغاز شد و تا اواسط قرن هفدهم ادامه یافت. در این دوره، پایه های حساب به وجود آمد. بعداً با تشکیل سیستم های اعداد موقعیتی ، دستگاه هایی ظاهر شدند (چرتکه ، چرتکه و بعداً - یک قانون اسلاید) که امکان محاسبه با ارقام را فراهم کرد.
• مرحله مکانیکی از اواسط قرن 17 شروع شد و تقریبا تا پایان قرن 19 ادامه داشت. سطح توسعه علم در این دوره امکان ایجاد دستگاه های مکانیکی را فراهم کرد که کار اصلی را انجام می دهند عملیات حسابیو به طور خودکار ارقام بالاتر را حفظ می کند.
• مرحله الکترومکانیکی کوتاه‌ترین مرحله‌ای است که تاریخ توسعه فناوری رایانه به هم پیوسته است. فقط حدود 60 سال دوام آورد. این فاصله بین اختراع اولین جدول ساز در سال 1887 تا سال 1946 است که اولین رایانه (ENIAC) ظاهر شد. ماشین‌های جدید که مبتنی بر یک درایو الکتریکی و یک رله الکتریکی بودند، انجام محاسبات را با سرعت و دقت بسیار بیشتری ممکن می‌کردند، اما روند شمارش هنوز باید توسط یک فرد کنترل می‌شد.
• مرحله الکترونیکی از نیمه دوم قرن گذشته آغاز شد و تا امروز ادامه دارد. این داستان شش نسل از کامپیوترهای الکترونیکی است - از اولین واحدهای غول پیکر که بر اساس آن ساخته شده بودند لامپ های الکترونیکیو به ابررایانه های مدرن فوق العاده قدرتمند با تعداد زیادی پردازنده موازی که قادر به اجرای همزمان دستورات زیادی هستند.

مراحل توسعه فناوری رایانه بر اساس اصل زمانی تقسیم می شود و نه مشروط. در زمانی که برخی از انواع رایانه ها استفاده می شد، پیش نیازهای ظهور موارد زیر به طور فعال ایجاد شد.

اولین دستگاه های شمارش

اولین ابزار شمارش که تاریخ توسعه فناوری رایانه می داند ده انگشت در دستان یک فرد است. نتایج شمارش در ابتدا با کمک انگشتان، بریدگی های روی چوب و سنگ، چوب های مخصوص و گره ثبت می شد.

با ظهور نوشتن ظاهر شد و توسعه یافت راه های مختلفسوابق اعداد، سیستم های اعداد موقعیتی اختراع شد (اعشاری - در هند، جنسیس - در بابل).

در حدود قرن چهارم قبل از میلاد، یونانیان باستان شروع به شمارش با استفاده از چرتکه کردند. در ابتدا، این یک لوح مسطح سفالی بود که با یک جسم نوک تیز نوارهایی روی آن اعمال می شد. شمارش با قرار دادن سنگ های کوچک یا سایر اشیاء کوچک روی این نوارها به ترتیب خاصی انجام می شد.

در چین، در قرن چهارم پس از میلاد، چرتکه هفت نقطه ای ظاهر شد - suanpan (suanpan). سیم ها یا طناب ها روی یک قاب چوبی مستطیلی کشیده می شدند - از نه یا بیشتر. سیم دیگری (طناب) که عمود بر سایرین کشیده شده بود، سوانپان را به دو قسمت نابرابر تقسیم می کرد. در محفظه بزرگتر، که "زمین" نامیده می شود، پنج استخوان روی سیم ها بسته شده بود، در قسمت کوچکتر - "بهشت" - دو عدد از آنها وجود داشت. هر یک از سیم ها با یک رقم اعشار مطابقت داشت.

چرتکه سنتی سوروبان از قرن شانزدهم در ژاپن رایج شد و از چین به آنجا رسید. در همان زمان چرتکه در روسیه ظاهر شد.

در قرن هفدهم، بر اساس لگاریتمی که توسط ریاضیدان اسکاتلندی جان ناپیر کشف شد، ادموند گانتر انگلیسی قانون اسلاید را اختراع کرد. این دستگاه به طور مداوم بهبود یافته و تا به امروز زنده مانده است. این به شما امکان می دهد اعداد را ضرب و تقسیم کنید، به یک توان برسانید، لگاریتم ها و توابع مثلثاتی را تعیین کنید.

قانون اسلاید به وسیله ای تبدیل شده است که توسعه فناوری رایانه را در مرحله دستی (پیش مکانیکی) تکمیل می کند.

اولین ماشین حساب های مکانیکی

در سال 1623 دانشمند آلمانی ویلهلم شیکارد اولین ماشین حساب مکانیکی را ایجاد کرد که آن را ساعت شمارش نامید. مکانیسم این دستگاه شبیه یک ساعت معمولی بود که از چرخ دنده و ستاره تشکیل شده بود. با این حال، این اختراع تنها در اواسط قرن گذشته شناخته شد.

یک جهش کیفی در زمینه فناوری کامپیوتر، اختراع ماشین افزودن پاسکالین در سال 1642 بود. خالق آن، ریاضیدان فرانسوی بلز پاسکال، کار بر روی این دستگاه را زمانی که حتی 20 سال نداشت آغاز کرد. «پاسکالینا» وسیله ای مکانیکی به شکل جعبه با تعداد زیادی چرخ دنده به هم پیوسته بود. اعدادی که باید اضافه می شدند با چرخاندن چرخ های مخصوص وارد دستگاه می شدند.

در سال 1673، گوتفرید فون لایبنیتز، ریاضیدان و فیلسوف ساکسونی، ماشینی را اختراع کرد که چهار عملیات اساسی ریاضی را انجام می داد و قادر به استخراج ریشه دوم بود. اصل عملکرد آن بر اساس سیستم اعداد باینری بود که به طور خاص توسط دانشمند اختراع شد.

در سال 1818، چارلز (کارل) فرانسوی خاویر توماس د کولمار، بر اساس ایده های لایب نیتس، ماشین جمع آوری را اختراع کرد که می تواند ضرب و تقسیم شود. و دو سال بعد، چارلز بابیج انگلیسی شروع به طراحی ماشینی کرد که قادر به انجام محاسبات با دقت تا 20 رقم اعشار باشد. این پروژه ناتمام ماند، اما نویسنده آن در سال 1830 یکی دیگر را توسعه داد - یک موتور تحلیلی برای انجام محاسبات علمی و فنی دقیق. قرار بود ماشین را به صورت برنامه‌ریزی کنترل کند و کارت‌های پانچ شده با ترتیب سوراخ‌های مختلف باید برای ورودی و خروجی اطلاعات استفاده می‌شد. پروژه بابیج توسعه فناوری محاسبات الکترونیکی و کارهایی را که می‌توان با کمک آن حل کرد، پیش‌بینی کرد.

قابل توجه است که شهرت اولین برنامه نویس جهان متعلق به یک زن - لیدی آدا لاولیس (نی بایرون) است. این او بود که اولین برنامه ها را برای کامپیوتر بابیج ایجاد کرد. یکی از زبان های کامپیوتری متعاقباً به نام او نامگذاری شد.

توسعه اولین آنالوگ های یک کامپیوتر

در سال 1887، تاریخ توسعه فناوری رایانه وارد مرحله جدیدی شد. مهندس آمریکایی هرمان گولریت (هولریث) موفق به طراحی اولین کامپیوتر الکترومکانیکی - جدولگر شد. در مکانیسم آن یک رله، و همچنین شمارنده و یک جعبه مرتب سازی ویژه وجود داشت. دستگاه سوابق آماری ساخته شده بر روی کارت های پانچ شده را خواند و مرتب کرد. در آینده، شرکتی که توسط گولریت تأسیس شد، به ستون فقرات غول کامپیوتری معروف آی‌بی‌ام تبدیل شد.

در سال 1930، وانوار بوش آمریکایی یک تحلیلگر دیفرانسیل ساخت. انرژی آن توسط برق تامین می شد و از لوله های الکترونیکی برای ذخیره سازی داده ها استفاده می شد. این ماشین توانست به سرعت راه حلی برای مسائل پیچیده ریاضی پیدا کند.

شش سال بعد، دانشمند انگلیسی آلن تورینگ مفهوم ماشین را توسعه داد، که تبدیل شد مبنای نظریبرای کامپیوترهای فعلی او تمام ویژگی های اصلی یک فناوری کامپیوتری مدرن را داشت: او می توانست گام به گام عملیات هایی را که در حافظه داخلی برنامه ریزی شده بودند انجام دهد.

یک سال بعد، جورج استیبیتز، دانشمند آمریکایی، اولین دستگاه الکترومکانیکی کشور را اختراع کرد که قادر به انجام جمع دودویی بود. اقدامات او بر اساس جبر بولی بود - منطق ریاضی، ایجاد شده در اواسط قرن 19 توسط جورج بول: با استفاده از عملگرهای منطقیو، یا و نه. بعداً جمع کننده باینری به بخشی جدایی ناپذیر از رایانه دیجیتال تبدیل شد.

در سال 1938، یکی از کارکنان دانشگاه ماساچوست، کلود شانون، اصول ساختار منطقی یک کامپیوتر را با استفاده از مدارهای الکتریکیبرای حل مسائل جبر بولی

آغاز عصر کامپیوتر

دولت های کشورهای شرکت کننده در جنگ جهانی دوم از نقش استراتژیک رایانه ها در انجام خصومت ها آگاه بودند. این انگیزه ای برای توسعه و ظهور موازی نسل اول رایانه ها در این کشورها بود.

کنراد زوزه، مهندس آلمانی، پیشگام در زمینه مهندسی کامپیوتر شد. در سال 1941، او اولین کامپیوتر خودکار را که توسط یک برنامه کنترل می شد، ایجاد کرد. این دستگاه که Z3 نامیده می‌شود، حول رله‌های تلفن ساخته شده بود و برنامه‌های مربوط به آن روی نوار سوراخ‌دار کدگذاری می‌شد. این دستگاه توانست در آن کار کند سیستم دودویی، و همچنین با اعداد ممیز شناور کار کنید.

Z4 Zuse رسما به عنوان اولین کامپیوتر قابل برنامه ریزی واقعی شناخته شد. او همچنین به عنوان خالق اولین زبان برنامه نویسی سطح بالا به نام Plankalkul در تاریخ ثبت شد.

در سال 1942، محققان آمریکایی جان آتاناسوف (آتاناسوف) و کلیفورد بری یک دستگاه محاسباتی ایجاد کردند که روی لوله های خلاء کار می کرد. دستگاه نیز استفاده شده است کد باینری، می تواند تعدادی عملیات منطقی را انجام دهد.

در سال 1943، در فضایی محرمانه، اولین کامپیوتر به نام "Colossus" در آزمایشگاه دولت بریتانیا ساخته شد. به جای رله های الکترومکانیکی، از 2000 لوله الکترونی برای ذخیره و پردازش اطلاعات استفاده کرد. هدف آن شکستن و رمزگشایی کد پیام‌های مخفی ارسال شده توسط دستگاه رمزارز انیگما آلمان بود که به طور گسترده توسط ورماخت استفاده می‌شد. وجود این دستگاه می باشد برای مدت طولانیدر شدیدترین حالت محرمانه نگه داشته شد. پس از پایان جنگ، دستور تخریب آن شخصا توسط وینستون چرچیل امضا شد.

توسعه معماری

در سال 1945، جان (یانوس لایوس) فون نویمان، ریاضیدان آمریکایی مجارستانی-آلمانی، نمونه اولیه معماری کامپیوترهای مدرن را ایجاد کرد. او پیشنهاد کرد که برنامه را به شکل کد مستقیماً در حافظه دستگاه بنویسد که به معنای ذخیره مشترک برنامه ها و داده ها در حافظه رایانه است.

معماری فون نویمان اساس اولین جهانی را تشکیل داد کامپیوتر الکترونیکی- انیاک این غول حدود 30 تن وزن داشت و در 170 قرار داشت متر مربعحوزه. 18 هزار لامپ در کار دستگاه نقش داشتند. این کامپیوتر می تواند 300 ضرب یا 5000 جمع را در یک ثانیه انجام دهد.

اولین کامپیوتر قابل برنامه ریزی جهانی در اروپا در سال 1950 در اتحاد جماهیر شوروی (اوکراین) ایجاد شد. گروهی از دانشمندان کیف به سرپرستی سرگئی الکسیویچ لبدف، یک ماشین محاسبه الکترونیکی کوچک (MESM) طراحی کردند. سرعت آن 50 عملیات در ثانیه بود، حاوی حدود 6 هزار لوله خلاء بود.

در سال 1952، فناوری رایانه داخلی با BESM - یک ماشین محاسبات الکترونیکی بزرگ، که تحت رهبری لبدف نیز توسعه یافت، تکمیل شد. این کامپیوتر که تا 10 هزار عملیات در ثانیه انجام می داد، در آن زمان سریع ترین کامپیوتر اروپا بود. اطلاعات با استفاده از نوار پانچ وارد حافظه دستگاه می شد، داده ها با چاپ عکس خروجی می شدند.

در همان دوره، یک سری کامپیوترهای بزرگ تحت نام کلی "Strela" در اتحاد جماهیر شوروی تولید شد (نویسنده توسعه یوری یاکولوویچ بازیلوفسکی). از سال 1954، تولید سریال کامپیوتر جهانی "اورال" در پنزا به سرپرستی بشیر رامیف آغاز شد. جدیدترین مدل هاسخت‌افزار و نرم‌افزار با یکدیگر سازگار بودند، طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های جانبی وجود داشت که به شما امکان می‌داد ماشین‌هایی را با پیکربندی‌های مختلف مونتاژ کنید.

ترانزیستورها عرضه اولین کامپیوترهای تولید انبوه

با این حال، لامپ ها خیلی سریع از کار افتادند و کار با دستگاه را بسیار دشوار می کرد. ترانزیستور که در سال 1947 اختراع شد، توانست این مشکل را حل کند. با استفاده از خواص الکتریکی نیمه هادی ها، همان وظایف لوله های خلاء را انجام می داد، اما حجم بسیار کمتری را اشغال می کرد و انرژی زیادی مصرف نمی کرد. همراه با ظهور هسته های فریت برای سازماندهی حافظه رایانه، استفاده از ترانزیستورها باعث شد تا اندازه ماشین ها به میزان قابل توجهی کاهش یابد و آنها را حتی مطمئن تر و سریع تر کند.

در سال 1954، شرکت آمریکایی تگزاس اینسترومنت شروع به تولید انبوه ترانزیستور کرد و دو سال بعد، اولین کامپیوتر نسل دوم که بر روی ترانزیستور ساخته شده بود، TX-O در ماساچوست ظاهر شد.

در اواسط قرن گذشته، بخش قابل توجهی از سازمان های دولتی و شرکت های بزرگ از رایانه برای محاسبات علمی، مالی، مهندسی و کار با آرایه های بزرگ داده استفاده می کردند. به تدریج، رایانه ها ویژگی های آشنای امروز ما را به دست آوردند. در این دوره، پلاترهای گراف، چاپگرها، حامل های اطلاعات روی دیسک های مغناطیسی و نوار ظاهر شدند.

استفاده فعال از فناوری رایانه منجر به گسترش حوزه های کاربردی آن و ایجاد فناوری های جدید نرم افزاری شده است. زبان های برنامه نویسی سطح بالا ظاهر شده اند که به شما امکان می دهند برنامه ها را از یک ماشین به ماشین دیگر منتقل کنید و روند نوشتن کد را ساده کنید (فرترن، کوبول و دیگران). برنامه های مترجمان خاصی ظاهر شده اند که کدهای این زبان ها را به دستوراتی تبدیل می کنند که مستقیماً توسط دستگاه درک می شود.

ظهور مدارهای مجتمع

در سالهای 1958-1960، به لطف مهندسان آمریکایی، رابرت نویس و جک کیلبی، جهان از وجود مدارهای مجتمع آگاه شد. بر اساس یک کریستال سیلیکون یا ژرمانیوم، ترانزیستورهای مینیاتوری و اجزای دیگر، گاهی اوقات تا صدها و هزاران، سوار می شدند. ریزمدارها با اندازه کمی بیش از یک سانتی متر، بسیار سریعتر از ترانزیستورها بودند و انرژی بسیار کمتری مصرف می کردند. با ظهور آنها، تاریخچه توسعه فناوری رایانه، ظهور نسل سوم رایانه ها را به هم پیوند می دهد.

در سال 1964، IBM اولین کامپیوتر از خانواده SYSTEM 360 را منتشر کرد که بر اساس مدارهای مجتمع ساخته شده بود. از آن زمان، می توان تولید انبوه رایانه ها را محاسبه کرد. در مجموع بیش از 20 هزار نسخه از این کامپیوتر تولید شد.

در سال 1972، کامپیوتر ES (تک سری) در اتحاد جماهیر شوروی توسعه یافت. اینها مجتمع های استاندارد شده برای بهره برداری از مراکز کامپیوتری بودند که داشتند سیستم مشترکدستورات سیستم آمریکایی IBM 360 به عنوان پایه در نظر گرفته شد.

سال بعد، DEC مینی کامپیوتر PDP-8 را منتشر کرد که اولین پروژه تجاری در این زمینه بود. هزینه نسبتا پایین مینی کامپیوترها این امکان را برای سازمان های کوچک نیز فراهم کرد تا از آنها استفاده کنند.

در همان دوره، نرم افزار به طور مداوم بهبود می یافت. سیستم عامل ها برای پشتیبانی از حداکثر تعداد طراحی شده اند دستگاه های خارجیبرنامه های جدید ظاهر شد در سال 1964، BASIC توسعه یافت - زبانی که به طور خاص برای آموزش برنامه نویسان تازه کار طراحی شده است. پنج سال بعد، پاسکال ظاهر شد، که برای حل بسیاری از مشکلات کاربردی بسیار راحت بود.

کامپیوترهای شخصی

پس از سال 1970، عرضه نسل چهارم کامپیوترها آغاز شد. توسعه فناوری رایانه در این زمان با معرفی مدارهای مجتمع بزرگ در تولید رایانه مشخص می شود. چنین ماشین هایی اکنون می توانند هزاران میلیون عملیات محاسباتی را در یک ثانیه انجام دهند و ظرفیت RAM آنها به 500 میلیون بیت افزایش یافته است. کاهش قابل توجه در هزینه ریز رایانه ها منجر به این واقعیت شده است که فرصت خرید آنها به تدریج در افراد عادی ظاهر می شود.

اپل یکی از اولین تولید کنندگان کامپیوترهای شخصی بود. استیو جابز و استیو وزنیاک که آن را ایجاد کردند، اولین رایانه شخصی را در سال 1976 طراحی کردند و آن را Apple I نامیدند. قیمت آن فقط 500 دلار بود. یک سال بعد مدل بعدی این شرکت یعنی Apple II معرفی شد.

کامپیوتر آن زمان برای اولین بار شبیه به لوازم خانگیپاسخ: علاوه بر اندازه جمع و جور، دارای طراحی شیک و رابط کاربر پسند است. گسترش رایانه های شخصی در اواخر دهه 1970 منجر به این واقعیت شد که تقاضا برای رایانه های مرکزی به طور قابل توجهی کاهش یافت. این واقعیت سازنده آنها، IBM را به شدت نگران کرد و در سال 1979 اولین رایانه شخصی خود را به بازار عرضه کرد.

دو سال بعد، اولین میکروکامپیوتر معماری باز این شرکت بر اساس ریزپردازنده 16 بیتی 8088 ساخت اینتل ظاهر شد. این رایانه مجهز به یک صفحه نمایش تک رنگ، دو درایو برای فلاپی دیسک پنج اینچی بود. رم 64 کیلوبایت از طرف شرکت سازنده، مایکروسافت به طور خاص یک سیستم عامل برای این دستگاه توسعه داده است. کلون های متعددی از IBM PC در بازار ظاهر شد که باعث رشد تولید صنعتی رایانه های شخصی شد.

در سال 1984 توسط اپلتوسعه و منتشر شد کامپیوتر جدید- مکینتاش خود سیستم عاملفوق العاده کاربر پسند بود: دستورات را در قالب تصاویر گرافیکی ارائه می کرد و اجازه می داد با استفاده از دستکاری کننده - ماوس وارد شوند. این امر رایانه را حتی بیشتر در دسترس قرار می دهد، زیرا هیچ مهارت خاصی از کاربر لازم نیست.

رایانه های نسل پنجم فناوری رایانه، برخی منابع مربوط به سال های 1992-2013 هستند. به طور خلاصه، مفهوم اصلی آنها به صورت زیر فرموله شده است: اینها رایانه هایی هستند که بر اساس ریزپردازنده های فوق پیچیده ایجاد شده اند و دارای ساختار بردار موازی هستند که امکان اجرای همزمان ده ها دستور متوالی تعبیه شده در برنامه را فراهم می کند. ماشین‌هایی با چند صد پردازنده که به صورت موازی کار می‌کنند، امکان پردازش دقیق‌تر و سریع‌تر داده‌ها و همچنین ایجاد شبکه‌های کارآمد را فراهم می‌کنند.

توسعه فناوری کامپیوتری مدرن در حال حاضر به ما امکان می دهد در مورد رایانه های نسل ششم صحبت کنیم. اینها رایانه های الکترونیکی و نوری هستند که بر روی ده ها هزار ریزپردازنده کار می کنند که با موازی سازی عظیم و شبیه سازی معماری سیستم های بیولوژیکی عصبی مشخص می شوند که به آنها امکان می دهد با موفقیت تصاویر پیچیده را تشخیص دهند.

با در نظر گرفتن مداوم تمام مراحل توسعه فناوری رایانه، باید به آن توجه داشت حقیقت جالب: اختراعاتی که خود را به خوبی بر روی هر یک از آنها ثابت کرده اند تا به امروز باقی مانده اند و همچنان با موفقیت مورد استفاده قرار می گیرند.

کلاس های محاسبات

گزینه های مختلفی برای طبقه بندی کامپیوترها وجود دارد.

بنابراین، با توجه به هدف، کامپیوترها تقسیم می شوند:

• جهانی - آنهایی که قادر به حل انواع مسائل ریاضی، اقتصادی، مهندسی، علمی و غیره هستند.
• مشکل گرا - حل مسائل با جهت محدودتر، معمولاً با مدیریت فرآیندهای خاص (ثبت داده ها، انباشت و پردازش مقادیر کمی از اطلاعات، محاسبات مطابق با الگوریتم های ساده). آنها منابع نرم افزاری و سخت افزاری محدودتری نسبت به کامپیوترهای گروه اول دارند.
• رایانه های تخصصی، به عنوان یک قاعده، وظایف کاملاً تعریف شده را حل می کنند. آنها ساختار بسیار تخصصی دارند و با پیچیدگی نسبتاً کم دستگاه و کنترل، در زمینه خود کاملاً قابل اعتماد و سازنده هستند. به عنوان مثال، اینها کنترل کننده ها یا آداپتورهایی هستند که تعدادی از دستگاه ها را کنترل می کنند و همچنین ریزپردازنده های قابل برنامه ریزی.

بر اساس اندازه و ظرفیت تولید، تجهیزات محاسبات الکترونیکی مدرن به دو دسته تقسیم می شوند:

• در فوق بزرگ (ابر رایانه ها)؛
• کامپیوترهای بزرگ؛
• کامپیوترهای کوچک؛
• بسیار کوچک (ریز کامپیوترها).

بنابراین، دیدیم که دستگاه‌هایی که ابتدا توسط انسان برای محاسبه منابع و ارزش‌ها و سپس برای انجام سریع و دقیق محاسبات پیچیده و عملیات محاسباتی اختراع شده‌اند، پیوسته توسعه یافته و بهبود یافته‌اند.