История персонального компьютера как массового потребительского электронного устройства началась с микрокомпьютерной революции 1970-х годов. Персональный компьютер предназначен для индивидуального использования мейнфреймов, где запросы конечного пользователя проходили либо через обслуживающий персонал, либо системы разделения времени таким образом, чтобы процессорные мощности совместно использовались многими людьми. После разработки микропроцессора стоимость отдельных персональных компьютеров стала достаточно низкой для того, чтобы они стали потребительскими товарами. Ранние персональные компьютеры (микрокомпьютеры) часто продавались в виде наборов электронных компонентов.
События, предшествовавшие появлению персональных компьютеров
Потребность считать возникала у людей вместе с появлением цивилизации. Им было необходимо осуществлять торговые сделки, проводить землемерные работы, управлять запасами урожая, следить за астрономическими циклами. Для этого издревле были изобретены различные инструменты, от счётных палочек и абака, в ходе развития науки и техники эволюционировавшие в калькуляторы и разнообразные вычислительные устройства, в том числе и персональные компьютеры.
Важнейшие этапы развития вычислительной техники до появления персональных компьютеров
Механические и автоматические вычислительные средства V век до н. э. — абак (счётная доска). 1642 — «Паскалина» Блеза Паскаля, первая попытка механизировать вычисления. 1654 — логарифмическая линейка, первое устройство, сделавшее вычисления быстрыми и получившее широкое распространение. 1801 — ткацкий станок Жозефа Мари Жаккара, изобретение перфокарты. 1820-е годы — арифмометр Томаса де Кольмара, первое механическое вычислительное устройство, получившее широкое распространение. 1822—1838 — Разностная машина Чарльза Бэббиджа, первая попытка создать программируемое вычислительное устройство.
Электромеханические вычислительные средства 1888—1890 — табулятор Холлерита, первое автоматическое вычислительное устройство, производившееся промышленными партиями. Впоследствии (1896) Герман Холлерит основывает компанию Tabulating Machine Company, в 1924 году переименованную в International Business Machines Corporation после промежуточной смены имени в 1911. 1936 — маши́на Тью́ринга (МТ). 1937 — Z1, вычислительная машина, разработанная Конрадом Цузе, стала первым вычислительным устройством, работавшим на двоичной логике и применявшее арифметику с плавающей запятой. 1943 — «Марк I», первый компьютер, произведённый фирмой IBM.
Электронные вычислительные средства 1946 — ENIAC; 1948 — Манчестерская МЭМ «Baby»; 1949 — EDSAC — первые ЭВМ. 7 апреля 1964 г. фирма IBM объявила о создании семейства компьютеров System 360 — первой серии масштабируемых компьютеров, впоследствии ставшая примером открытого стандарта, когда один производитель компьютерного оборудования мог произвести оборудование, совместимое с оборудованием другого производителя; широкое распространение System 360 де-факто установило стандарт байта, состоящего из 8 битов, и ввело в широкое употребление шестнадцатеричную систему счисления в программировании.
Теоретические разработки, нашедшие применение в персональных компьютерах 1847—1854 — изобретение булевой алгебры на основе двоичной системы счисления. 1940—1948 — понимание того, что работа логических электрических схем тождественна булевой алгебре и разработка теории информации Клода Шеннона. середина 1940-х — разработка архитектуры фон Неймана. 1957 — впервые реализован язык программирования высокого уровня, носивший название Фортран. В 1964 году Американская Ассоциация Стандартов принимает новый 7-битовый стандарт для обмена информации ASCII (American Standard Code for Information Interchange). В 1964 году Джон Кемени и Томас Курц в Дартмутском колледже, разработали язык программирования BASIC. Этот язык программирования с различными модификациями применялся почти во всех персональных и домашних компьютерах 1970-80-х годов. В 1973 году исследовательский центр Xerox PARC представил Xerox Alto — первый в мире образец компьютера с оконным (графическим) интерфейсом.
Появление технологий, нашедших применение в персональных компьютерах
23 декабря 1947 г. три учёных в лабораториях компании Bell Labs, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин изобрели точечный транзисторный усилитель, что позволило уменьшить размеры компьютеров, до этого использовавших электронные лампы. В сентябре 1958 г. Джек Килби из компании Texas Instruments построил первую электронную микросхему, где пять компонентов были интегрированы на одной плате из германия размером в 1,5 сантиметров в длину и 1-2 миллиметров в толщину. В 1959 г. Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor, построил интегрированную электронную микросхему, где компоненты были соединены друг с другом алюминиевыми линиями на окисленной поверхности кремния (silicon-oxide). В 1960 г. компания DEC представила первый мини-компьютер PDP-1 (Programmed Data Processor), стоимость которого составляла 120 000 долларов. Это был первый коммерческий компьютер, оснащённый клавиатурой и монитором. В 1963 г. Дуглас Энгельбарт изобрёл компьютерную мышь. В 1965 г. Гордон Мур, директор подразделения исследований и разработок в Fairchild Semiconductor формулирует вывод, основанный на наблюдениях за динамикой развития технологий изготовления микросхем. Эта формулировка получает название закон Мура: плотность транзисторов в интегрированных микросхемах будет удваиваться каждые 24 месяца в течение следующих десяти лет. 4 июня 1966 г. американский офис патентов выдаёт доктору Роберту Деннарду из компании IBM патент № 3387286 на однотранзисторную ячейку памяти (DRAM Dynamic Random Access Memory — Динамическая Память с Произвольным Доступом) и на базовую идею 3-транзисторной ячейки памяти. Такой тип памяти сейчас повсеместно используется для краткосрочного хранения информации. В 1966 г. Роберт Нойс и Гордон Мур основывают корпорацию Intel. Эта компания начинает с создания микрочипов памяти, но постепенно превращается в компанию по производству микропроцессоров. В 1966 г. Дуглас Энгельбарт из исследовательского института Стэнфорда, представляет систему, состоящую из буквенной клавиатуры, цифровой клавиатуры, мышки и программы, поддерживающей вывод информации на экран в разных «окнах». На демонстрации показывают текстовой редактор, систему, разрешающую строить ссылки на информацию и программу для коллективной работы. В 1969 г. Пентагон создаёт четыре узла сети ARPAnet — прообраза современной Internet. День 2 сентября 1969 принято считать днём рождения Интернета. 1971 — изобретение накопителя на гибком магнитном диске, дискеты диаметром в 200 мм (8″). В конце 1970-х размеры дискет уменьшились до 133 мм (5,25″) и в 1981 до 90 мм (3,5″). 1971 — появление первого микропроцессора (процессора, помещающегося на интегральной микросхеме) Intel 4004. Этот процессор имел разрядность в 4 бита, и применялся, например, в калькуляторах или схемах управления светофорами. Из микропроцессоров 1970-х годов, нашедших применение в персональных компьютерах, стоит упомянуть 8-разрядные Intel 8008, Intel 8080, Zilog Z80, National Semiconductor SC/MP, MOS 6502, Motorola 6800 и 16-разрядные Intel 8086, Intel 8088.
Предпосылки к появлению персональных компьютеров
В 1950—1960-х годах компьютеры были доступны только крупным компаниям из-за своих размеров и цены. В конкурентной борьбе за увеличение продаж фирмы, производящие компьютеры, стремились к удешевлению и миниатюризации своей продукции. Для этого использовались все современные достижения науки: память на магнитных сердечниках, транзисторы, и наконец микросхемы. К 1965 году мини-компьютер PDP-8 занимал объём, сопоставимый с бытовым холодильником, стоимость составляла примерно 20 тыс. долларов, кроме того, наблюдалась тенденция к дальнейшей миниатюризации.
В мае 1966 г. Стивен Грей основывает общество компьютерных любителей (Amateur Computer Society) или ACS, и начинает публиковать новости клуба.
Многочисленные энтузиасты, заинтересованные в изучении возможностей компьютеров, старались выжать всё возможное из доступных тогда материалов. Так, например, первый интерпретатор языка программирования для персонального компьютера был написан по инициативе двух студентов, а история фирмы Apple началась с гаража, так как у основателей не было другого помещения.
В 1975 г. Билл Гейтс и Пол Аллен решили написать интерпретатор языка BASIC для компьютера Altair 8800 и основали компанию Micro-Soft, специализировавшуюся на разработке программного обеспечения для компьютеров. 1 апреля 1976 г. Стив Джобс и Стив Возняк основали фирму Apple Computer.
Доступность персональных компьютеров стимулировала написание программного обеспечения; в свою очередь широкий выбор разработанного ПО стимулировал дальнейшее распространение и использование персональных компьютеров в обществе.
Объёмы продаж персональных компьютеров в конце 1970-х годов были невысоки, но для абсолютно нового товара коммерческий успех был ошеломляющ. Причиной этого было появление программного обеспечения, покрывавшего нужды пользователей в автоматизации обработки информации. В начале 1980-х наиболее популярны были язык программирования для «чайников» BASIC, текстовый редактор WordStar (назначения «горячих» клавиш которого используются до сих пор) и табличный процессор VisiCalc, переросший к настоящему времени в гиганта под названием Excel. Деловой мир всего мира увидел, что покупать компьютеры весьма выгодно: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчёты, составлять документы и так далее. В результате оказалось, что для многих организаций необходимые им расчёты можно выполнять не на больших ЭВМ, а на персональных компьютерах, что значительно дешевле. Распространение персональных компьютеров к концу семидесятых годов привело к некоторому снижению спроса на большие и миниЭВМ. Это стало предметом серьёзного беспокойства корпорации IBM — ведущей компании по производству ЭВМ.
В 1979 году руководство IBM решило произвести как бы мелкий эксперимент (что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования) — попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров («если другие фирмы начали производство персональных компьютеров, то почему бы и нам не попробовать?»). Чтобы на этот эксперимент не тратить слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс. Прежде всего в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel 8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мегабайтом памяти, в то время как все имевшиеся тогда компьютеры на базе 8 разрядов были ограничены 64 Килобайтами. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.
В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM 5150 был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрёл большую популярность у пользователей. Через один-два года компьютер IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют значительную часть всех производимых в мире персональных компьютеров.