История развития ЭВМ

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….4

1 ЭТАПЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ  И РАЗВИТИЯ……………………………...5

1.1 Стадии развития систем счёта……..……………...……………………….5

2 РАЗЛИЧНЫЕ ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ………………………………………....9

2.1 Первое поколение ЭВМ……...………………………………………….…10

2.2 Второе поколение ЭВМ……...…………………………………………….11

2.3 Третье поколение ЭВМ…………………………………………………....11

2.4 Четвёртое поколение ЭВМ……...………………………………………...12

2.5 Пятое поколение ЭВМ……...……………………………………………...13

3 ЭВМ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ…………………………………………..…14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………….....16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

По мере развития человека и человечества в целом, а также  среды его обитания, приспособленного обществом к более простой  и безопасной жизни развивались: передача различной информации, математическая обработка данных, правильное соотношение этих данных к техническим устройствам и другие виды обработки информации.

При всем многообразии процессов  труда общим для них является изменение предмета труда. Это может  быть изменение передачи, занесения  данных, изменение геометрической формы, изменение структуры, изменение состава и возможные другие изменения, но всякое изменение неизбежно связано с соответствующими изменениями энергии как в пределах одного ее вида, так и при переходах из одного вида в другой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ЭТАПЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

Немногим более 50 лет прошло с тех пор, как появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений  вычислительных машин, а первые ЭВМ  сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой  твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем  развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств  вычислительной техники.

1.1 Стадии развития систем счёта

 Ручной этап развития ВТ начался на заре человеческой цивилизации - он охватывает период от 50 тысячелетия до н.э. и до XVII века. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах производилась разными способами: пальцевой счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д. Наконец, появление приборов, использующих вычисление по разрядам, как бы предполагали наличие некоторой позиционной системы счисления, десятичной, пятеричной, троичной и т.д. К таким приборам относятся абак, русские, японские, китайские счеты. Логарифмическая линейка - последнее средство для счета, которое относят к ручному этапу.

Фиксация результатов счета производилась  различными способами: нанесение насечек, счетные палочки, узелки и др. Например, у народов доколумбовой Америки  был весьма развит узелковый счет. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако использование ее требовало хорошей тренировки памяти.

Древнегреческий абак (доска  или "саламинская доска" по имени  острова Саламин в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским  песком дощечку. На песке проходили  бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка  соответствовала единицам, другая - десяткам и т.д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующем разряде.

Логарифмическая линейка - аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе, умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб), вычисление логарифмов, тригонометрических функций и другие операции. Логарифмы послужили основой создания замечательного вычислительного инструмента - логарифмической линейки, более 360 лет служащего инженерно-техническим работникам всего мира. Прообразом современной логарифмической линейки считается логарифмическая шкала Э. Гюнтера, использованная Р. Деламейном при создании первых логарифмических линеек. Усилиями целого ряда исследователей логарифмическая линейка постоянно совершенствовалась и видом, наиболее близким к современному, она обязана 19-летнему французскому офицеру А. Манхейму.

 

Развитие механики в XVII в. стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений. Такие устройства строились на механических элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда. Эти устройства были способны выполнять уже не два, а четыре арифметических действия и назывались арифмометрами.

Своего рода модификацию  абака предложил Леонардо да Винчи (1452-1519) в конце XV - начале XVI века. Он создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами. Чертежи данного устройства были найдены среди двухтомного собрания Леонардо по механике, известного как "Codex Madrid". Это устройство что-то вроде счетной машинки в основе которой находятся стержни, с одной стороны меньшее с другой большее, все стержни (всего 13) должны были располагаться таким образом, чтобы меньшее на одном стержне касалось большего на другом. Десять оборотов первого колеса должны были приводить к одному полному обороту второго, 10 второго к одному полному третьего и т.д.

Классическим типом средств  электромеханического этапа был  счетно-аналитический комплекс, предназначенный  для обработки информации на перфокарточных носителях.

 Первый такой комплекс был создан в США Г. Холлеритом в 1887 г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Он предназначался для обработки результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России.

В конце XIX в. перепись населения  как одна из важнейших статистических задач проводилась регулярно - через 10 лет, это требование статистики строго соблюдали все развитые страны. Обработка  полученных данных проводилась в  течение нескольких лет, как правило, вручную или с помощью механических вычислительных машин. Причем статистиков  уже не удовлетворяли данные только о количестве населения.

С начала 1990-х годов термин "компьютер" вытеснил термин "электронная  вычислительная машина" (ЭВМ), которое, в свою очередь, в 1960-х годах заменило понятие "цифровая вычислительная машина" (ЦВМ). Все эти три термина в  русском языке считаются равнозначными. Само слово "компьютер" является транскрипцией английского слова computer, что означает вычислитель. Английское понятие "computer" гораздо шире, чем  понятие "компьютер" в русском  языке. В английском языке компьютером  называют любое устройство, способное  производить математические расчеты, вплоть до логарифмической линейки, но чаще в это понятие объединяют все типы вычислительных машин, как  аналоговые, так и цифровые.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1.1 - Параметры стадийного развития систем счёта

Функция, выполняемая техническим средством	Стадии развития технических средств
	ТФ	ТФ+ЭФ	ТФ+ЭФ+ФУ	ТФ+ЭФ+ФУ+ФП
Передача, приём и обработка  информации	Механические средства счёта	Электронные  средства счёта	ЭВМ с САУ	ЭВМ с САУ получающий задание от АСПР, с предварительным сбором информации
Примечание. ТФ – техническая функция; ЭФ – энергетическая функция; ФУ – функция управления; ФП – функция планирования

 

2 РАЗЛИЧНЫЕ ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

С начала 1990-х годов термин "компьютер" вытеснил термин "электронная  вычислительная машина" (ЭВМ), которое, в свою очередь, в 1960-х годах заменило понятие "цифровая вычислительная машина" (ЦВМ). Все эти три термина в  русском языке считаются равнозначными. Само слово "компьютер" является транскрипцией английского слова computer, что означает вычислитель. Английское понятие "computer" гораздо шире, чем  понятие "компьютер" в русском  языке. В английском языке компьютером  называют любое устройство, способное  производить математические расчеты, вплоть до логарифмической линейки, но чаще в это понятие объединяют все типы вычислительных машин, как  аналоговые, так и цифровые.

Еще не так давно, всего  три десятка лет назад, ЭВМ  представляла собой целый комплекс огромных шкафов, занимавших несколько  больших помещений. А всего и  делала-то, что довольно быстро считала. Нужна была буйная фантазия журналистов, чтобы увидеть в этих гигантских арифмометрах думающие агрегаты, и даже пугать людей тем, что ЭВМ вот-вот станут разумнее человека.

Когда говорят о техническом  прогрессе в области электронных  вычислительных машин, то обычно выделяют пять поколений, которые выделяют в  соответствии с применяемом на каждом из них элементной базой: электронные лампы, полупроводниковые (дискретные) диоды и транзисторы, интегральные микросхемы различной степени интеграции.

2.1 Первое поколение ЭВМ

ЭВМ первого поколения  появились в 1946 году. Они были сделаны  на основе электронных ламп, что  делало их ненадежными - лампы приходилось  часто менять. Для ввода-вывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых  трубок.

Компьютеры данного поколения  сумели зарекомендовать себя в прогнозировании  погоды, энергетических задач, задач  военного характера и других сложнейших операциях, но они были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами. Притом для каждой машины использовался  свой язык программирования. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими.

 

 

 

 

2.2 Второе поколение ЭВМ

В 1958 г. в ЭВМ были применены  полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работает с большей скоростью.

Эти дискретные транзисторные  логические элементы со временем вытеснили  электронные лампы. В качестве носителей  информации использовались магнитные  ленты ("БЭСМ-6", "Минск-2","Урал-14") и магнитные сердечники, появились  высокопроизводительные устройства для  работы с магнитными лентами, магнитные  барабаны и первые магнитные диски.

2.3 Третье поколение ЭВМ

Машины третьего поколения - это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых, основанных на интегральных схемах.

В 1960 г. появились первые интегральные схемы (микросхемы), которые  получили широкое распространение  в связи с малыми размерами, но громадными возможностями. Интегральная схема - это кремниевый кристалл, площадь  которого примерно 10 мм2. Одна такая  схема способна заменить десятки  тысяч транзисторов, один кристалл выполняет такую же работу, как  и 30-ти тонный "Эниак". А компьютер  с использованием интегральных схем достигает производительности в 10 млн. операций в секунду.

Машины третьего поколения  имеют развитые операционные системы, обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала  брать на себя операционная система  или же непосредственно сама машина.

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360) на микросхемах, ставших  первыми компьютерами третьего поколения.

2.4 Четвёртое поколение ЭВМ

Четвёртое поколение - это  теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года. Впервые стали применяться большие  интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости  производства компьютеров. В 1980 г. центральный  процессор небольшой ЭВМ оказалось  возможным разместить на кристалле  площадью 1/4 дюйма (0,635 см 2.). БИСы применялись уже в таких компьютерах, как "Иллиак", "Эльбрус", "Макинтош". Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Емкость ОЗУ возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры  машины этого поколения представляют  собой многопроцессорные и многомашинные  комплексы, работающие на общую  память и общее поле внешних  устройств. Ёмкость оперативной  памяти порядка 1 - 64 Мбайт. 

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов  привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это  стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров, создав первые ПК.

2.5 Пятое поколение ЭВМ

Сейчас ведутся интенсивные  разработки ЭВМ V поколения. Разработка последующих поколений компьютеров  производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных  принципов (лазеры, голография).

Ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальными знаниями в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.