История развития вычислительной техники Простейшие счетные

История развития вычислительной техники

Простейшие счетные устройства Когда людям надоело вести счёт при помощи загибания пальцев, они изобрели абак Русские Китайские счеты

1623 г. «Считающие часы» В 1623 г. Вильгельм Шикард создал «Считающие часы» — первый механический калькулятор, умевший выполнять четыре арифметических действия. Практическое использование получили в руках философа и астронома Иоганна Кеплера.

1642 г. Блез Паскаль 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц Блез Паскаль создал свою машину «Паскалина» в 1642 г. Механический калькулятор был создан Лейбницем в 1673 г. Лейбниц также описал двоичную систему счисления.

1820 г. Арифмометр Томаса В 1820 Чарльз Хавиер Томас создал первый удачный, серийно выпускаемый механический калькулятор — Арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. Его работа основывалась на работе Лейбница. Механические калькуляторы, считающие десятичные числа, использовались до 1970 -х.

1622 г. Логарифмическая линейка Принцип действия: умножение и деление чисел заменяется соответственно сложением и вычитанием их логарифмов. Первый вариант линейки разработал английский математик-любитель Уильям Отред в 1622 году.

1804 г. Появление перфокарт В 1804 г. Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, в котором вышиваемый узор определялся перфокартами. Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования.

1822 г. Разностная машина Ч. Бэббиджа В 1822 году Бэббидж опубликовал статью с описанием вычисляющей машины, а вскоре приступил к её практическому созданию. Он назвал её «Разностная машина» В том же 1822 году Бэббиджем была построена модель Разностной машины, состоящая из валиков и шестерней, вращаемых вручную при помощи специального рычага.

1838 г. Аналитическая машина Ч. Бэббиджа В ходе работы над Разностной машиной Бэббидж пришел к идее создания универсальной вычислительной машины, которую он назвал Аналитической и которая стала прообразом современного цифрового компьютера. В единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство (названное им «мельницей» ), регистры памяти, объединённые в единое целое ( «склад» ), и устройство ввода/вывода, реализованное с помощью перфокарт.

1930 -60 гг. Настольные калькуляторы гг. К 1900 г. механические калькуляторы, кассовые аппараты и счётные машины были перепроектированы с использованием электрических двигателей. С 1930 -х компании начали выпускать настольные механические калькуляторы, которые могли складывать, вычитать, умножать и делить. Словом «computer» (буквально — «вычислитель» ) называлась должность — это были люди, которые использовали калькуляторы для выполнения математических вычислений.

В 1948 г. появился Curta — небольшой механический калькулятор, который можно было держать в одной руке. В 1950 -60 гг. на западном рынке появилось несколько марок подобных устройств. Первым полностью электронным настольным калькулятором был британский ANITA Мк. VII.

1939 г. Atanasoff-Berry Computer В 1939 году Джон Винсент Атанасов (John Vincent Atanasoff) и Клиффорд Берри (Clifford E. Berry) из Университета штата Айова разработали Atanasoff-Berry Computer (ABC). Это был первый в мире электронный цифровой компьютер.

1939 г. Mark I В 1939 году в Endicott laboratories в IBM началась работа над Harvard Mark I был электромеханическим компьютером общего назначения, созданного с финансированием IBM и при помощи со стороны персонала IBM. Mark I начал работу в мае 1944 г. в Гарвардском университете

1946 г. ENIAC ЭНИАК (ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer — Электронный числовой интегратор и вычислитель) — первый широкомасштабный электронный цифровой компьютер, который можно было перепрограммировать для решения полного диапазона задач.

Первая советская ЭВМ (1949 -50 гг. ) С. А. Лебедев, 1902 -1974 гг. МЭСМ-1

БЭСМ-2 (1952 г. )

ЦВМ «Раздан» , 1961 г. РУТА-110, 1967 г.

«Весна» , 1964 г. М-4, 1961 г.

процессор 2436 пульт управления ЕС 1036 ЕС ЭВМ, 1983 г. накопитель ЕС 5612 М

Первая мышка, 1963 г. ПЭВМ ДВК

Компьютер фирмы IBM 2002 г. 1983 г.

1944 -54 гг. Первое поколение ЭВМ Элементная база- электронные лампы и реле. Оперативная память выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках. Надежность - невысокая, требовалась система охлаждения. ЭВМ имели значительные габариты. Быстродействие- 5 - 30 тыс. арифметических оп/с. Программирование - в кодах ЭВМ (машинный код), позднее появились автокоды и ассемблеры. Программированием занимался узкий круг математиков, физиков, инженеров - электронщиков. ЭВМ первого поколения использовались в основном для научно-технических расчетов.

1955 -64 гг. Второе поколение ЭВМ гг. Элементная база – полупроводники (транзисторы). Значительно повышается надежность и производительность, снижаются габариты и потребляемая мощность. Развитие средств ввода/вывода, внешней памяти. Развитие технологий программирования, появление ряда языков программирования высокого уровня (ЯВУ): FORTRAN, ALGOL-60 и др. Создание библиотек стандартных программ на различных языках программирования, начало концепции операционных систем следующего поколения. Четко стала проявляться дифференциация ЭВМ на малые, средние и большие. Расширилась сфера применения ЭВМ на решение задач планово - экономических, управления производственными процессами и др. Создаются автоматизированные системы управления (АСУ) предприятиями, целыми отраслями и технологическими процессами (АСУТП).

1965 -73 гг. Третье поколение ЭВМ гг. Элементная база - интегральные схемы (ИС). Появляются серии моделей ЭВМ с возрастающими от модели к модели возможностями. Усложнилась логическая архитектура ЭВМ, периферийное оборудование, что существенно расширило функциональные и вычислительные возможности. Операционные системы (ОС) становятся частью ЭВМ. Многие задачи управления памятью, устройствами ввода/вывода и другими ресурсами стали брать на себя ОС или же непосредственно аппаратная часть ЭВМ. Развивается программное обеспечение (ПО): появляются системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизирования проектных работ (САПРы) различного назначения, совершенствуются АСУ, АСУТП. Большое внимание уделяется созданию пакетов прикладных программ (ППП) различного назначения. Развиваются языки и системы программирования.

1974 -82 гг. Четвертое поколение ЭВМ Элементная база - большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы (микропроцессоры). ЭВМ проектировались уже на эффективное использование программного обеспечения, созданного с использованием современных ЯВУ. Получает мощное развитие телекоммуникационная обработка информации за счет повышения качества каналов связи, использующих спутниковую связь. Создаются национальные и транснациональные информационно-вычислительные сети, которые позволяют говорить о начале компьютеризации человеческого общества в целом.

1980 г. – настоящее время Компьютеры пятого поколения – ожидалось создание следующего поколения, ориентированного на распределенные вычисления, одновременно считалось что пятое поколение станет базой для создания устройств, способных к имитации мышления. Инициатором разработок явилась Япония, в 1980 х годах ею было потрачено порядка 50 млрд. йен, но программа завершилась провалом, не достигнув заявленной цели.

Классификация компьютеров • По назначению (как компьютер применяется): большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры (подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции). • По уровню специализации: универсальные и специализированные. • По типоразмерам: настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели. • По совместимости: аппаратная совместимость, совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных. • По архитектуре. • По типу используемого процессора.

Принципы Джона фон Неймана Принцип двоичного кодирования. Для представления данных и команд используется двоичная система счисления. Принцип однородности памяти. Программы (команды) и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Принцип адресуемости памяти. Память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Принцип последовательного программного управления. Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой. Принцип условного перехода. Команды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в программе команд условного перехода, которые изменяют последовательность выполнения команд в зависимости от значений данных.

Принципы Джона фон Неймана Разработанные фон Нейманом основы архитектуры вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что получили в литературе название «фон- неймановской архитектуры» . Принципы этой архитектуры широко используются и сегодня. Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день – фон-неймановские машины. Гарвардская архитектура — архитектура ЭВМ, отличительными признаками которой являются: 1. Хранилище инструкций и хранилище данных представляют собой разные физические устройства. 2. Канал инструкций и канал данных также физически разделены.

Устройства компьютера Согласно принципам фон Неймана, компьютер должен иметь следующие устройства: 1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции; 2. Устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ; 3. Запоминающее устройство(ЗУ), или память для хранения программ и данных; 4. Внешние устройства для ввода-вывода информации.