Geum.ru

История развития вычислительной техники (ВТ)

Вид материалаДокументы

Содержание


1 период: Счетно-решающие средства.
Первый блок
Третий блок
2 период: Создание компьютерной техники.
Первое поколение ЭВМ (1946 – середина 50-х годов).
Второе поколение ЭВМ (конец 50-х – конец 60-х годов).
Третье поколение ЭВМ (конец 60-х – конец 70-х годов).
Четвертое поколение ЭВМ (конец 70-х – наше время).
Подобный материал:

История развития вычислительной техники (ВТ).



Человечество шло к появлению компьютерной техники сложным и тернистым путем. Сначала потребовались устройства облегчающие счетно-вычислительный процесс. Это было обусловлено существовавшим в то время образом жизни: счет количества собранного урожая, счет голов скота в стаде, его прирост и убыток, счет количества дней, оставшихся до начала посевной или сбора урожая и т.д. С течением времени зародились и стали развиваться науки и человечество стало предъявлять большие запросы к средствам счета. Развитие технических средств счета зависело от развития таких наук, как математика, физика, химия,… Некоторые человеческие мысли шли намного дальше, чем возможности наук на то время. Т.о. историю развития ВТ разделим на два периода: до появления компьютера (счетно-решающие средства) и после появления компьютера.

1 период: Счетно-решающие средства.



5–4 в до н.э. – «Абак», специальная доска для счета, прообраз современных счет. В России этот прибор называли «Русский щот», и использовали до 17 века, пока он не принял вид современных счет

середина 17 века – Блез Паскаль создал первую «суммирующую» машину, названную Паскалиной, которая выполняла сложение и вычитание.

1670-1680г.г. – немецкий математика Готфрид Лейбниц сконструировал арифмометр, машину, которая выполняла все четыре арифметических действия.

1874г. – более популярным изобретение стал Арифмометр, предложенный петербургским инженером Однером.

30-е годы 20 века – разработан Арифмометр «Феликс», который быстро обрабатывал большие массивы числовых данных.

1812 г. – Чарльз Бэббидж начал работу над первым прообразом компьютера «Разностной машиной», выполнявшей автоматически 10 команд. В качестве основного элемента взято зубчатое колесо, т.о. смог оперировать 16-ти разрядными числами. К 1822 г. он построил действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов.

1833г. – Беббидж стремится усовершенствовать свою машину и проектирует «Аналитическую машину». Она была задумана как чисто механическая машина.

Первый блок – устройство для хранения чисел из зубчатых колес и система, которая передает эти числа от одного устройства к другому.

Второй блок – устройство, позволяющее выполнять арифметические операции. Автор назвал его «мельницей».

Третий блок – управлял последовательностью действий машины.

В конструкцию также входило устройство для ввода исходных данных и печати полученных результатов.

Предполагалось, что машина будет работать при помощи силы пара и действовать по программе, которая бы задавала последовательность действий и передачу чисел из памяти в мельницу и обратно. Тогда же математик Ада Лавлейс – дочь английского поэта лорда Байрона – разработала первые программы. Но из-за недостаточного развития техники этот проект не был осуществлен. Оставленными чертежами воспользовались в следующем столетии для создания первого компьютера.

1888г. – в США Герма Холлерит изобрел Табулятор, который позволил автоматизировать расчеты при переписи населения.

1924г. – Генрих Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска Табуляторов.


2 период: Создание компьютерной техники.


Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели электронно-вычислительных машин, разработанные различными конструкторскими коллективами, но построенные на одних и тех же научных и технических принципах. Каждое следующее поколение отличалось от предыдущего электронными элементами, технология изготовления которых была принципиально другой.

Первое поколение ЭВМ (1946 – середина 50-х годов).

Появление электронно–вакуумной лампы позволило ученым претворить в жизнь идею создания вычислительной машины. Она появилась в 1946 году в США для решения в первую очередь военных задач и получила название ЭНИАК. Это стало заслугой ученых под руководством Д.П. Эккерта, Дж. Моучли и Г. Гольдстейна. В ЭВМ ЭНИАК было 20 тыс.электронных ламп, из которых ежемесячно заменялось 2000. За одну секунду машина выполняла 300 операций умножения или 5000 сложения многоразрядных чисел.


В 1950 году выдающийся математик Джон фон Нейман и его коллеги в своем отчете изложили основные принципы логической структуры ЭВМ нового типа, затем реализованные в проекте ЭДВАК. Они утверждали, что ЭВМ должна создаваться на электронной основе и работать в двоичной системе счисления. В ее состав необходимо вводить устройства: арифметическое, центральное для управления, запоминающее, для ввода данных и вывода результатов. Ученые также сформулировали два принципа работы: принцип программного управления с последовательным управлением команд и принцип хранимой программы.

Первая отечественная ЭВМ была создана в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева и называлась МЭСМ (малая электронная счетная машина). Затем в эксплуатацию вводится БЭСМ-2 (большая счетная электронная машина). Самой мощной ЭВМ 50-х годов в Европе стала советская ЭВМ М-20 с быстродействием 20 тыс. оп/с, объем оперативной памяти 4000 машинных слова.

Характерные черты ЭВМ первого поколения:
  1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы. Соединение элементов – навесной монтаж проводами.
  2. Габариты: в виде громоздких шкафов, занимает машинный зал.
  3. Быстродействие: 10 – 20 тыс. оп/с.
  4. Эксплуатация слишком сложная из-за частого выхода из строя. Существует опасность перегрева.
  5. Программирование: трудоемкий процесс в машинных кодах. Общение с ЭВМ требовало от специалистов высокого профессионализма.

Второе поколение ЭВМ (конец 50-х – конец 60-х годов).


Изобретен транзистор, который пришел на смену электронным лампам. Это позволило заменить элементную базу ЭВМ на полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды), а так же на резисторы и кондиционеры. Один транзистор заменил 40 электронных ламп, работал с большей скоростью, был дешевле и надежней. Средней срок службы в 1000 раз превосходил продолжительность работы электронных ламп.

На этом фоне в конце 60-х годов в нашей стране успешно функционировала лучшая ЭВМ того времени по производительности (1 млн. оп/с) – БЭСМ-6.

Характерные черты ЭВМ второго поколения:
  1. Элементная база: полупроводниковые элементы. Соединение элементов – печатные платы и навесной монтаж проводами.
  2. Габариты: в виде однотипных стоек чуть выше человеческого роста. Требуется специально оборудованный машинный зал, в котором под полом прокладываются кабели, соединяющие между собой многочисленные электронные устройства.
  3. Быстродействие: 1 млн. оп/с.
  4. Эксплуатация упростилась. Появились вычислительные центры с большим штатом обслуживающего персонала, где устанавливались обычно несколько ЭВМ. При выходе из строя нескольких элементов производилась замена целиком всей платы, а не каждого элемента отдельно.
  5. Программирование существенно изменилось, т.к. велось преимущественно на алгоритмических языках. Программисты уже не работали в зале, а отдавали свои программы на перфокартах или магнитных лентах специально обученным операторам.
  6. Введен принцип разделения времени, который обеспечил совмещение во времени работы разных устройств.



Третье поколение ЭВМ (конец 60-х – конец 70-х годов).


Появление интегральных схем (ИС) ознаменовало новый этап в развитии вычислительной технике.

В конце 1958 года Джон Килби впервые создал опытную ИС. Такие схемы могут содержать десятки, сотни и даже тысячи транзисторов и других элементов, которые физически не разделимы. ИС выполняет те же функции, что и аналогичная ей схема ЭВМ второго поколения, но при этом существенно уменьшаются размеры и увеличивается надежность работы.

Первой ЭВМ, выполненной на ИС, была IBM-360. Она положила начало большой серии моделей, название которых начиналось с IBM, далее следовал номер, чем выше он был, тем больше возможностей предоставлялось пользователю.

Аналогичные ЭВМ стали выпускаться и в странах СЭВ (Совета экономической взаимопомощи): СССР, Болгарии, Венгрии, Чехословакии, ГДР, Польше. Это были совместные разработки, причем каждая страна специализировалась на отдельных устройствах. Выпускались два семейства ЭВМ:
  • большие – ЕС ЭВМ (единая система), например ЕС-1022, ЕС-1035, ЕС-1065;
  • малые – СМ ЭВМ (система малых), например СМ-2, СМ-3, СМ-4.

В то время любой вычислительный центр оснащался одной-двумя моделями ЕС ЭВМ. Представителей семейства СМ ЭВМ, составляющих класс миниЭВМ, можно было довольно часто встретить в лабораториях, на производстве, на технологических линиях, на испытательных стендах.

Характерные черты ЭВМ третьего поколения:
  1. Элементная база: интегральные схемы, которые вставляются в специальные гнезда на печатной плате.
  2. Габариты: ЕС ЭВМ – схожи с ЭВМ второго поколения, малые ЭВМ – это, в основном, две стойки приблизительно в полтора человеческих роста, дисплей. Они не нуждались, как ЕС ЭВМ, в специально оборудованном помещении.
  3. Быстродействие: сотни тысяч – миллионы операций в секунду.
  4. Эксплуатация: более оперативно происходит ремонт стандартных неисправностей, но из-за большой сложности системной организации требуется штат высококвалифицированных специалистов. Незаменимую роль играет системный программист.
  5. В структуре ЭВМ появляется принцип модульности и магистральности.
  6. Увеличились объемы памяти. Магнитный барабан постепенно вытесняется магнитными дисками. Появились дисплеи, графопостроители.



Четвертое поколение ЭВМ (конец 70-х – наше время).


Новые технологии создания ИС позволили разработать ЭВМ четвертого поколения на больших интегральных схемах (БИС), степень интеграции которых составляет десятки и сотни тысяч элементов на одном кристалле. Наиболее крупным сдвигом, связанным с созданием БИС, стало появление микропроцессора. Сейчас этот период расценивается как революция в электронной промышленности. Первый микропроцессор был создан фирмой Intel в 1971 году. На одном кристалле удалось сформировать минимальный по составу аппаратуры процессор, содержащий 2250 транзисторов.

С появлением микропроцессора вязано одно из важнейших событий в истории вычислительной техники – создания и применения персональных ЭВМ, что даже повлияло на терминологию. Постепенно название ЭВМ заменилось на слово компьютер, а вычислительная техника стала именоваться компьютерной.

Широкая продажа персональных ЭВМ (ПЭВМ) связана с именами молодых американцев С. Джобса и В. Возняка, основателей фирмы «Apple Computer», которая с 1977 года наладила выпуск персональных компьютеров (ПК) «Apple». В этом типе компьютера за основу был взят принцип создания «дружественной» обстановки работы человека на ЭВМ, когда при создании программного обеспечения одним из основных требований стало обеспечения удобной работы пользователя. Если раньше при эксплуатации ЭВМ использовался принцип централизованной обработки информации, когда пользователи концентрировались вокруг одной ЭВМ, то с появлением ПК произошло обратное движение – децентрализация, когда один пользователь может работать с несколькими компьютерами.

С 1982 года фирма IBM приступила к выпуску модели ПК, ставшего эталоном на долгие годы. IBM выпустила документацию по аппаратуре и программные спецификации, что позволило другим фирмам разрабатывать как аппаратное так и программное обеспечение.

В 1984 году фирмой IBM был разработан ПК на базе микропроцессора 80286 фирмы Intel с шиной архитектуры промышленного стандарта – ISA. С этого момента началась жесткая конкурентная борьба между корпорациями по созданию ПК.

Общее свойство семейства IBM PC – совместимость программного обеспечения с низу вверх и принцип открытой архитектуры, предусматривающий возможность дополнения имеющихся аппаратных средств без смены старых или их модификацию без замены всего компьютера.

Компьютеры четвертого поколения развиваются в двух направлениях. Первое направление – создание многопроцессорных вычислительных систем. Второе – создание дешевых ПК, как настольных, так и переносных, а на их основе компьютерных сетей.