ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называется вычислительной техникой.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Анализируя раннюю историю вычислительной техники, некоторые зарубежные исследователи в качестве древнего предшественника компьютера называют механическое счетное устройство — абак.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Абак представляет собой глиняную пластинку с желобами, в которых раскладывались камни, представлявшие числа. В России в XVI — XVII веках появилось намного более передовое изобретение — русские счеты.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В западной Европе около 1500 года Леонардо да Винчи разработал эскиз 13 - разрядного суммирующего устройства. Леонардо да Винчи (1452— 1519 гг. ) — итальянский ученый и инженер.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Первую же действующую суммирующую машину построил в 1642 году Паскаль. Его машина была восьмиразрядной, механической с ручным приводом и могла выполнять операции сложения и вычитания. Блез Паскаль (1623— 1662 гг. ) — французский математик.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В 1672 году Лейбниц построил механическую машину, которая могла выполнять все четыре арифметические действия. Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646— 1716 гг. ) — немецкий математик.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Впервые машину, работающую по программе, создал в 1834 году английский ученый Бэббидж

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Все эти машины были механические, содержали тысячи шестеренок, которые надо было изготовить с высокой точностью.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Программу для машины Бэббиджа записывали на перфокартах.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Первым программистом для этой машины была дочь Байрона — Ада Ловлейс, в честь которой уже в наши дни был назван язык программирования Ada. Джорж Ноэл Гордон Байрон (1788— 1824 гг. ) — английский поэт.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Впервые автоматически действующие вычислительные машины появились в середине XX века. Это стало возможным благодаря использованию электромеханических реле. Так появились релейные машины, которые могли выполнять несколько десятков операций в секунду. Однако эти машины были быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надежными.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, США , 1946 год ). Руководили проектом американцы Моучли и Эккерт. Эта машина содержала около 18 тыс. электроламп, множество электромеханических элементов и потребляла 150 к. Вт электроэнергии. Джон Уильям Моучли (1907— 1980 гг. ) и Джон Преспер Эккерт (1919— 1995 гг. ) — американские математики и инженеры-изобретатели.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В СССР до 1970 -х годов создание ЭВМ велось полностью самостоятельно. Первая отечественная ЭВМ — МЭСМ (малая электронно-счетная машина) была создана в 1951 году под руководством академика Лебедева. Одной из лучших в мире для своего времени была БЭСМ-6, созданная в середине 60 -х годов. Сергей Александрович Лебедев (1902— 1974 гг. ) — советский математик.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Различают несколько поколений электронных вычислительных машин на основе физико-технологического принципа: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от использования в ней физических элементов или технологии ее изготовления

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В основе базовой системы элементов машин первого поколения лежали электронные лампы. Они определяли достоинства и недостатки цифровых устройств. Лампы были долговечны и достаточно надежны. Однако они работали с напряжением в десятки вольт, расходовали много энергии, занимали большой объем. Для их охлаждения требовалось решить трудные технологические задачи. ЭВМ первого, второго и третьего поколений сейчас в лучшем случае музейные экспонаты.

ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ ПО ФИЗИКО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРИНЦИПУ Показатель Поколения ЭВМ I III IV V 1945 – 1955 – 1965 – С 80 г. 1955 гг. 1965 гг. 1980 гг. Элементная база Лампы Тразис Интегра Сверхбо Оптоэлектро торы льные льшие ника и крио- схемы ИС электроника (ИС) и (СБИС) большие ИС Емкость ОЗУ (байт) Быстродействие (опер/с)

ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ ПО ФИЗИКО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРИНЦИПУ Показатель Поколения ЭВМ II III IV V 1945 – 1955 – 1965 – С 80 г. 1955 гг. 1965 гг. 1980 гг. Языки Машин Ассемблер Процедурн Новые программирования ный код ые языки ые и непроц высокого непроцедур едурн уровня ные ЯВУ ые (ЯВУ) ЯВУ Средства связи с Пульт Перфокарты Алфавитно Дисплей и Устро пользователем управле и – цифровой клавиатура йство ния и перфоленты терминал и голосо перфока монохромн вой рты ый дисплей связи

Приход полупроводниковой техники (транзистор изобретен в 1948 году) резко изменил ситуацию. ЭВМ сильно уменьшились в размерах, стали меньше потреблять электроэнергии, их стоимость также снизилась, а быстродействие увеличилось. Появились крупные фирмы по производству компьютеров широкого назначения : International Business Machines (IBM), Control Date Corporation (CDC), Digital Equipment Corporation (DEC). Уже начиная со второго поколения, электронно-вычислительные машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости и вычислительных возможностей.

В начале 70 -х годов ХХ века с появлением интегральных технологий в электронике были созданы микроэлектронные устройства, содержащие несколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой кремниевой подложке. Без пайки на них "выращивались" электронные схемы, выполняющие функции основных логических узлов ЭВМ. Так появились интегральные схемы (ИС), которые позволили резко уменьшить размеры полупроводниковых схем и снизить потребляемую мощность. На их основе строились ЭВМ, которые выполнялись в виде одной стойки и периферийных устройств. В то же время радикально изменились возможности программирования. Программы стали писаться на языках высокого уровня (ЯВУ).

В 1971 году компанией Intel было создано устройство, реализующее на одной крошечной микросхеме функции процессора. Появилась новая отрасль промышленности — микроэлектроника, которая стала производить большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы. 1976 год стал началом эры массового появления персональных ЭВМ, первым представителем которой стал Apple , созданный американцами Возняком и Джобсом. В 1981 году IBM выпустила свои персональные компьютеры IBM PC XT и PC AT , которые были оснащены операционной системой.

Стивен Возняк (р. 1950 г. ) и Стивен Пол Джобс (р. 1955 г. ) — американские инженеры и предприниматели, основатели корпорации Apple.

MS DOS , созданной фирмой Microsoft. С тех пор IBM PC стала самой популярной "персоналкой" в мире. К 1990 году микроэлектроника подошла к пределу, разрешенному физическими законами. В дальнейшем совершенствовании ЭВМ видны два пути. На физическом уровне это переход к использованию иных физических принципов построения узлов ЭВМ — на основе оптоэлектроники и криогенной электроники, использующей сверхпроводящие материалы при низких температурах. Кроме того должна повыситься роль сетей ЭВМ, позволяющих разделить решение задачи между несколькими компьютерами. В дальнейшем сети будут доминировать.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Вопрос любой классификации всегда достаточно условен. Компьютеры классифицируются по назначению, по уровню специализации, по типоразмерам, по совместимости, по типу используемого процессора.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Наиболее часто используется такая характеристика компьютера как производительность, под которой понимается время, затрачиваемое компьютером на решение той или иной задачи.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Схема классификации компьютеров, исходящая из их производительности изображена на рис. 2. 1. Эту схему можно условно разбить на три части: суперкомпьютеры, мэйнфреймы (универсальные компьютеры) и микрокомпьютеры.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Определить суперкомпьютеры можно лишь относительно. Их производительность свыше 100 мегафлоп (1 мегафлоп — миллион операций с плавающей точкой в секунду). Эти машины представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end). Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений. В этих машинах параллельно, т. е. одновременно, выполняются множество похожих операций. Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами. Суперкомпьютеры используют для решения больших и сложных научных задач: моделирование ядерных взрывов, гидрометеорологических процессов и т. п. Супер ЭВМ требуют особого температурного режима, водяного охлаждения (или даже охлаждения жидким азотом). Такие параметры как стоимость и вес не являются определяющими.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Мэйнфреймы (большие ЭВМ на рис. 2. 1) предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами с производительностью от 10 до 100 млн. операций в секунду. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200— 300 рабочих мест.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5— 6 раз дешевле, чем распределенная обработка при клиент- серверном подходе. Эти машины также требуют специального помещения, жесткого температурного режима. Конструктивно выполняются в виде одной стойки. Их стоимость может достигать 300 тыс. долларов.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Мини ЭВМ появились в начале 1970 -х годов. Их традиционное использование — либо для управления технологическими процессами, либо в режиме разделения времени в качестве управляющей машины небольшой локальной сети. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора. Современные модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и т. п.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПО СФЕРАМ ПРИМЕНЕНИЯ Самые популярные в настоящее время микрокомпьютеры — персональные компьютеры. Это компьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. С ними связано понятие мультимедиа. Мультимедиа — это сочетание нескольких видов данных в одном документе (текстовые, графические, музыкальные и видеоданные) или совокупность устройств для воспроизведения этого комплекса данных.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!