ИСТОРИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 1 2 3 4 5

ИСТОРИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Ручной период Механический период Электромеханический период Принципы фон Неймана Поколения компьютеров (I-IV) Персональные компьютеры Современная цифровая техника

Ручной период Создание быстродействующих ЭВМ справедливо считается одним из выдающихся научнотехнических достижений человечества. C появлением ЭВМ за короткий промежуток времени (около 40 лет) скорость вычислений возросла примерно в 100 миллионов раз. Английский математик XIX века Шенкс потратил более 20 лет на вычисление числа с точностью 707 значащих цифр. На ЭВМ число вычислено с точностью 500 тысяч знаков. На это потребовалось всего лишь несколько часов работы машины. Самыми древними средствами для облегчения вычислений были человеческая рука и камешки.

Ручной период Кости с зарубками ( «вестоницкая кость» , Чехия, 30 тыс. лет до н. э) Узелковое письмо (Южная Америка, VII век н. э. ) n n n узлы с вплетенными камнями нити разного цвета (красная – число воинов, желтая – золото) десятичная система

Саламинская доска о. Саламин в Эгейском море (300 лет до н. э. ) • бороздки – единицы, десятки, сотни, … • количество камней – цифры • десятичная система

Абак и его «родственники» Абак (Древний Рим) – V-VI в. Суан-пан (Китай) – VI в. Соробан (Япония) XV-XVI в. Счеты (Россия) – XVII в.

Абак

Китайские счеты (суан пан)

Соробан

Логарифмическая линейка В 1614 году шотландский математик Джон Непер изобрел таблицы логарифмов. Им была изобретена и логарифмическая линейка, которой пользовались до 70 х годов 20 -го века.

Логарифмическая линейка Палочки Непера

Логарифмическая линейка

Логарифмическая линейка

Механический период (с середины 17 века до конца 19 века) Леонардо да Винчи (XV в. ) – суммирующее устройство с зубчатыми колесами: сложение 13 -разрядных чисел Вильгельм Шиккард (XVI в. ) – суммирующие «счетные часы» : сложение и умножение 6 -разрядных чисел (машина построена, но сгорела)

Леонардо да Винчи (XV в. ) – суммирующее устройство с зубчатыми колесами: сложение 13 разрядных чисел

Леонардо да Винчи Среди чертежей Леонардо найден эскиз 13 -разрядного суммирующего устройства с десятизубыми колесами. Сейчас это устройство считается первым механическим счетным приборомарифмометром, первым калькулятором.

Вильгельм Шиккард суммирующие «счетные часы» : сложение и умножение 6 разрядных чисел (машина построена, но сгорела)

Вильгельм Шиккард суммирующие «счетные часы» : сложение и умножение 6 разрядных чисел (машина построена, но сгорела)

’ «Паскалина» (1642) Блез Паскаль (1623 - 1662) машина построена зубчатые колеса сложение и вычитание 8 -разрядных чисел десятичная система

Устройство Блез Паскаля это устройство счетной машины Блеза Паскаля, созданной в 1642 году.

Блез Паскаль

Машина Лейбница (1672) Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716) • сложение, вычитание, умножение, деление! • 12 -разрядные числа • десятичная система

Вильгельм Готфрид Лейбниц Арифмометр «Феликс» (СССР, 19291978) – развитие идей машины Лейбница

Машины Чарльза Бэббиджа Разностная машина (1822) Аналитическая машина (1834) «мельница» (автоматическое выполнение вычислений) «склад» (хранение данных) «контора» (управление) ввод данных и программы с перфокарт ввод программы «на ходу» Ада Лавлейс (1815 -1852) первая программа – вычисление чисел Бернулли (циклы, условные переходы) 1979 – язык программирования Ада

Машина Бэббиджа

Чарльз Бэббидж

Аналитическая машина Бэббиджа СКЛАД (ПАМЯТЬ) МЕЛЬНИЦА (ариф. устройство) КОНТОРА (устр. управления) БЛОК ВВОДА БЛОК ПЕЧАТИ РЕЗУЛЬТАТА

Вильгодт Теофилович Однер Талантливый и разносторонний инженер-механик, родился в Швеции. В 1870 году переехал в Россию, в С. Петербург, где руководил отделом Экспедиции заготовления государственных бумаг. На счету В. Т. Однера множество изобретений. Среди них машина для нумерации кредитных билетов; папиросная машина; турникеты, применявшиеся почти во всех пароходных компаниях России до середины XX столетия; наконец, арифмометры. В. Т. Однер (1846 -1905)

Арифмометры Однера 1874 год Инженер из Петербурга Вильгодт Однер значительно усовершенствовал конструкцию арифмометра, применив для ввода чисел колеса с выдвижными зубьями (колеса Однера). Арифмометр Однера позволял проводить вычислительные операции со скоростью до 250 действий с четырехзначными цифрами за один час.

Прогресс в науке Основы математической логики: Джордж Буль (1815 - 1864). Электронно-лучевая трубка (Дж. Томсон, 1897) Вакуумные лампы – диод, триод (1906) Триггер – устройство для хранения бита (М. А. Бонч-Бруевич, 1918). Использование математической логики в компьютах (К. Шеннон, 1936)

Джордж Буль Его теория логики, основанная на трех основных действиях — AND (и), OR (или), NOT (не), — должна была стать в XX веке основой для разработки переключающих телефонных линий и проекта ЭВМ. Так же, как и идеями Лейбница, булевой алгеброй пренебрегали в течение многих лет после того, как она была создана.

Дж. Томсон Thomson, Joseph John) (1856– 1940) Обнаружил электропроводность газов

Проф. М. А. Бонч-Бруевич В 1918 году М. А. Бонч -Бруевич предложил схему переключающего устройства, имеющего два устойчивых рабочих состояния, под названием «катодное реле» . Это устройство впоследствии было названо триггером.

Электромеханический период Табулятор В 1888 году Герман Холлерит создал первую электрическую счетную машину – табулятор, которая имела электромагнитное реле, счетчики и сортировочный ящик

Герман Холлерит 19 век, немецкий эмигрант Герман Холлерит, работающий в Бюро переписи

Первые компьютеры 1937 -1941. Конрад Цузе: Z 1, Z 2, Z 3, Z 4. • электромеханические реле (устройства с двумя состояниями) • двоичная система • использование булевой алгебры • ввод данных с киноленты 1939 -1942. Первый макет электронного лампового компьютера, Дж. Атанасофф • двоичная система • решение систем 29 линейных уравнений

Конрад Ц У З Е (машина Z 1)

Конрад Ц У З Е (машина Z 2)

Конрад Ц У З Е (машина Z 3)

Конрад Ц У З Е (Z 4 и другие) Цузе и его компанией были построены многие компьютеры, название каждого из которых начиналось с заглавной буквы Z. Наиболее известны машины Z 11, продававшийся предприятиям оптической промышленности и университетам, и Z 22 — первый компьютер с памятью на магнитных носителях.

Алан Тьюринг (Turing) Алан Матисон (23. 6. 1912, Лондон, — 7. 6. 1954, Уилмслоу, близ Манчестера), английский математик. Член Королевского общества (1951). По окончании Кембриджского университета (1935). С началом Второй мировой войны Алан Тьюринг с головой ушел в секретную работу на британское криптоаналитическое бюро (Государственный институт кодов и шифров). чтобы взломать криптографическую икону фашистской Германии — трехдисковый шифратор «Энигма» ученые сконструировали собственную узкоспециализированную вычислительную машину, которую окрестили «Бомба» . И начиная с 1940 года британские спецслужбы получили возможность расшифровывать все сообщения Люфтваффе. Нераскрытыми оставались лишь шифры подводных лодок, которые использовали усовершенствованную систему U-Board Enigma. И союзники ничего не могли с этим поделать — вычислительных мощностей и гибкости у «Бомбы» для этого взлома не хватало. Тогда Алан Тьюринг принялся за разработку электронной вычислительной машины. В 1942 году «Колосс» (Colossus) был готов, и британцы начали получать доклады немецких субмарин. А в 1945 году, перед самой победой, был взломан Fish — секретный шифр немецкого командования.

Colossus и Mark-1 1942 -1943 гг. В Англии при участии Алана Тьюринга была создана вычислительная машина "Colossus". В ней было уже 2000 электронных ламп. Машина предназначалась для расшифровки радиограмм германского Вермахта. 1943 г. Под руководством американца Говарда Айкена, по заказу и при поддержке фирмы IBM создан Mark-1 - первый программноуправляемый компьютер. Он был построен на электромеханических реле, а программа обработки данных вводилась с перфоленты.

Высшей наградой за заслуги в области информатики является премия Тьюринга. 1912 -1954. Алан Тьюринг.

Марк-I (1944) Разработчик – Говард Айкен (1900 -1973) Первый компьютер в США: – длина 17 м, вес 5 тонн – 75 000 электронных ламп – 3000 механических реле – сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд

Марк-I (1944) Хранение данных на бумажной ленте А это – программа…

Принципы фон Неймана ( «Предварительный доклад о машине EDVAC» , 1945) Принцип двоичного кодирования: вся информация кодируется в двоичном виде. Принцип программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Принцип адресности: память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

Поколения компьютеров I. 1945 – 1955 электронно-вакуумные лампы II. 1955 – 1965 транзисторы III. 1965 – 1980 интегральные микросхемы IV. с 1980 по … большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

I поколение (1945 -1955) • на электронных лампах • • быстродействие 10 -20 тыс. операций в секунду каждая машина имеет свой язык нет операционных систем ввод и вывод: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты

ЭНИАК (1946) Electronic Numerical Integrator And Computer Дж. Моучли и П. Эккерт Первый компьютер общего назначения на электронных лампах: • длина 26 м, вес 35 тонн • сложение – 1/5000 сек, деление – 1/300 сек • десятичная система счисления • 10 -разрядные числа

Историческая дата 4 декабря 1948 г. Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10475 изобретение И. С. Бруком и Б. И. Рамеевым цифровой электронной вычислительной машины. Это первый официально зарегистрированный документ, касающийся развития вычислительной техники в нашей стране. Именно поэтому 4 декабря назван днем рождения российской информатики.

4 декабря 1948 Брук Исаак Семенович Брук (1902 — октябрь 1974)

Историческая дата 4 декабря 1948 г. Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10475 изобретение И. С. Бруком и Б. И. Рамеевым цифровой электронной вычислительной машины. Это первый официально зарегистрированный документ, касающийся развития вычислительной техники в нашей стране. Именно поэтому 4 декабря назван днем рождения российской информатики.

1950 -е годы 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-16

Компьютеры С. А. Лебедева 1951. МЭСМ – малая электронно-счетная машина • 6 000 электронных ламп • 3 000 операций в секунду • двоичная система 1952. БЭСМ – большая электронно-счетная машина • 5 000 электронных ламп • 10 000 операций в секунду

II поколение (1955 -1965) на полупроводниковых транзисторах (1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли) 10 -200 тыс. операций в секунду первые операционные системы первые языки программирования: Фортран (1957), Алгол (1959) средства хранения информации: магнитные барабаны лента, магнитные диски

1960 год 1959 -1965 года 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 Проминь и Мир предшественников будущих персональных ЭВМ, руководители проекта В. М. Глушков и С. Б. Погребинский.

II поколение (1955 -1965) 1953 -1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702 1965 -1966. БЭСМ-6 • 60 000 транзисторов • 200 000 диодов • 1 млн. операций в секунду • память – магнитная лента, магнитный барабан • работали до 90 -х гг.

III поколение (1965 -1980) на интегральных микросхемах (1958, Дж. Килби) быстродействие до 1 млн. операций в секунду оперативная памяти – сотни Кбайт операционные системы – управление памятью, устройствами, временем процессора языки программирования Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Николаус Вирт), Си (1972, Дэнис Макалистер Ритчи) совместимость программ

Мэйнфреймы IBM большие универсальные компьютеры 1964. IBM/360 фирмы IBM. • кэш-память • конвейерная обработка команд • операционная система OS/360 • 1 байт = 8 бит (а не 4 или 6!) • разделение времени 1970. IBM/370 1990. IBM/390 дисковод принтер

Компьютеры ЕС ЭВМ (СССР) 1971. ЕС-1020 • 20 тыс. оп/c • память 256 Кб 1977. ЕС-1060 • 1 млн. оп/c • память 8 Мб 1984. ЕС-1066 • 5, 5 млн. оп/с • память 16 Мб магнитные ленты принтер

Компьютерные технологии История развития вычислительной техники, информационных технологий 1971 г. – микропроцессор INTEL - 4004 Эдвард Хофф

Миникомпьютеры Серия PDP фирмы DEC • меньшая цена • проще программировать • графический экран СМ ЭВМ – система малых машин (СССР) • до 3 млн. оп/c • память до 5 Мб

IV поколение (с 1980 по …) компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах (БИС, СБИС) суперкомпьютеры персональные компьютеры появление пользователей-непрофессионалов, необходимость «дружественного» интерфейса более 1 млрд. операций в секунду оперативная памяти – до нескольких гигабайт многопроцессорные системы компьютерные сети мультимедиа (графика, анимация, звук)

Суперкомпьютеры 1972. ILLIAC-IV (США) • 20 млн. оп/c • многопроцессорная система 1976. Cray-1 (США) • 166 млн. оп/c • память 8 Мб • векторные вычисления 1980. Эльбрус-1 (СССР) • 15 млн. оп/c • память 64 Мб 1985. Эльбрус-2 • • 8 процессоров 125 млн. оп/c память 144 Мб водяное охлаждение

Суперкомпьютеры 1985. Cray-2 2 млрд. оп/c 1989. Cray-3 5 млрд. оп/c 1995. GRAPE-4 (Япония) 1692 процессора 1, 08 трлн. оп/c 2002. Earth Simulator (NEC) 5120 процессоров 36 трлн. оп/c 2007. Blue. Gene/L (IBM) 212 992 процессора 596 трлн. оп/c

Микропроцессоры 1971. Intel 4004 • 4 -битные данные • 2250 транзисторов • 60 тыс. операций в секунду. 1974. Intel 8080 • 8 -битные данные • деление чисел

Процессоры Intel 1985. Intel 80386 • 275 000 транзисторов • виртуальная память 1989. Intel 80486 • 1, 2 млн. транзисторов 1993 -1996. Pentium • частоты 50 -200 МГц 1997 -2000. Pentium-II, Celeron • 7, 5 млн. транзисторов • частоты до 500 МГц 1999 -2001. Pentium-III, Celeron • 28 млн. транзисторов • частоты до 1 ГГц 2000 -… Pentium 4 • 42 млн. транзисторов • частоты до 3, 4 ГГц 2006 -… Intel Core 2 • до 291 млн. транзисторов • частоты до 3, 4 ГГц

Процессоры AMD Advanced Micro Devices 1995 -1997. K 5, K 6 (аналог Pentium) 1999 -2000. Athlon K 7 (Pentium-III) • частота до 1 ГГц • MMX, 3 DNow! 2000. Duron (Celeron) • частота до 1, 8 ГГц 2001. Athlon XP (Pentium 4) 2003. Opteron (серверы) Athlon 64 X 2 • частота до 3 ГГц 2004. Sempron (Celeron D) • частота до 2 ГГц 2006. Turion (Intel Core) • частота до 2 ГГц

Первый микрокомпьютер 1974. Альтаир-8800 (Э. Робертс) • • комплект для сборки процессор Intel 8080 частота 2 МГц память 256 байт 1975. Б. Гейтс и П. Аллен транслятор языка Альтаир-Бейсик

Компьютерные технологии История развития вычислительной техники, информационных технологий 1974 г. –Эдвард Робертс создал первый персональный компьютер "Altair" на основе микропроцессора 8080 фирмы "Intel".

Компьютерные технологии История развития вычислительной техники, информационных технологий 1975 г. – Студенты Пол Аллен и Билл Гейтс впервые использовали язык Бейсик для программного обеспечения персонального компьютера "Альтаир".

Пол Гарднер Аллен (англ. Paul Gardner Allen, родился 21 января 1953) — американский предприниматель, соучредитель Корпорации Майкрософт, которую он вместе со своим школьным приятелем Уильямом Генри Гейтсом III (более известным как Билл Гейтс) основал в 1975 году. В 2011 году Аллен занимал 57 место в списке журнала Forbes с капиталом в $13 млрд.

Компьютеры Apple 1976. Apple-I С. Возняк и С. Джобс 1977. Apple-II - стандарт в школах США в 1980 -х • тактовая частота 1 МГц • память 48 Кб • цветная графика • звук • встроенный язык Бейсик • первые электронные таблицы Visi. Calc

Blue box Стива Возняка

Apple-I

Apple-I

Apple-I, II и III

Компьютеры Apple 1983. «Apple-IIe» • память 128 Кб • 2 дисковода 5, 25 дюйма с гибкими дисками 1983. «Lisa» • первый компьютер, управляемый мышью 1984. «Apple-IIc» • портативный компьютер • жидкокристаллический дисплей

Компьютеры Apple 1984. Macintosh • системный блок и монитор в одном корпусе • нет жесткого диска • дискеты 3, 5 дюйма 1985. Excel для Macintosh 1992. Power. Book Power. Mac G 3 (1997) i. Mac (1999) Power. Mac G 4 Cube (2000)

Компьютеры Apple 2006. Mac. Pro • процессор - до 8 ядер • память до 16 Гб • винчестер(ы) до 4 Тб 2006. Mac. Book • • монитор 15’’ или 17’’ Intel Core 2 Duo память до 4 Гб винчестер до 300 Гб 2007. i. Phone • • телефон музыка, фото, видео Интернет GPS

Компьютеры Apple 2008. Mac. Book Air • • процессор Intel Core 2 Duo память 2 Гб винчестер 80 Гб флэш-диск SSD 64 Гб 2009. Magic Mouse • чувствительная поверхность • ЛКМ, ПКМ • прокрутка в любом направлении • масштаб (+Ctrl) • прокрутка двумя пальцами (листание страниц)

Мышь с чувствительно поверхностью Magic Mouse (фирма Apple) щелчок ЛКМ и ПКМ только Mac, Mac. Book, i. Tunes, Safari, i. Phone + Ctrl = масштаб прокрутка листание страниц и фотографий 83

Компьютеры Apple 2010. i. Pad – Интернет-планшет • • • процессор Apple A 4 флэш-память до 64 Гб сенсорный экран время работы 10 ч Wi. Fi, Blue. Tooth мобильная связь 3 G, Интернет

Компьютеры IBM PC 1. Монитор 2. Материнская плата 3. Процессор 4. ОЗУ 5. Карты расширения 6. Блок питания 7. Дисковод CD, DVD 8. Винчестер 9. Клавиатура 10. Мышь

Компьютеры IBM 1981. IBM 5150 • • процессор Intel 8088 частота 4, 77 МГц память 64 Кб гибкие диски 5, 25 дюйма 1983. IBM PC XT • память до 640 Кб • винчестер 10 Мб 1985. IBM PC AT • процессор Intel 80286 • частота 8 МГц • винчестер 20 Мб

Мультимедиа Multi-Media – использование различных средств (текст, звук, графика, видео, анимация, интерактивность) для передачи информации 1985. Amiga-1000 • • процессор Motorolla 7 МГц память до 8 Мб дисплей до 4096 цветов мышь многозадачная ОС 4 -канальный стереозвук технология Plug and Play (autoconfig)

Microsoft Windows 1985. Windows 1. 0 многозадачность 1992. Windows 3. 1 виртуальная память 1993. Windows NT файловая система NTFS 1995. Windows 95 длинные имена файловая система FAT 32 1998. Windows 98 2000. Windows 2000, Windows Me 2001. Windows XP 2006. Windows Vista 2009. Windows 7

Устройства мультимедиа Дисковод CD/DVD Видеокарта Звуковые колонки Наушники Геймпад Руль TV-тюнер Микрофон Звуковая карта Джойстик Шлемы виртуальной реальности

Современная цифровая техника Ноутбук Мультимедийный проектор КПК – карманный персональный компьютер Цифровой фотоаппарат MP 3 -плеер Цифровая видеокамера Электронная записная книжка GPS-навигатор

V поколение (проект 1980 -х, Япония) Цель – создание суперкомпьютера с функциями искусственного интеллекта • • • обработка знаний с помощью логических средств (язык Пролог) сверхбольшие базы данных использование параллельных вычислений распределенные вычисления голосовое общение с компьютером постепенная замена программных средств на аппаратные Проблемы: • • • идея саморазвития системы провалилась неверная оценка баланса программных и аппаратных средств традиционные компьютеры достигли большего ненадежность технологий израсходовано 50 млрд. йен

Проблемы и перспективы Проблемы: • приближение к физическому пределу быстродействия • сложность программного обеспечения приводит к снижению надежности Перспективы: • квантовые компьютеры ▫ эффекты квантовой механики ▫ параллельность вычислений ▫ 2006 – компьютер из 7 кубит • оптические компьютеры ( «замороженный свет» ) • биокомпьютеры на основе ДНК ▫ химическая реакция с участием ферментов ▫ 330 трлн. операций в секунду • Происходит смена основной информационной среды большую часть информации люди получают через компьютерные сети.