история вычислительной техники Ча рльз Бэ ббидж (1791, Лондон, Англия — 1871, там же) английский математик, изобретатель первой аналитической вычислительной машины. Ему принадлежит идея использовать машины для проведения вычислений. Так как это – 19 век, то «вычислительная машина» была механическая Большая разностная машина должна была состоять из 25 000 деталей, весить почти 14 тонн и быть 2, 5 метра высотой. Кроме того, разностная машина должна была быть оснащена печатным устройством для вывода результатов. Память была рассчитана на 1000 50 -разрядных чисел. Помимо этого он задумал «аналитическую машину» с устройством для хранения данных, вычислителем и принтером. От современных компьютеров она отличалась только отсутствием хранения программы
история вычислительной техники Джордж Буль (1815 — 1864) — английский математик и логик. Один из предтеч математической логики. Ему принадлежит идея, что истинность высказываний можно вычислять так же, как вычисляются арифметические выражения «Булева алгебра» содержит только два элемента – «Истина» и «Ложь» . «Истина» часто обозначается числом 1 или по-английски True, может сокращаться до одной буквы И или T. «Ложь» , или False, часто обозначается как 0, Л или F. Основные операции: Названия Обозначения Логическое отрицание Инверсия Логическое И Конъюнкция , логическое умножение Логическое ИЛИ Дизъюнкция, логическое сложение NOT Черта сверху AND & OR |
история вычислительной техники Вычислить правильность высказываний можно по таблицам истинности, служащими аналогом таблицы умножения А Не А А В А и В Истина Ложь Истина Ложь Истина Ложь А В А или В Истина Истина Ложь Ложь
история вычислительной техники Ада Лавлейс (1815, Лондон, — 1852, там же) — английский математик Составила описание вычислительной машины, которая была построена Бэббиджем, и программы для нее. Ввела термины «цикл» и «рабочая ячейка» . Считается первым программистом мира
история вычислительной техники А лан Тью ринг (1912 — 1954) — английский математик, логик и криптограф. Первый сформулировал понятие «вычислимость» Его «машина Тьюринга» – абстрактный компьютер, устройство с двумя лентами – для данных и команд. «Вычислимой функцией» называется такая функция, которую можно реализовать «машиной Тьюринга» с некоторой программой. Потом было предложено несколько других формализаций понятия «вычислимость» и выяснено, что все они эквивалентны» . На современном жаргоне «тестом Тьюринга» называют проверку того, что компьютером управляет человек, а не программа. Наиболее популярный «тест Тьюринга» – «капча» , или ввод криво написанного текста Тьюринг - герой войны и жертва гомофобии
история вычислительной техники Джон фон Нейман (Янош Нейман) (1903, Будапешт — 1957, Вашингтон) — венгро-американский математик еврейского происхождения Выдающийся ученый, «отметился» во многих отраслях наук. Сформулировал «принципы фон Неймана» , которым соответствуют практически все компьютеры
история вычислительной техники Принципы фон Неймана Принцип двоичного кодирования. Для представления данных и команд используется двоичная система счисления. Принцип однородности памяти. Как программы (команды), так 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. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка; память внутренняя. Принцип последовательного программного управления. Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой, в последовательности, определяемой программой. Среди команд могут быть изменяющие последовательность их выполнения. Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.
история вычислительной техники Но рберт Ви нер (1894, США — 1964, Стокгольм, Швеция) — американский учёный, выдающийся математик и философ, основоположник кибернетики и теории искусственного интеллекта. Согласно семейной легенде является прямым потомком Маймонида Наиболее известная работа: «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине» . По Винеру «кибернетика» – наука об управлении вообще, а вычислительная техника – это лишь один из частных случаев. Но из-за того, что именно вычислительная техника развивалась далее столь бурно, «кибернетика» и «computer science» стали почти синонимами.
история вычислительной техники Стив Джобсом и Стив Возняк основатели фирмы «Apple» Возняк родился 11 августа 1950 г. В США в семье украинца, выходца из Буковины, и немки. В 81 г. попал в авиакатастрофу, получил ретроградную амнезию, тяжело восстанавливался. Потом ушел из Apple, поучаствовал во многих любопытных проектах (в т. ч. основал фирму, сделавшую GPS, «чтобы находить засунутые куда-то вещи» ). Джобс (24 февраля 1955 г. ) Главарь Apple окружен рядом легенд, многое из того, что приписывают этому проекту, не соответствует действительности. Так: Apple I не был первым персональным компьютером. Первый ПК выпустила фирма Ксерокс, но ушла с этого рынка, сочтя его неперспективным. Популярный «Atari» тоже был сделан раньше. У Apple было несколько неудачных (и глупых) проектов. В 90 х фирма была близка к разорению. Apple силен скорее понтами дизайном и маркетингом. Так, в американских фильмах хорошие парни ездят на американских машинах и пользуются «Маками» , а плохие – на немецких машинах и пользуются IBM PC. Суперзлодеи ездят на корейских машинах.
история вычислительной техники Билл Гейтс основатели фирмы «Майкрософт» Гейтс родился в Сиэтле (штат Вашингтон), в семье корпоративного адвоката Уильяма Генри Гейтса II и члена совета директоров First Interstate Bank, Pacific Northwest Bell и национального совета United Way Мэри Максвелл Гейтс (28 октября 1955 г. ) Будучи студентом, основал маленькую фирму «Майкрософт» , которой удалось заключить неправдоподобно выгодный контракт на разработку и эксклюзивную поставку операционной системы MS-DOS для персональных компьютеров IBM PC. В последние годы постепенно отходит от дел. Много занимается благотворительностью. По не вполне понятным причинам многими считается воплощением абсолютного зла.
история вычислительной техники От персоналий перейдем к устройствам Пальцы: Счеты: Четки: Логарифмическая линейка (аналоговое устройство):
история вычислительной техники После Бэббиджа до середины XX века было создано еще несколько механических и электромеханических устройств «Феликс» – самый популярный в СССР арифмометр. Выпускался с 1929 по 1978 годы. Электромеханическое реле Принцип действия электромеханического реле
история вычислительной техники На электромеханических реле работали, в частности, телефонные станции
история вычислительной техники Еще один «предтеча» компьютеров – устройства автоматического счета на основе перфокарт Пробиваемые в ней «дырки» кодировали цифры и буквы Впервые перфокарты (правда, немного другие) были использованы еще в начале 19 века в ткацких станках Жаккарда. Перфокарты использовались в первой половине 20 века в табуляторах фирмы IBM, использовавшихся для подведения итогов голосования
история вычислительной техники Обычно упоминают, что первым компьютером (электронно-вычислительной машиной) был ЭНИАК. Это не совсем так – первый компьютер был создан в США беглым болгарином Атанасовым. Работа над ним не была завершена – он в 1942 г. ушел воевать Компьютер Атанасова 1937 -42 г. Умел решать системы линейных уравнений ЭНИАК, США, 1946 год «Марк I» 1944 г. Компьютер оперировал 72 числами, состоящими из 23 десятичных разрядов, затрачивая по 3 секунды на операции сложения и вычитания. Умножение выполнялось в течение 6 секунд, деление — 15, 3 секунды, на операции вычисления логарифмов и выполнение тригонометрических функций требовалось больше минуты. «Марк I» последовательно считывал и выполнял инструкции с перфорированной бумажной ленты. Компьютер не умел выполнять условные переходы, из-за чего каждая программа представляла собой довольно длинный ленточный рулон. Циклы (англ. loops — петли) организовывались за счёт замыкания начала и конца считываемой ленты (то есть действительно за счёт создания петель). Эти и другие первые компьютеры были экспериментальными устройствами. Они не соответствовали принципам фон Неймана
история вычислительной техники Название Первый запуск Система счисления Вычислительный механизм Программирование Zuse Z 3 (Германия) Май 1941 Двоичная Электромеханический Программно-управляемый с перфорированной киноплёнки Двоичная Электронный Не программируемый — специального назначения Двоичная Электронный Программно-управляемый коммутацией кабелей и переключателей Десятичная Электромеханический Программно-управляемый 24 -канальной перфолентой (но без условных ветвлений) Компьютер Атанасова— 1942 Берри (США) Colossus Mark 1 Февраль (Великобритания) 1944 Гарвардский Марк I — IBM ASCC (США) Colossus Mark 2 (Великобритания) ENIAC (США) Май 1944 Июнь 1944 Двоичная Электронный Июль 1946 Десятичная Электронный Манчестерская малая Июнь 1948 Двоичная экспериментальная машина Великобритания) Программно-управляемый коммутацией кабелей и переключателей Электронный Хранимая программа в памяти на трубках Вильямса Десятичная Электронный Программно-управляемый коммутацией кабелей и переключателей плюс примитивное устройство хранения программы только для чтения, использовавшее функциональные таблицы в качестве ПЗУ для программ EDSAC (Великобритания) Май 1949 Двоичная Электронный Манчестерский Марк I (Великобритания) Двоичная Электронный Модифицированный ENIAC (США) CSIRAC (Австралия) Сентябрь 1948 Октябрь 1949 Ноябрь 1949 Хранимая программа в памяти на ртутных линиях задержки Хранимая программа в памяти на трубках Вильямса и магнитном барабане Хранимая программа в памяти на ртутных линиях задержки
история вычислительной техники Дальнейшие компьютеры соответствовали архитектуре фон Неймана. Отклонения от нее были только у специальных и «упрощенных» моделей, таких, как калькуляторы. Компьютеры (ЭВМ) делятся на поколения в зависимости от используемой технологии. Компьютеры первого поколения (конец 40 х – середина 50 х) были построены из электронных ламп и других аналогичных устройств (например, электронно-лучевых трубках). Это – экспериментальные и малотиражные устройства. МЭСМ СССР, 1950 г. арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак. система команд: трёхадресная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4 разряда — код операции, следующие 5 — адрес первого операнда, ещё 5 — адрес второго операнда, и последние 6 — адрес для результата операции. В некоторых случаях третий адрес использовался в качестве адреса следующей команды. Операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учётом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, остановка. Оперативная память: на триггерных ячейках, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды постоянная память: штекерная, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды тактовая частота: 5 к. Гц Быстродействие: 3000 операций в минуту (полное время одного цикла составляет 17, 6 мс; операция деления занимает от 17, 6 до 20, 8 мс) количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов) занимаемая площадь: 60 м² Потребляемая мощность: около 25 к. Вт Данные считывались с перфокарт или набирались с помощью штекерного коммутатора. Также мог использоваться магнитный барабан, хранящий до 5000 кодов чисел или команд. Для вывода использовалось электромеханическое печатающее устройство либо фотоустройство для получения данных на фотоплёнке
история вычислительной техники ЭВМ «Стрела» . 195356 гг. Всего выпущено 7 машин Производительность: 2000 операций/сек Система счисления: двоично-десятичная ОЗУ: на электронно-лучевых трубках (2048 43 -разрядных слов), время обращения 20 мкс ПЗУ: на полупроводниковых диодах (15 стандартных подпрограмм по 16 команд и 256 операндов); два накопителя на магнитной ленте ёмкостью до 100 000 43 -разрядных слов Устройства ввода: Ввод с перфокарт (ёмкость одной - 12 43 -разрядных чисел) Вывод на перфокарты Вывод на печатающее устройство Количество ламп: 6200 Потребляемая мощность: 150 Занимаемая площадь: 300 м²
история вычислительной техники ЭВМ 2 поколения – на полупроводниках. Устройства с достаточно массовыми тиражами БЭСМ 6. 1968 -87 г, 355 машин Отечественная разработка, на момент выпуска полностью соответствовала лучшим мировым стандартам Далее было принято решение не выпускать свои оригинальные ЭВМ, а копировать американскую серию IBM 360/370 Тактовая частота — 10 МГц 48 -битное машинное слово Быстродействие — около 1 млн операций в секунду, близкое к рекордному для того времени (наиболее производительная американская система CDC 6600 (англ. ), выпускавшаяся с 1964 года, обеспечивала быстродействие 3 млн операций в секунду) Конвейерный центральный процессор (ЦП) с отдельными конвейерами для устройства управления (УУ) и арифметического устройства (АУ). Конвейер позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения. 8 -слойная физическая организация памяти (интерливинг) Виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной приписки. Совмещённое АУ для целой и плавающей арифметики. Кеш на 16 48 -битных слов: 4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 — буфер записи Система команд включала в себя 50 24 -битных команд (по две в слове)
история вычислительной техники ЭВМ 3 поколения – на больших интегральных схемах. С 1960 года. Большие интегральные схемы Отечественная ЭВМ ЕС 1040. Аналог серии IBM 360/ ОЗУ 1 мегабайт, 400 тысяч операций в секунду
история вычислительной техники Помимо поколения было деление компьютеров по мощности и области применения. Например, «суперкомпьютеры» – особо быстрые и жутко дорогие устройства, выпускающиеся малыми тиражами. За исключением суперкомпьютеров действовало правило, что отношение цена/стоимость лучше для быстрых компьютеров. Поэтому компьютеры использовались как системы коллективного пользования, и на них использовался режим разделения времени.
история вычислительной техники ЭВМ 4 поколения – на микропроцессорах. С 1980 года. Сейчас на одном кристалле площадью в несколько квадратных сантиметров умещаются схемы с миллиардами транзисторов Для их производства используют литографический процесс, то есть фактически делают на подложке из кремния фотографии электронной схемы. Так как разработка схем и строительство заводов намного дороже, чем непосредственно производственные издержки, то чем более массовое устройство, тем оно дешевле
история вычислительной техники Apple II. Выпускается с 1977 года. Всего было сделано 5 -6 миллионов В отличие от других персональных компьютеров, ориентированных на профессиональное использование, имел возможности «домашнего» компьютера для широких масс. Имел цветной графический дисплей, звук, встроенный интерпретатор языка Бейсик и приличную документацию. Имел процессор с частотой 1 Мг, ОЗУ в 4 К и ПЗУ в 4 К. Чуть позже появились накопители на 5 -дюймовых дискетах. В СССР в 1984 -90 годах выпускался клон этого компьютера - «Агат» , на базе отечественной элементной базы.
история вычислительной техники IBM PC IBM кроме крупных компьютеров (мейнфреймов) выпустила в 1975 г. и свой персональный компьютер, который (при цене 20 тыс. $) был ориентирован на профессиональные приложения. Вскоре было решено сделать и «домашний персональный компьютер» , но, так как это направление считалось второстепенным, то разработка была поручена маленькой дочерней фирме с использованием компонентов сторонних разработчиков. В 1981 г. была выпущена модель IBM PC с процессором Intel 8086 (4, 77 Мг), 64 К ОЗУ, 2 5 дюймовыми дисководами и монохромным текстовым дисплеем) Особенность лицензирования разработки и ее «открытая архитектура» привела к оглушительному успеху этой линии и ее развитию. IBM PC-совместимые компьютеры – самая массовая линия, причем на долю компьютеров производства IBM приходится очень небольшая ее часть. Открытая архитектура и то, что называется «апгрейдебл» – изначальная способность к модернизации – позволяет покупать компьютер в той конфигурации, которая больше подходит, и в случае необходимости наращивать возможность, меняя части на более мощные. В результате компьютеры, покупаемые в магазине, фактически собираются на заказ. В отличие от этого для компьютеров фирмы Apple можно выбрать одну из 2 -3 моделей. И все!
история вычислительной техники IBM PC/XT XT - сокращение от e. Xtended Technology. 1983 -86 г. Процессор Intel 8088 с двумя тактовыми частотами (4, 77 Мг и 10 Мг) – немного упрощенный вариант 8088. Число тактов на операции – от 4 до более чем 200. Мог дооснощаться арифметическим сопроцессором 8087, который быстрее выполнял арифметические операции с плавающей точкой. Большинство моделей имели винчестер объема порядка 10 Мб. Оперативная память обычно была максимального размера в 1 Мб, из которых 640 Кб отводилось под программы и данные, а остальное – под BIOS и графическую память. Мог иметь несколько вариантов видеосистем, кроме текстового дисплея - графические CGA (4 цвета, 320 на 200 точек) и EGA (16 цветов, 640 на 320 точек. Материнская плата с интерфейсом типа «общая шина» . Правую часть занимают впаянные чипы памяти, процессор впаян вверху. Единственный порт – круглый, для клавиатуры. Все остальные соединения, в том числе с накопителями на жестком и гибком дисках – через платы с контроллерами, вставляемые в слоты расширения (слева).
история вычислительной техники IBM PC/AT 286 АТ задал стандарт на размеры (форм-факторы) и питание. На фотографиях – более поздние платы, включающие слоты для расширения как EISA, так и PCI Следующий процессор Intel 80186 оказался экспериментальным и в серию не пошел. Следующий компьютер был на основе процессора 286 и назывался PC AT - сокращение от Advanced Technology. 1984 -90 г. Процессор при тактовой частоте 6 - 8 Мг считал намного быстрее, так как тратил намного меньше тактов на операции. Имел объем ОП до 16 Мб. Позволял поддерживать многозадачную работу в режиме переключения. Кроме MS-DOS на этом компьютере использовалась Windows. Имел 16 -битовую шину. Оснащался 5 -дюймовыми дисководами емкостью 1, 2 Мб и, далее – 3 -д. ймовыми емкостью 1, 4 Мб. Обычно имел винчестер емкостью 40 Мб.
история вычислительной техники IBM PC/AT 386 Для компьютера процессоре 386 новые буквы придумывать не стали. 1985 -97 г. Помимо повышения частоты до 40 Мг, меньшего количества тактов на операции и 32 -битовой архитектуры была достигнута реальная многозадачность. Для реализации увеличения разрядности слот расширения ISA был удлиннен, расширен до EISA. В результате в них можно было вставлять как устройства ISA, так и EISA. Кроме основного внутреннего интерфейса типа «общая шина» появился интерфейс «локальная шина» , связывающая самые быстрые устройства – процессор, ОП, винчестер. Вначале использовалась локальная шина VESA (VL-Bus), которая работала с разъемами ISA, EISA. Потом появилась другая локальная шина PCI, использующая свои разъемы. В начале 90 х годов персональные компьютеры стали оснащать устройствами CD, вначале – только читающими. Стандартными устройствами стали мыши. Внешние порты не менялись – это было несколько «широких» , но более медленных LPT и узких, но более быстрых COM. Поменялся видеовывод – для поддержки VGA и SVGA с большим количеством точек и цветов появился вывод VGA (D-Sub) в виде трапеции с 3 (а не 2, как у EGA) рядами «дырочек» )
история вычислительной техники IBM PC/AT 486 Процессоры серии 80486 выпускались с 1989 по 2007 г. Тактовая частота 16 -150 Мг, частота внешней шины 16 -50 Мг. По сравнению с предыдущими моделями имели встроенный кеш первого уровня, встроенный математический сопроцессор и гибридную систему CISC-RISC команд. Каждый процессор имеет некоторый встроенный набор команд. Команды могут иметь разную сложность как по длине (числу адресов), так и по количеству тактов, затрачиваемых на его выполнение. Если нужно выполнить некоторое действие, для которого нет в явном виде команды процессора, то оно реализуется программно – как несколько команд процессора. По мере развития вычислительной техники число команд, реализуемых процессоров, расширялось и усложнялось. Процессоры становились все больше и сложнее. Такие процессоры назывались CISC. Альтернативная линия: RISC-процессоры с небольшим набором простых команд одинаковой структуры. При той же тактовой частоте они считают медленнее, но из-за меньшего размера они не только дешевле, но и меньше греются. В результате за счет более высокой частоты RISC-процессоры догнали CISC для ПК, кроме того, для них лучше работали блоки предсказания и распараллеливания. В результате к концу 80 х появился быстрый RISC-процессор для ПК «Power. PC» . 486 и последующие процессоры реализовывали гибридную технологию. На вход поступали CISC-команды, которые ретранслировались в RISC
история вычислительной техники IBM PC После 486 четкого деления ПК 4 поколения на сменяющие друга «подпоколения» не было, а процессоры имели коммерческие названия. В них последовательно возрастала частота работы процессора и снижалось число тактов на команду, дойдя до «один такт – одна команда» . Эмпирический закон Мура (1965 г. ) – число транзисторов увеличивается в два раза за два года. Примерно так же растет скорость вычислений. В последние годы появились принципиальные проблемы с повышением частоты, так как при частоте 3 Гг длина волны света – 10 см. Поэтому сейчас стараются повысить производительность за счет многоядерных процессоров.
история вычислительной техники Однако повышение производительности компьютеров за счет распараллеливания вычислений – крайне сложная задача. Поэтому в последнее время производители компьютеров все меньше говорят о технических подробностях и все больше – о дизайне
история вычислительной техники Наряду с повышением мощности вычислительной техники изменялись области ее применения. И в этом, напротив, наблюдается явный регресс. Вначале ЭВМ использовались для решения научных задач
история вычислительной техники Потом, по мере повышения мощности и компактности, компьютеры стали использоваться для управления производственных процессов. В частности, в медицине они коренным образом изменили некоторые специальности Томографы «сердцем» имеют компьютеры, которые, обрабатывая множество снимков, создают послойные изображения Томограмма тыквы
история вычислительной техники Далее они стали использоваться для автоматизации документооборота
история вычислительной техники Домашние компьютер стали использоваться в основном как пишущие машинки и игрушки
история вычислительной техники После наступления эры Интернета компьютер стал средством связи с миром и общения Привет! Всем чмоки в этом чате!
история вычислительной техники И, наконец, сейчас Интернет становится основным средством доступа к СМИ Сенсац ия!!! Семено вич оказала сь переод етым мужико м!!!! г лакте Га те аснос о оп Но это уже – совсем другая история
Скачать презентацию история вычислительной техники Ча рльз Бэ ббидж 1791
История_вычислительной_техники.ppt