История развития ЭВМ
<<Назад | Содержание | Далее>>
Компью́тер (англ. computer — «вычислитель»), ЭВМ (электронная вычислительная машина) — машина для проведения вычислений, а также приёма, переработки, хранения и выдачи информации по заранее определённому алгоритму (компьютерной программе).
На заре эры компьютеров считалось, что основная функция компьютера — вычисление. Однако в настоящее время полагают, что основная их функция — управление.
История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.
В дневниках гениального итальянца Леонардо да Винчи
В те далекие годы гениальный ученый был, вероятно, единственным на Земле человеком, который понял необходимость создания устройств для облегчения труда при выполнении вычислений.
1623 г. Через сто с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи нашелся другой европеец – немецкий ученый Вильгельм Шиккард (1592-1636), не читавший, естественно, дневников великого итальянца, – который предложил свое решение этой задачи. Причиной, побудившей Шиккарда разработать счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных десятичных чисел, было его знакомство с польским астрономом И. Кеплером. Ознакомившись с работой великого астронома, связанной в основном с вычислениями, Шиккард загорелся идеей оказать ему помощь в нелегком труде. В письме на его имя, он приводит рисунок машины и рассказывает, как она устроена. К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила. По-видимому, ранняя смерть от чумы, охватившей Европу, помешала ученому выполнить его замысел.
Об изобретениях Леонардо да Винчи и Вильгельма Шиккарда стало известно лишь в наше время. Современникам они были неизвестны.
В 1641-1642 гг. девятнадцатилетний Блез Паскаль (1623-1662), тогда еще мало кому известный французский ученый, создает действующую суммирующую машину («паскалину»).
Вначале он сооружал ее с одной единственной целью – помочь отцу в расчетах, выполняемых при сборе налогов. В последующие четыре года им были созданы более совершенные образцы машины. Они строились на основе зубчатых колес, могли производить суммирование и вычитание десятичных чисел. Было создано примерно 50 образцов машин, Б. Паскаль получил королевскую привилегию на их производство, но практического применения «паскалины» не получили, хотя о них много говорилось и писалось.
В 1673
«…Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к последовательному сложению и вычитанию», – писал В. Лейбниц одному из своих друзей. О машине Лейбница было известно в большинстве стран Европы.
Заслуги В. Лейбница, однако, не ограничиваются созданием «арифметического прибора». Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы счисления, ставшей в дальнейшем основной при создании компьютеров. Он придавал ей некий мистический смысл и считал, что на ее базе можно создать универсальный язык для объяснения явлений мира и использования во всех науках, в том числе в философии.
В 1799 г. во Франции Жозеф Мари Жакард (1752-1834)
1836-1848 г.г. Завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств механического типа сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791-1871). Аналитическая машина, проект которой он разработал, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ, пять основных устройств:
Главной особенностью конструкции этой машины является программный принцип работы.
Принцип программы, хранимой в памяти компьютера, считается важнейшей идеей современной компьютерной архитектуры. Суть идеи заключается в том, что:
— программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;
— команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.
Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью Байрона Адой Августой Лавлейс (1815-1852), поразительно схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Замечательную женщину назвали первым программистом мира.
Несмотря на все старания Ч. Беббиджа и А. Лавлейс, машину построить не удалось… Современники, не видя конкретного результата, разочаровались в работе ученого. Он опередил свое время.
Непонятым оказался еще один выдающийся англичанин, живший в те же годы, – Джордж Буль (1815-1864). Разработанная им алгебра логики (алгебра Буля) нашла применение лишь в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления. «Соединил» математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шеннон в своей знаменитой диссертации (1936 г.).
Через 63 года после смерти Ч. Беббиджа нашелся «некто», взявший на себя задачу создать машину, подобную по принципу действия той, которой посвятил жизнь Ч. Беббидж. Им оказался немецкий студент Конрад Цузе (1910-1985). Работу по созданию машины он начал в 1934 г., за год до получения инженерного диплома. Конрад ничего не знал ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни об алгебре Буля, тем не менее, он оказался достойным наследником В. Лейбница и Дж. Буля, поскольку вернул к жизни уже забытую двоичную систему исчисления, а при расчете схем использовал нечто подобное булевой алгебре. В 1937г.
К. Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937 г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941 г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943 г.).
Эти воистину блестящие достижения, однако, существенного влияния на развитие вычислительной техники в мире не оказали… Публикаций о них и какой-либо рекламы из-за секретности работ не было, и поэтому о них стало известно лишь спустя несколько лет после завершения Второй мировой войны.
По-другому развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире!) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. В машине использовалась десятичная система счисления. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете, она проработала там 16 лет!
Вслед за МАРК-1 ученый создает еще три машины (МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) – тоже с использованием реле, а не электронных ламп, объясняя это ненадежностью последних.
В отличие от работ Цузе, которые велись с соблюдением секретности, разработка МАРК1 проводилась открыто, и о создании необычной по тем временам машины быстро узнали во многих странах. Шутка ли, за день машина выполняла вычисления, на которые ранее тратилось полгода! Дочь К. Цузе, работавшая в военной разведке и находившаяся в то время в Норвергии, прислала отцу вырезку из газеты, сообщающую о грандиозном достижении американского ученого.
К. Цузе мог торжествовать. Он во многом опередил появившегося соперника. Позднее он направит ему письмо и скажет об этом.
В начале 1946 г. начала считать реальные задачи первая ламповая ЭВМ «ЭНИАК» (ENIAC), созданная под руководством физика Джона Мочли (1907-1986) при Пенсильванском университете. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1: 26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн. Но поражали не размеры, а производительность – она в 1000 раз превышала производительность МАРК-1! Таков был результат использования электронных ламп!
В 1945 г., когда завершались работы по созданию ЭНИАК, и его создатели уже разрабатывали новый электронный цифровой компьютер ЭДВАК, в котором намеривались размещать программы в оперативной памяти, чтобы устранить основной недостаток ЭНИАКа – сложность ввода программ вычислений, к ним в качестве консультанта был направлен выдающийся математик, участник Матхеттенского проекта по созданию атомной бомбы Джон фон Нейман (1903-1957). В 1946 г. Нейманом, Голдстайном и Берксом (все трое работали в Принстонском институте перспективных исследований) был составлен отчет, который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин, которых и придерживаются до сих пор.
<<Назад | Содержание | Далее>>
Проект по информатике на тему «История развития вычислительной техники»
Основная средняя школа № 73
Тема:
История развития вычислительной техники
(информатика)
Цель:
1. Познакомить учащихся с историей развития и основными принципами построения вычислительной техники.
2. Провести сравнительную характеристику современных компьютеров со старой вычислительной техникой. Оценить изменения.
Гипотеза:
Если бы человек не совершенствовал научные и интеллектуальные способности не применял их на практике, то время «стояло» бы на месте,
так как не развивалась бы электронная техника.
Актуальность:
На сегодняшний день развивается быстрыми темпами информационная система. В настоящее время развитие науки и техники затрагивает практически все стороны человеческой жизнедеятельности. Оно оказывают глубочайшее воздействие на взаимоотношения человека, общества и природы, на отношения между людьми, на их самосознание.
Действующие ЭВМ из вспомогательного превращаются в фундаментальный, системно детерминирующий фактор. Возросшие требования к управляющим структурам в экономике в современных условиях могут быть удовлетворены только при помощи вычислительных машин и систем.
Применение вычислительных машин в промышленном производстве изменяет роль человека в процессе создания конечного продукта. Возникновение современной индустрии, основанной на крайне сложных технологических процессах сверхскоростных и сверхточных технических устройствах, подвело к черте, за которой традиционные формы участия человека в производстве в силу его физиологической и нейропсихической ограниченности стали просто невозможны.
Задачи:
Изучит данный материал.
Сравнить характеристику
Выработать рекомендации
Этапы:
Собрать материал
Провести отбор информации
Создание сравнительной информационной характеристики
Создание презентации
Выводы и рекомендации
Введение
В данной работе я стремлюсь дать достаточно широкую картину компьютерной революции, включая ее истоки.
Данная тема актуальна. Актуальность подтверждается словами Марвина Минского, который писал: «На протяжении жизни всего лишь одного поколения рядом с человеком вырос странный новый вид: вычислительные и подобные им машины, с которыми, как он обнаружил, ему придется делить мир. Ни история, ни философия, ни здравый смысл не могут подсказать нам, как эти машины повлияют на нашу жизнь в будущем, ибо они работают совсем не так, как машины, созданные в эру промышленной революции».
Таким образом, целью моей работы является просмотреть развитие вычислительной техники с древних времен до настоящего времени.
В связи с этим я рассмотрю следующие вопросы: 1 Истоки современной ЭВМ; 2 Бурное развитие вычислительной техники; 3 Развитие компьютеров с 80-х годов до нашего времени. Появление ПК.
История развития вычислительной техники
История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.
Основой вычислительных машин доэлектронного периода являются механические принципы суммирования, вычитания и умножения.
Самыми значимыми машинами этого периода являются:
Начало развития технологий принято считать с Блеза Паскаля, который в 1642г. изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел. Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля имела размеры 36´13´8 сантиметров, этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой.
Машина Паскаля (1641-1642 гг.)
Следующего этапного результата добился выдающийся немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц, высказавший в 1672 году идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию.
Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100´30´20 сантиметров.
Аналитическая машина,
проект которой Ч. Беббидж разработал в 1836-1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ, пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода. Для арифметического устройства Ч. Беббидж использовал зубчатые колеса, подобные тем, что использовались ранее. На них же Ч. Беббидж намеревался построить устройство памяти из 1000 50-разрядных регистров (по 50 колес в каждом!). Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах, на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления. Время сложения двух 50-разрядных десятичных чисел составляло, по расчетам ученого, 1 с., умножения – 1 мин.
Аналитическая машина Бэббриджа (1836-1848 гг) и её создатель.
К сожалению, он не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени. Но заслуга Бэббиджа в том, что он впервые предложил и частично реализовал, идею программно-управляемых вычислений. Именно Аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера. Эта идея и ее инженерная детализация опередили время на 100 лет!
Чарльз Беббидж
Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью Байрона Адой Августой Лавлейс (1815-1852), поразительно схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Эта женщина-математик первая посоветовала Бэббриджу использовать для вычислений двоичную систему вместо десятеричной. Не случайно её назвали первым программистом мира и в честь её назван первый язык программирования «Ада».
Ада Августа Лавлейс
Уроженец Эльзаса Карл Томас, основатель и директор двух парижских страховых обществ в 1818 году сконструировал счетную машину, уделив основное внимание технологичности механизма, и назвал ее арифмометром. Начиная с XIX века, арифмометры получили очень широкое применение. На них выполнялись даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Пожалуй, одно из последних принципиальных изобретений в механической счетной технике было сделано жителем Петербурга Вильгодтом Однером. Построенный Однером в 1890 году арифмометр фактически ничем не отличается от современных подобных ему машин. Почти сразу Однер с компаньоном наладил и выпуск своих арифмометров — по 500 штук в год. К 1914 году в одной только России насчитывалось более 22 тысяч арифмометров Однера. В первой четверти XX века эти арифмометры были единственными математическими машинами, широко применявшимися в различных областях деятельности человека. В СССР эти громко лязгающие во время работы машинки получили прозвище «Железный Феликс». Ими были оснащены практически все конторы.
Арифмометр «Железный феликс» (1890 г.)
2. Электромеханические вычислительные машины
В первые десятилетия XX века конструкторы обратили внимание на возможность применения в счетных устройствах новых элементов – электромагнитных реле. В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе, построил вычислительное устройство, работающее на таких реле.
Его машина Z-3 (Цузе-3) очень напоминает архитектуру современных компьютеров: память и процессор были отдельными устройствами, процессор мог обрабатывать числа с плавающей запятой, преобразовывать десятичные числа в двоичные и наоборот, выполнять арифметические действия и извлекать квадратный корень. Ввод данных осуществлялся при помощи перфоленты, изготовленной приятелем Цузе из кинопленки. Z3 хранила в оперативной памяти целых 64 машинных слова по 22 бита каждое.
Почти одновременно, в 1943 году, американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы IBM легендарный гарвардский «Марк-1» (а позднее еще и «Марк-2»). «Марк-1» имел в длину 15 метров и в высоту 2,5 метра, содержал 800 тысяч деталей, располагал 60 регистрами для констант, 72 запоминающими регистрами для сложения, центральным блоком умножения и деления, мог вычислять элементарные трансцендентные функции. Машина работала с 23-значными десятичными числами и выполняла операции сложения за 0,3 секунды, а умножения – за 3 секунды.
Машина Z-3 К.Цузе (1941-43гг)
МАРК-1 Г.Эйкена (1943г)
Примерно в то же время в Англии начала работать первая вычислительная машина на реле, которая использовалась для расшифровки сообщений, передававшихся немецким кодированным передатчиком. К середине XX века потребность в автоматизации вычислений (в том числе для военных нужд – баллистики, криптографии и т.д.) стала настолько велика, что над созданием машин, подобных «Марк-1» и «Марк-2» работало несколько групп исследователей в разных странах.
Работа по созданию первой электронно вычислительной машины была начата, по-видимому, в 1937 году в США профессором Джоном Атанасовым, болгарином по происхождению. Эта машина была специализированной и предназначалась для решения задач математической физики. В ходе разработок Атанасов создал и запатентовал первые электронные устройства, которые впоследствии применялись довольно широко в первых компьютерах. Полностью проект Атанасова не был завершен, однако через три десятка лет в результате судебного разбирательства профессора признали родоначальником электронной вычислительной техники.
Джон Атанасов — родоначальник электронной вычислительной техники.
3.ЭВМ первого поколения.
Новым периодом в развитии вычислительной техники стало использование электронных ламп. Изобретённые Флемингом в 1904 г они постоянно совершенствовались и в 40-ых годах стало возможно их использование в вычислительных машинах.
С изобретением первых ЭВМ появилось и понятие поколения ЭВМ. Любая классификация условна, но большинство специалистов согласилось с тем, что различать поколения следует исходя из той элементной базы, на основе которой строятся машины. Таким образом, первое поколение представляется ламповыми машинами.
Электронные лампы
4.ЭВМ второго поколения.
Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве.
Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения.
5.ЭВМ третьего поколения
Приоритет в изобретении интегральных схем, ставших элементной базой ЭВМ третьего поколения, принадлежит американским ученым Д. Килби и Р. Нойсу, сделавшим это открытие независимо друг от друга. Массовый выпуск интегральных схем начался в 1962 году, а в 1964 начал быстро осуществляться переход от дискретных элементов к интегральным. Упоминавшийся выше ЭНИАК размерами 9´15 метров в 1971 году мог бы быть собран на пластине в 1,5 квадратных сантиметра. Началось перевоплощение электроники в микроэлектронику. Несмотря на успехи интегральной техники и появление мини-ЭВМ, в 60-х годах продолжали доминировать большие машины. Таким образом, третье поколение компьютеров, зарождаясь внутри второго, постепенно вырастало из него.Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.
6.ЭВМ четвёртого поколения
Начало 70-х годов знаменует переход к компьютерам четвертого поколения – на сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Другим признаком ЭВМ нового поколения являются резкие изменения в архитектуре.
Техника четвертого поколения породила качественно новый элемент ЭВМ – микропроцессор. В 1971 году пришли к идее ограничить возможности процессора, заложив в него небольшой набор операций, микропрограммы которых должны быть заранее введены в постоянную память. Оценки показали, что применение постоянного запоминающего устройства в 16 килобит позволит исключить 100 200 обычных интегральных схем. Так возникла идея микропроцессора, который можно реализовать даже на одном кристалле, а программу в его память записать навсегда. В то время в рядовом микропроцессоре уровень интеграции соответствовал плотности, равной примерно 500 транзисторам на один квадратный миллиметр, при этом достигалась очень хорошая надежность.
6.1. Персональные компьютеры
Хотя и персональные компьютеры относятся к ЭВМ 4-го поколения, все же возможность их широкого распространения, несмотря на достижения технологии СБИС, оставалась бы весьма небольшой.
В 1970 году был сделан важный шаг на пути к персональному компьютеру – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intеl сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор Intеl 4004, который был выпущен в продажу в 1971 г. Это был настоящий прорыв, ибо микропроцессор Intеl 4004 размером менее 3 см был производительнее гигантских машин 1-го поколения.
В 1972 году появился 8-битный микропроцессор Intel 8008. Размер его регистров соответствовал стандартной единице цифровой информации – байту. Процессор Intel 8008 являлся простым развитием Intel 4004.
Но в 1974 году был создан гораздо более интересный микропроцессор Intel 8080. С самого начала разработки он закладывался как 8-битный чип. У него было более широкое множество микрокоманд (множество микрокоманд 8008 было расширено). Кроме того, это был первый микропроцессор, который мог делить числа. И до конца 70-х годов микропроцессор Intel 8008 стал стандартом для микрокомпьютерной индустрии.
Сегодня вычислительная техника и ПЭВМ стремительно развиваются и повсеместно входят в нашу жизнь. Развивается микроэлектроника, лазерная электроника, средства хранения и передачи информации, и программное обеспечение. С развитием сети Интернет появилась возможность обмена информацией между компьютерами всего мира.
Удвоение производительности ПЭВМ происходит каждый год и этот показатель постоянно сокращается. Но у полупроводниковых процессоров так же существует предел производительности. Поэтому перспективным считается направление квантовой электроники, основанной на принципах квантовой механики. Возможно, квантовые компьютеры станут в скором времени ЭВМ пятого поколения.
Современный компьютер.
Заключение
В своем выступлении я попыталась рассказать об истории развития компьютерной техники.
В первом разделе работы был сделан подробный анализ о том, что средства вычислительной техники появились достаточно давно, так как потребность различного рода вычислениях и расчетах существовала уже на самых ранних стадиях развития цивилизации.
А математическая наука, одной из важнейших задач, которой была выработка точных правил этих вычислений, по праву относится к числу древнейших наук. Различные устройства, облегчающие и ускоряющие процесс вычислений, изобретались человеком еще в очень отдаленные времена. Так, история возникновения счетов теряется в глубине столетий, аналогичные по значению устройства использовались многими народами.
Во втором разделе говорилось о бурном развитии вычислительной техники, одной из которых была ЭВМ ENIAC.
А в третьем разделе рассказывается о создании первых ПК, миникомпьютеров начиная с 80-года.
Рекомендация
Данная теоретическая работа по информатике заслуживает внимание для подробного изучения для учащихся 5-6-7- классов общеобразовательных школ в изучении предмета по информатике.
Кроме того, данную работу об истории развития компьютерной техники в мировом масштабе можно рекомендовать для широкого круга, для тех, кто впервые начинает заниматься изучением для работы компьютерной техники в работе и повседневной жизни.
Список литературы
М. Гук «Аппаратные средства IBM PC» С-Пб. 1997
Жигаев А. Н. Основы компьютерной грамоты –Л. Машиностроение. 1987 г – 255 с.
Богатырев Р.В. На заре компьютеров. // Мир ПК. 2004. — № 4
Фигурная В. С. . Из истории компьютеров.// Мир ПК. 2005. — № 1
Шафрин Ю. Основы компьютерной технологии учебное пособие для 7 – 11 классов по курсу «Информатика и вычислительная техника». – Москва.: ABF 1996
Содержание
Цель, гипотеза, актуальность, задачи этапы изучаемой темы — стр. 2;
Введение — стр. 3;
История развития вычислительной техники — стр. 4;
Электромеханические вычислительные машины — стр. 7;
ЭВМ первого поколения — стр. 9; ЭВМ второго поколения — стр. 10;
ЭВМ третьего поколения — стр. 10;
ЭВМ четвёртого поколения — стр. 11;
Персональные компьютеры — стр. 11;
Заключение — стр. 13;
Рекомендация — стр. 14;
Список литературы — стр. 15.
Электронный этап — ИсторияВТ444
ЭВМ первого поколения появились в 1946 году. Они были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными — лампы приходилось часто менять. Для ввода-вывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.
Компьютеры данного поколения сумели зарекомендовать себя в прогнозировании погоды, энергетических задач, задач военного характера и других сложнейших операциях, но они были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами. Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими.
ENIAC
15
февраля 1946 года в Филадельфии в университете штата Пенсильвания (США)
была официально введена в эксплуатацию электронная цифровая
вычислительная машина ENIAC (Electronic Numerical Integrator and
Calculator — электронный численный интегратор и вычислитель), на
электронных лампах, построенная американскими электроинженерами Дж.П. Эккертом и Дж. Мокли
и использовавшая в качестве переключающих элементов 18 тысяч
электронных ламп и 1500 реле. Машина с памятью на 20 слов, способная за
полсекунды перемножать одно на другое 5000 пятизначных чисел, занимала
площадь около 200 квадратных м и весила 50 т. ENIAC предназначался для
проведения артиллерийских расчетов, однако пока его строили, война
закончилась, задачи такого рода отпали, так что первой работой стали
расчеты по верхсекретному Манхэттенскому проекту (программе разработок
ядерного оружия). Впоследствии ЭВМ перевезли на один из военных
полигонов, где она функционировала до 1955 года.
МЭСМ (Малая электронная счётная машина)
В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ- Малой электронной счетно-решающей машины (МЭСМ). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20 разрядными двоичными к
Лекция 2. история развития эвм. — Информатика, информационные технологии
История компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений, около 500г. н.э. появились счёты (абак) — устройство, состоящее из набора костяшек, нанизанных на стержни.
Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 году английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты — листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. Идеи Бэббиджа стали реально воплощаться в жизнь в конце 19 века.
Дальнейшие развития науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. Создателем первого действующего компьютера Z1 с программным управлением считают немецкого инженера Конрада Цузе.
В феврале 1944 года на одном из предприятий Ай-Би-Эм (IBM) была создана машина Mark 1. Это был монстр весом около 35 тонн. В Mark 1 использовались механические элементы для представления чисел и электромеханические — для управления работой машины.
Развитие ЭВМ делится на несколько периодов. Поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от друга элементной базой и математическим обеспечением.
§1 Первое поколение ЭВМ (1945-1954 гг.)
Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон — создатель теории информации, Алан Тьюринг — математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман — американский ученый, который в 1945 г сформулировал общие принципы, положенные в основу построения подавляющего большинства компьютеров.
Элементной базой компьютеров первого поколения былиэлектронные лампы (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники.
Ввод чисел в первые машины производился с помощью перфокарт, а программное управление последовательностью выполнения операций осуществлялось, например в ENIAC, как в счетно-аналитических машинах, с помощью штеккеров и наборных полей.
Первой серийно выпускавшейся ЭВМ 1-го поколения стал компьютер UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Разработчики: Джон Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert).
Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.
Машины этого поколения: « ENIAC », «МЭСМ», «БЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал» (занимаемая площадь 50 кв. м.), «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20» и др.
Эти машины занимали большую площадь, использовали много электроэнергии и состояли из очень большого числа электронных ламп. Например, машина «Стрела» состояла из 6400 электронных ламп и 60 тыс. штук полупроводниковых диодов. Их быстродействие не превышало 2—3 тыс. операций в секунду, оперативная память не превышала 2 Кб. Только у машины «М-2» (1958) оперативная память была 4 Кб, а быстродействие 20 тыс. операций в секунду.
§2 Второе поколение ЭВМ(1955-1964)
В качестве основного элемента были использованы уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Второе отличие этих машин — это то, что появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня — Фортран, Алгол, Кобол.
Машины этого поколения: «РАЗДАН-2», «IВМ-7090», «Минск-22,-32», «Урал- 14,-16» (занимаемая площадь 20 кв. м.), «БЭСМ-3,-4,-6», «М-220, -222» и др.
Применение полупроводников в электронных схемах ЭВМ привели к увеличению достоверности, производительности до 30 тыс. операций в секунду, и оперативной памяти до 32 Кб. Уменьшились габаритные размеры машин и потребление электроэнергии. Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой.
Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров.
§3 Третье поколение ЭВМ(1965-1974)
Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы — целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника, которые также называются микросхемами.
Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ.
Примеры машин третьего поколения — семейства IBM—360, IBM—370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.
Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.
В 1969г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть — зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С (Си), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.
В 1971г. фирма Intel, выпустила первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов.
В конце 1973г. Intel разработала однокристальный 8-разрядный МП 8080, рассчитанный для многоцелевых применений.
Стив Возняк (будущий «отец» компьютеров Apple) собрал свой первый компьютер в 1972 году из деталей, забракованных местным производителем полупроводников в городе Беркли, штат Калифорния. Стив назвал свое изобретение Cream Soda Computer, поскольку пил именно этот напиток во время сборки аппарата.
Четвертое поколение ЭВМ
Обычно считается, что период с 1975 г. принадлежит компьютерам четвертого поколения. Их элементной базой стали большие интегральные схемы (БИС. В одном кристалле интегрированно до 100 тысяч элементов). Быстродействие этих машин составляло десятки млн. операций в секунду, а оперативная память достигла сотен Мб.
Однако, есть и другое мнение — многие полагают, что достижения периода 1975-1985г.г. не настолько велики, чтобы считать его равноправным поколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетие принадлежащим третьему-с половиной поколению компьютеров. И только с 1985г., когда появились супербольшие интегральные схемы (СБИС. В кристалле такой схемы может размещаться до 10 млн. элементов.), следует отсчитывать годы жизни собственно четвертого поколения, здравствующего и по сей день.
Развитие ЭВМ 4-го поколения пошло по 2 направлениям:
1-ое направление — создание суперЭВМ — комплексов многопроцессорных машин. Быстродействие таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации. Сюда входят комплексы ILLIAS-4, CRAY, CYBER, «Эльбрус-1», «Эльбрус-2» и др. Эльбрус-2 эксплуатировались в Центре управления космическими полетами, в ядерных исследовательских центрах. Наконец, именно комплексы Эльбрус-2 с 1991 года использовались в системе противоракетной обороны и на других военных объектах.
2-ое направление — дальнейшее развитие на базе БИС и СБИС микро-ЭВМ и персональных ЭВМ (ПЭВМ). Первыми представителями этих машин являются Apple, IBM — PC ( XT , AT , PS /2), «Искра», «Электроника», «Мазовия», «Агат», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и др.
Начиная с этого поколения ЭВМ стали называть компьютерами.
1983-1984 гг. – появились первые 32-разрядные микропроцессоры на мировом рынке, но их широкое использование в высокопроизводительных ПК началось с 1985 г. после выпуска фирмами Intel и Motorola микропроцессоров 80386 и М68020 соответственно. Эти БИС открыли новое микропроцессорное поколение, реализующее обработку данных на уровне больших ЭВМ.
В 1989 г. был начат выпуск более мощного МП 80486 с быстродействием более 50 млн. операций в секунду.
В марте 1993 г. фирма Intel продолжает ряд 80х86 выпуском микропроцессора Р5 Pentium с 64-разрядной архитектурой.
Потом были Pentium 2, Pentium 3. Сегодня самым популярным МП является Pentium 4.
Тактовые частоты современных ПК превышают 3 ГГц, объемы оперативной памяти до 4 ГБ. Емкость накопителей на жестких дисках выросла до 500 ГБ.
Широкое распространение получили сегодня переносные ПК — noutebook, карманные ПК (КПК) и мобильные ПК – смартфоны, объединяющие функции ПК и телефона.
Пятое поколение ЭВМ
ЭВМ пятого поколения — это ЭВМ будущего. Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры.
Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта.
К сожалению, японский проект ЭВМ пятого поколения повторил трагическую судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены впустую, проект прекращен, а разработанные устройства по производительности оказались не выше массовых систем того времени. Однако проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт сильно помогли прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом.
На ЭВМ пятого поколения ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие интеллектуализации компьютеров — устранения барьера между человеком и компьютером.
Уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволяет общаться с компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области.
Статьи к прочтению:
Лекция 1: История развития вычислительной техники и архитектура Фон-Неймана
Похожие статьи:
История развития вычислительной техники, 20-ый век — урок. Информатика, 10 класс.
Впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине \(XX\) века. Это стало возможным благодаря использованию наряду с механическими конструкциями электромеханических реле.
Работы над релейными машинами начались в \(30\)-е годы и продолжались с переменным успехом до тех пор, пока в \(1944\) г. под руководством Говарда Айкена — американского математика и физика, на фирме \(IBM\) (International Business Machines) не была запущена машина «Марк-1», впервые реализовавшая идеи Бэббиджа.
Говард Айкен
Для представления чисел в ней были использованы механические элементы, для управления — электромеханические. Одна из самых мощных релейных машин РВМ-1 была в начале \(50\)-х годов построена в СССР под руководством Н.И.Бессонова; она выполняла до \(20\) умножений в секунду с достаточно длинными двоичными числами.
Н.И.Бессонов
Однако появление релейных машин безнадежно запоздало и они были очень быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надёжными.
Подлинная революция в вычислительной технике произошла в связи с применением электронных устройств. Работа над ними началась в конце \(30\)-х годов одновременно в США, Германии, Великобритании и СССР.
К этому времени электронные лампы, ставшие технической основой устройств обработки и хранения цифровой информации, уже широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.
Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, \(1945 – 1946\) гг.). Его название по первым буквам соответствующих английских слов означает «электронно-числовой интегратор и вычислитель».
Руководили её созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт, продолжившие начатую в конце \(30\)-х годов работу Джорджа Атанасова.
Весил ENIAC почти \(30\) тонн, разместив на своем теле \(17 468\) ламп, \(70 000\) резисторов и \(10 000\) конденсаторов. Сейчас, конечно, вычислительная мощность ENIAC, в сравнении даже с нашими домашними ПК, смешная: около \(5000\) операций сложения в секунду. Энергопотребление машины равнялось \(150\) кВт, что вполне достаточно для обеспечения небольшого завода.
Практически одновременно велись работы над созданием ЭВМ в Великобритании. С ними связано прежде всего имя Аллана Тьюринга — математика, внесшего также большой вклад в теорию алгоритмов и теорию кодирования. В \(1944\) г. в Великобритании была запущена машина «Колосс».
Эти и ряд других первых ЭВМ не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующих компьютеров качества: программа не хранилась в памяти машины, а набиралась достаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.
Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычислительной техники на начальном этапе её развития внёс один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман.
Джон фон Нейман
В историю науки навсегда вошли «принципы фон Неймана».
Совокупность этих принципов породила классическую архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов — принцип хранимой программы — требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в неё закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой EDSAC была построена в Великобритании в \(1949\) г.
Первая отечественная ЭВМ – МЭСМ («малая электронно-счётная машина»).
Была создана в \(1951\) г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники, впоследствии академика, лауреата государственных премий, руководившего созданием многих отечественных ЭВМ.
Сергей Лебедев
Рекордной среди них и одной из лучших в мире для своего времени была БЭСМ-6 («большая электронно-счетная машина, \(6\)-я модель»), созданная в середине \(60-х\) годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР.
Кроме машин серии БЭСМ выпускались и ЭВМ других серий — «Минск», «Урал», М-20, «Мир» и другие, созданные под руководством И.С.Брука и М.А.Карцева, Б.И.Рамеева, В.М.Глушкова, Ю.А.Базилевского и других отечественных конструкторов и теоретиков информатики.
Презентация на тему «История развития ЭВМ»
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда: 2 слайд 
Описание слайда:Что такое ЭВМ? V – VI век до нашей эры по XX век ЭВМ первого поколения ЭВМ второго поколения ЭВМ третьего поколения ЭВМ четвертого поколения Тест на знание истории развития ЭВМ Источники информации
3 слайд
Описание слайда:Электронно-вычислительная машина (ЭВМ)
4 слайд
Описание слайда:Computer (английское слово) – вычислять Компьютер – это устройство взаимосвязанных технических устройств, выполняющих автоматизированную обработку информации.
5 слайд
Описание слайда:V – VI век до нашей эры Древнегреческий абак История вычислений уходит глубокими корнями в даль веков так же, как и развитие человечества. Одним из первых устройств (V—VI вв. до н. э.), облегчающих вычисления, можно считать специальную доску для вычислений, названную «абак».
6 слайд
Описание слайда:В Древней Руси при счёте применялось устройство, похожее на абак, называемое «русский шот». В XVII веке этот прибор уже обрёл вид привычных русских счёт. Счеты, которые появились в XV в.в. состоят на особом месте, т.к. используют десятичную, а не пятеричную систему счисления, как все остальные абаки. Основная заслуга изобретателей абака – создание позиционной системы представления чисел. XV век нашей эры Русский абак
7 слайд
Описание слайда:Блез ПАСКАЛЬ Blasé Paskal (19.06.1623 – 19.08.1662) Арифметическая машина Паскаля В начале XVII столетия, когда математика стала играть ключевую роль в науке, французский математик и физик Блез Паскаль создал «суммирующую» машину, названной Паскалиной, которая кроме сложения выполняла и вычитание.
8 слайд
Описание слайда:Готфрид Вильгельм ЛЕЙБНИЦ Gottfried Wilhelm Leibnitz (1.07.1646 – 14.11.1716) Механический арифмометр Лейбница (1673г.) Первую арифметическую машину, выполняющую все четыре арифметических действия, создал в 1673 году немецкий математик Лейбниц – механический арифмометр.
9 слайд
Описание слайда:Чарльз БЭББИДЖ (26.12.1791 – 18.10.1871) Картонные перфокарты Аналитическая машина Бэббиджа В 1812 году английский математик и экономист Чарльз Бэббидж начал работу над созданием «разностной» машины, которая должна была не просто выполнять арифметический действия, а проводить вычисления по программе, задающей определённую функцию. Для программного управления использовались перфокарты – картонные карточки с пробитыми в них отверстиями (перфорацией).
10 слайд
Описание слайда:Аналитическая машина Бэббиджа
11 слайд
Описание слайда:ЭВМ первого поколения 1948 — 1958 года Элементная база – электронно-вакуумные лампы. Габариты – в виде шкафов и занимали машинные залы. Быстродействие – 10 – 100 тыс. оп./с. Эксплуатация – очень сложна. Программирование – трудоемкий процесс. Структура ЭВМ – по жесткому принципу.
12 слайд
Описание слайда:Джон (Янош) фон НЕЙМАН (28.12.1903 – 8.02.1957) Первая ЭВМ «ЭНИАК» (цифровой интегратор и вычислитель, ламповая) была создана в США после второй мировой войны в 1946 году. В группу создателей этой ЭВМ входил один из самых выдающихся ученых XX в. Джон фон Нейман. Согласно принципам Неймана построение и функционирование универсальных программируемых вычислительных машин ЭВМ образует три главных компонента: арифметическое устройство, устройство ввода-вывода, память для хранения данных и программ.
13 слайд
Описание слайда:Архитектура ЭВМ Дж. фон Неймана
14 слайд
Описание слайда: 15 слайд 
Описание слайда:Под руководством Б.И.Рамеева разработаны первые в СССР универсальные ЭВМ общего назначения Урал-1, Урал-2, Урал-3, Урал-4 (ламповые). А в 60-е годы создано первое в СССР семейство программно и конструктивно совместимых универсальных ЭВМ общего назначения Урал-11, Урал-14, Урал-16 (полупроводниковые). В проекте принимали участие Б.И.Рамеев, В.И.Бурков, А.С.Горшков. Урал-1 Урал-16
16 слайд
Описание слайда:Сергей Алексеевич ЛЕБЕДЕВ (2.11.1902 — 3.07.1974) Развитие ЭВМ в СССР связано с именем академика Сергея Алексеевича Лебедева. В 1950 году в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ АН СССР) организован отдел цифровой ЭВМ для разработки и создания большой ЭВМ. Эту работу возглавил С. А. Лебедев, под руководством которого были созданы: в 1951 году в Киеве МЭСМ (малая электронно-счетная машина) и 1953 году в Москве БЭСМ (большая электронно-счетная машина).
17 слайд
Описание слайда:1951 год Ламповый элемент СЭСМ (Специализированной Электронной Счетной Машины) БЭСМ (Большая Электронная Счетная Машина) 1953 год
18 слайд
Описание слайда:МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина)
19 слайд
Описание слайда:Элементная база – активные и пассивные элементы. Габариты – однотипные стойки, требующие машинный зал. Быстродействие – сотни тысяч – 1 млн. оп./с. Эксплуатация – упростилась. Программирование – появились алгоритмические языки. Структура ЭВМ – микропрограммный способ управления. 1959 — 1967 года ЭВМ второго поколения
20 слайд
Описание слайда:Создание первой в СССР полупроводниковой управляющей машины широкого назначения Днепр, руководители проекта — В.М.Глушков и Б.Н.Малиновский. ЭВМ включала аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Выпускалась на протяжении 10 лет. Разработка первых в СССР машин для инженерных расчетов Промiнь и Мир — предшественников будущих персональных ЭВМ, руководители проекта В.М.Глушков и С.Б.Погребинский. 1959-1965 года
21 слайд
Описание слайда:ЭВМ третьего поколения 1968 — 1973 года Элементная база – интегральные схемы, большие интегральные схемы (ИС, БИС). Габариты – однотипные стойки, требующие машинный зал. Быстродействие – сотни тысяч – миллионы оп./с. Эксплуатация – оперативно производится ремонт. Программирование – подобен II поколению. Структура ЭВМ – принцип модульности и магистральности. Появились дисплеи, магнитные диски.
22 слайд
Описание слайда:ЭВМ четвертого поколения с 1974 года до наших дней В 1971 году фирмой Intel (США) создан первый микропроцессор — программируемое логическое устройство, изготовленное по технологии СБИС Элементная база – сверхбольшие интегральные схемы (СБИС). Создание многопроцессорных вычислительных систем. Создание дешевых и компактных микроЭВМ и персональных ЭВМ и на их базе вычислительных сетей.
23 слайд
Описание слайда:В 1981 г. IBM Corporation (International Business Machines)(США) представила первую модель персонального компьютера — IBM 5150, положившую начало эпохи современных компьютеров. Первые персональные компьютеры
24 слайд
Описание слайда:1983 г. Корпорация Apple Computers построила персо-нальный компьютер Lisa — первый офисный компьютер, управляемый манипулятором мышь. 1984 г. Корпорация Apple Computer выпустила компьютер Macintosh на 32-разрядном процессоре Motorola 68000
Курс профессиональной переподготовки
Учитель информатики
Курс профессиональной переподготовки
Учитель математики и информатики
Курс повышения квалификации
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое
Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс
Выберите учебник: Все учебники
Выберите тему: Все темы
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Номер материала: ДВ-186895
Похожие материалы
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарийИстория развития вычислительной техники
Историю развития вычислительной техники условно делят на 5 поколений.
1-е поколение (1945-1954 гг.) — время становления машин с фон-неймановской архитектурой (Джон фон Нейман), основанной на записывании программы и ее данных в память вычислительной машины. В этот период формируется типовой набор структурных элементов, входящих в состав ЭВМ. Типичная ЭВМ должна состоять из следующих узлов: центральный процессор (ЦП), оперативная память (или оперативное запоминающее устройство — ОЗУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). ЦП, в свою очередь, должен состоять из арифметико-логического устройства (АЛУ) и управляющего устройства (УУ). Машины этого поколения работали на ламповой элементной базе, из-за чего поглощали огромное количество энергии и были очень ненадежны. С их помощью, в основном, решались научные задачи. Программы для этих машин уже можно было составлять не на машинном языке, а на языке ассемблера.
2-е поколение (1955-1964 гг.). Смену поколений определило появление новой элементной базы: вместо громоздкой лампы в ЭВМ стали применяться миниатюрные транзисторы, линии задержки как элементы оперативной памяти сменила память на магнитных сердечниках. Это в конечном итоге привело к уменьшению габаритов, повышению надежности и производительности ЭВМ. В архитектуре ЭВМ появились индексные регистры и аппаратные средства для выполнения операций с плавающей точкой. Были разработаны команды для вызова подпрограмм. Появились языки высокого уровня — Algol, FORTRAN, COBOL, — создавшие предпосылки для появления переносимого программного обеспечения, не зависящего от типа ЭВМ. С появлением языков высокого уровня возникли компиляторы для них; библиотеки стандартных подпрограмм и другие хорошо знакомые нам сейчас вещи: Важное новшество — это появление процессоров ввода-вывода. Эти специализированные процессоры позволили освободить ЦП от управления вводом-выводом и осуществлять ввод-вывод с помощью специализированного устройства одновременно с процессом вычислений. Для эффективного управления ресурсами машины стали использоваться операционные системы (ОС).
3-е поколение (1965-1970 гг.). Смена поколений вновь была обусловлена обновлением элементной базы: вместо транзисторов в различных узлах ЭВМ стали использоваться интегральные микросхемы различной степени интеграции. Микросхемы позволили разместить десятки элементов на пластине размером в несколько сантимметров. Это, в свою очередь, не только повысило производительность ЭВМ, но и снизило их габариты и стоимость. Увеличение мощности ЭВМ сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной ЭВМ. Для этого нужно было научиться координировать между собой одновременно выполняемые действия, для чего были расширены функции операционной системы. Одновременно с активными разработками в области аппаратных и архитектурных решений растет удельный вес разработок в области технологий программирования. В это время активно разрабатываются теоретические основы методов программирования, компиляции, баз данных, операционных систем и т. д. Создаются пакеты прикладных программ для самых различных областей жизнедеятельности человека. Наблюдается тенденция к созданию семейств ЭВМ, то есть машины становятся совместимы снизу вверх на программно-аппаратном уровне. Примерами таких семейств была серия IBM System 360 и наш отечественный аналог — ЕС ЭВМ.
4-е поколение (1970-1984 гг.). Очередная смена элементной базы привела к смене поколений. В 70-е годы активно ведутся работы по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС), которые позволили разместить на одном кристалле десятки тысяч элементов. Это повлекло дальнейшее существенное снижение размеров и стоимости ЭВМ. В начале 70-х годов фирмой Intel был выпущен микропроцессор (МП) i4004. И если до этого в мире вычислительной техники были только три направления (суперЭВМ, большие Э.ВМ (мэйнфреймы) и мини-ЭВМ), то теперь к ним прибавилось еще одно — микропроцессорное.
Процессором называется функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа микропрограммного управления. По аппаратной реализации процессоры можно разделить на микропроцессоры (полностью интегрирующие все функции процессора) и процессоры с малой и средней интеграцией. Конструктивно это выражается в том, что микропроцессоры реализуют все функции процессора на одном кристалле, а процессоры других типов реализуют их путем соединения большого количества микросхем.
5-е поколение можно назвать микропроцессорным. В 1976 году фирма Intel закончила разработку 16-разрядного микропроцессора i8086. Он имел достаточно большую разрядность регистров (16 бит) и системной шины адреса (20 бит), за счет чего мог адресовать до 1 Мбайт оперативной памяти. В 1982 году был создан i80286. Этот микропроцессор представлял собой улучшенный вариант i8086. Он поддерживал уже несколько режимов работы: реальный, когда формирование адреса производилось по правилам i8086, и защищенный, который аппаратно реализовывал многозадачность и управление виртуальной памятью, i80286 имел также большую разрядность шины адреса — 24 разряда против, 20 у i8086, и поэтому он мог адресовать до 16 Мбайт оперативной памяти. Первые компьютеры на базе этого микропроцессора появились в 1984 году. В 1985 году фирма Intel представила первый 32-разрядный микропроцессор i80386, аппаратно совместимый снизу вверх со всеми предыдущими микропроцессорами этой фирмы. Он был гораздо мощнее своих предшественников, имел 32-разрядную архитектуру и мог прямо адресовать до 4 Гбайт оперативной памяти. Микропроцессор i386 стал поддерживать новый режим работы — режим виртуального i8086, который обеспечил не только большую эффективность работу программ, разработанных для i8086, но и позволил осуществлять параллельную работу нескольких таких программ.
Назад
Назад: Представление данных и архитектура ЭВМ