История развития вычислительной техники Авторы доценты кафедры информатики:

История развития вычислительной техники Авторы доценты кафедры информатики: Верезубова Наталья Афанасьевна Петракова Наталья Васильевна

Домеханический период Механический период Электронный период Поколения ЭВМ I поколение ЭВМ III поколение ЭВМ IV поколение ЭВМ

Информационное общество. Информационная культура человека Информационное общество- общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением, переработкой, продажей и обменом информации. I информационная революция - появление письменности II информационная революция - появление печатного станка III информационная революция - появление электрических средств передачи и хранения информации (телефон, радио, телеграф, телевизор) IV информационная революция - появление компьютерной техники Информационная культура человека - умение человека работать с информацией и грамотно использовать для её получения, передачи и хранения компьютерные информационные технологии. 1). Наличие навыков по использованию различных технических средств - от телефона до персональных компьютеров и компьютерных сетей. 2). Способность использовать в своей работе компьютерную информационную технологию. 3). Умение извлекать и работать с информацией из различных источников-от периодической печати до электронных коммуникаций. 4). Знание аналитических методов обработки информации. 5). Умение работать с различными видами информации.

Домеханический период С древних времен до начала XVII века Когда люди были такими Они использовали для вычислений Пальцы

или это Веревочки с узелками Зарубки а может быть вот это «Вестоницкая кость» с зарубками

В V – IV вв. до н. э. созданы древнейшие из известных счётов – «саламинская доска» (по имени острова Саламин в Эгейском море), которая у греков и в Западной Европе назывались «абак» .

У китайцев – «суан-пан» , у японцев – «серобян» , в России – «щоты» . В России на рубеже 16 – 17 века появились счёты

Колесо Леонардо да Винчи Первые попытки для создания машин для проведения арифметических расчетов относятся к эпохе Возрождения. Леонардо да Винчи в начале XVI века создал эскиз тринадцати разрядного суммирующего устройства с десятью зубчатыми кольцами. Леонардо да Винчи (1452 -1519)

Логарифмическая линейка Джон Непер ( 1550 -1617) В 1614 году шотландский математик Джон Непер изобрел таблицы логарифмов. Им была изобретена и логарифмическая линейка, которой пользовались до 70 -х годов прошлого века. Круговая логарифмическая линейка Логарифмическая линейка

Механический период С середины XVII - 60 -е годы ХХ века

1642 г. – 18 -летний французский физик и Машина Блеза Паскаля математик Блез Паскаль создает первую модель вычислительной машины «Паскалину» или «Паскалево колесо» . Паскаль Блез (1623 – 1662) Машина Паскаля позволяла быстро выполнять сложение многозначных чисел Арифметическая машина (или Паскалево колесо)

Сумматор Паскаля – «Паскалина» Внутри имеется арифметическое устройство в виде регистра, состоящего из шестерен с храповиками, обеспечивающими вращение только в одном направлении и, что самое важное, есть механизм переноса на случай, когда сумма в разряде больше девяти.

Счётная машина Лейбница ЛЕЙБНИЦ Готфрид Вильгельм (1646 - 1716 гг. ) 1673 г. – Лейбниц изобрел механический калькулятор – более совершенную счётную машину, способную выполнять все основные арифметические действия. Работающая на двоичной системы счисления машина могла складывать, вычитать, делить, умножать и извлекать квадратные корни.

Машина Чарльза Бэббиджа 1823 г. – английский учёный Чарльз Бэббидж разработал проект «Разностной машины» – прообраз современной программно-управляемой машины. «Аналитическая Чарльз Бэббидж машина» Бэббиджа имела 4 основные части: (1792 -1871) «склад» для хранения чисел, «мельницу» для операций над ними, устройство управления и устройства ввода/вывода. Разностная машина Чарльза Беббиджа

1882 год Аналитическая машина Бэббиджа стала предшественницей и прообразом современных компьютеров и машин с программным управлением Реконструированная Аналитическая машина

Арифмометр (колесо «Однера» ) В 1874 г. инженер из Петербурга В. Однер значительно усовершенствовал конструкцию арифмометров, предложив использовать для ввода чисел колеса с выдвижными зубьями. Вильгодт Теофил Однер (1845 -1903) Арифмометр является ручной вычислительной машиной, предназначенной для выполнения арифметических действий, в основном деления и умножения. Такой арифмометр позволял производить вычислительные операции со скоростью до 250 действий с четырехразрядными цифрами в час.

Герман Холлерит (1860 -1929) Табулятор Холлерита для обработки результатов переписи населения США (1890 г) Первое автоматическое вычислительное устройство, производившееся промышленными партиями. Изобретение включало перфокарту и сортировальную машину. Перфокарта Холлерита оказалась настолько удачной, что без малейших изменений просуществовала до наших дней Табулятор

Электронный период С конца 60 -ых годов ХХ века Появление ЭВМ диктовалось прежде всего потребностями физических и инженерных наук. Успехи этих наук в свою очередь приводили к совершенствованию ЭВМ. Приблизительно каждые 10 лет происходил качественный скачёк в развитии вычислительной техники, поколение сменялось новым поколением. Признаки, отличающие одно поколение от другого: ¿ элементная база; ¿ быстродействие; ¿ объём оперативной памяти; ¿ устройства ввода/вывода; ¿ программное обеспечение.

Поколения ЭВМ Поколени е Элементная база Быстродействи е Программное обеспечение Применени е 1 -е Электронные ламы 10 -20 тыс. оп/с Машинные языки Расчетные ЭНИАК задачи МЭСМ Урал-1, 2 БЭСМ-1, 2 Полупроводники 50 - 100 тыс. оп/с (1968 -1973 гг. ) Интегральные схемы (ИС). Монитор Порядка 1 млн. оп/с Операционные системы 4 -е БИС, Десятки и сотни млн. оп/с Базы данных Обработка Альтаир текстов, графики Более 100 млн. оп/с Экспертные системы Обработка Pentium звука, ПЭВМ, видео серверы (1948 -1958 гг. ) 2 -е (1959 -1967 гг. ) 3 -е (1974 -1982 гг. ) Микропроцессоры 5 -е СБИС (1982 г. …) Пример Алгоритмичес Научные, БЭСМ-4 кие языки экономиче Урал-16 ские Минск-32 задачи АСУ, IBM 360 научно- ЕС 1030, 1060 техническ ие задачи

I поколение ЭВМ Машины первого поколения имели внушительные размеры, потребляли большую мощность, имели сравнительно малое быстродействие, малую емкость оперативной памяти, невысокую надежность работы и недостаточно развитое программное обеспечение. В ЭВМ этого поколения были заложены основы логического построения машин и продемонстрированы возможности цифровой вычислительной техники. Для вводавывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. В компьютерах первого поколения была реализована концепция хранимой программы. Компьютеры данного поколения сумели зарекомендовать себя в прогнозировании погоды , энергетических задач , задач военного характера и других сложнейших операциях.

Основным активным элементом ЭВМ первого поколения являлась электронная лампа, остальные компоненты электронной аппаратуры это обычные резисторы, конденсаторы, трансформаторы. Для построения оперативной памяти ЭВМ уже с середины 50 -х годов начали применяться специально разработанные для этой цели элементы - ферритовые сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве устройства ввода-вывода сначала использовалась стандартная телеграфная аппаратура (телетайпы, ленточные перфораторы, трансмиттеры, аппаратура счетно-перфорационных машин), а затем специально для ЭВМ были разработаны электромеханические запоминающие устройства на магнитных лентах, барабанах, дисках и быстродействующие печатающие устройства.

Вот такими они были ENIAC Collossus

Быстродействие - 50 оп. в 1 с. ; Ёмкость ОЗУ - 31 число и 63 команды; Рабочая частота - 5 к. Гц; Машина имела постоянное (штекерное) ЗУ на 31 число и 63 команды; МЭСМ разработана в Институте электроники Академии наук Украины под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева возможность подключения дополнительного ЗУ на магнитном барабане; В ОЗУ было использовано 2500 триодов и 1500 диодов; Потребляемая мощность составляла 15 к. Вт; Машина размещалась на площади 60 кв. м

II поколение ЭВМ На смену лампам пришли транзисторы. В отличие от ламповых ЭВМ транзисторные машины обладали большими быстродействием, емкостью оперативной памяти и надежностью. Существенно уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. Значительным достижением явилось применение печатного монтажа. Повысилась надежность электромеханических устройств ввода-вывода, удельный вес которых увеличился. Машины второго поколения обладали большими вычислительными и логическими возможностями. Особенность машин второго поколения - их дифференциация по применению. Появились машины для решения научно-технических и экономических задач, для управления производственными процессами и различными объектами (управляющие машины).

Наряду с техническим совершенствованием ЭВМ развиваются методы и приемы программирования вычислений, высшей ступенью которых является автоматическое программирование, требующее минимальных затрат труда математиков-программистов. Большое развитие и применение получили алгоритмические языки, существенно упрощающие процесс подготовки задач к решению на ЭВМ. С появлением алгоритмических языков резко сократились штаты «чистых» программистов, поскольку составление программ на этих языках стало под силу самим пользователям. В период развития и совершенствования машин второго поколения наравне с однопрограммными появились многопрограммные (мультипрограммные) ЭВМ. В отличие от однопрограммных машин, в которых программы выполняются только поочередно, в многопрограммных ЭВМ возможна совместная реализация нескольких программ за счет организации параллельной работы основных устройств машины.

Пульт управления БЭСМ-6 IBM – 701

III поколение ЭВМ Характеризуется широким применением интегральных схем. Интегральная схема представляет собой законченный логический функциональный блок, соответствующий достаточно сложной транзисторной схеме. Благодаря использованию интегральных схем удалось существенно улучшить технические и эксплуатационные характеристики машин. Этому способствовало также применение многослойного печатного монтажа. 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

В машинах третьего поколения значительно расширился набор различных электромеханических устройств для ввода и вывода информации. Развитие этих устройств носит эволюционный характер: их характеристики совершенствуются гораздо медленнее, чем характеристики электронного оборудования. В машинах третьего поколения существенно расширены возможности по обеспечению непосредственного доступа к ним со стороны абонентов, находящихся на различных, в том числе и значительных (десятки и сотни километров), расстояниях. Удобство общения абонента с машиной достигается за счет развитой сети абонентских пунктов, связанных с ЭВМ информационными каналами связи, и соответствующего программного обеспечения. Программное обеспечение машин третьего поколения получило дальнейшее развитие, особенно это касается операционных систем. Развитые операционные системы многопрограммных машин, снабженных периферийными устройствами ввода-вывода с автономными пультами абонентов, обеспечивают управление работой ЭВМ в различных режимах: пакетной обработки, разделения времени, запрос-ответ и др.

IBM 360

IV поколение ЭВМ Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности и быстродействия, снижению стоимости. Это, в свою очередь, оказывает существенное воздействие на логическую структуру ЭВМ и ее программное обеспечение. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы. Отчетливо проявляется тенденция к унификации ЭВМ, созданию машин, представляющих собой единую систему. Ярким выражением этой тенденции является создание и развитие ЕС ЭВМ - Единой системы электронных вычислительных машин.

Промышленный выпуск первых моделей ЕС ЭВМ был начат в 1972 г. , при их создании были использованы все современные достижения в области электронной вычислительной техники, технологии и конструирования ЭВМ, в области построения систем программного обеспечения. Объединение знаний и производственных мощностей стран-разработчиков позволило в довольно сжатые сроки решить сложную комплексную научно-техническую проблему. ЕС ЭВМ представляла собой непрерывно развивающуюся систему, в которой улучшались технико-эксплуатационные показатели машин, совершенствовалось периферийное оборудование и расширялась его номенклатура.

Apple II Apple I В 1983 г. корпорация Apple Computers построила персональный компьютер «Lisa» (первый офисный компьютер, управляемый манипулятором «мышь» ).

Кто придумал «мышь» ? Это самая первая «мышка» 1963 г. Дуглас Карл Энгельбарт Сотрудник Стэндфордского исследовательского института получил патент на индикатор координат X-Y для системы вывода изображений, названный изобретателем «мышью» . А теперь «мыши» такие

Портативный компьютер в апреле 1981 года появился первый переносной компьютер с автономным питанием. Osborne 1

Появление персональных компьютеров - наиболее яркое событие в области вычислительной техники, это динамично развивающийся сектор отрасли. С внедрением компьютеров решение задач информатизации общества поставлено на реальную основу. Кроме того, потребовался новый подход к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникла необходимость перехода от систем централизованной обработки данных к системам распределенной обработки данных, т. е. к компьютерным (вычислительным) сетям различных уровней - от локальных до глобальных.

V поколение ЭВМ Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта Считалось, что архитектура компьютеров пятого поколения будет содержать два основных блока. Один из них - собственно компьютер, в котором связь с пользователем осуществляет блок, называемый "интеллектуальным интерфейсом". Задача интерфейса - понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие задачи перевести в работающую программу. Основные требования к компьютерам 5 -го поколения: 1. Создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов); 2. Развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; 3. Создание новых технологий в производстве вычислительной техники; 4. Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.