WinNavigator

Frigate

Norton Commander

WinNC

Dos Navigator

Servant Salamander

Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins

Необходимые Утилиты

Текстовые редакторы

Юмор

File managers and best utilites

Этапы развития электронно-вычислительных машин. Этапы развития эвм реферат

Этапы развития ЭВМ — реферат

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

Сегодняшнюю жизнь очень трудно представить без использования информационных технологий. Практически во всех видах своей деятельности человек использует компьютер. Никого уже не удивляет вид системного блока, он стал обыденной вещью в человеческом обиходе. Уже не встретишь такого человека, который считал бы компьютер каким- то чудом техники. Практически у каждого дома стоят свои персональные компьютеры, и человек без труда использует пакты, установленные на нем. Но мало кто помнит, как эти «чудо – машины» проникли к нам в дома, и какой долгий путь они прошли, чтобы стать сегодняшним персональным компьютером. Многие люди помнят то время, когда к появлению компьютеров относились с опаской, считали это явление чем-то загадочным. Профессия программиста вообще казалась чем-то нереальным, загадочным. Про существование перфокарт помнят очень мало людей, и то в основном те, кому приходилось с ними работать. Остальные видели их, скорее, в музеях. Даже дискеты, которые до недавнего времени были просто незаменимы в использовании компьютера, отодвинулись на второй план. Компьютерная индустрия развивалась просто необыкновенно большими темпами. Удивительно то, что люди очень быстро включились в научно-технический прогресс и с легкостью приняли все новшества, которые он с собой принес.

Цель работы – рассмотреть четыре поколения развития ЭВМ.

Исходя из поставленной цели, нами были сформулированы следующие задачи исследования:

проанализировать все основные этапы развития ЭВМ
выявить характерные черты, свойственные ЭВМ в каждом поколении.

По структуре реферат состоит из введения, четырех разделов основной части, заключения и списка использованной литературы.

1. Четыре поколения ЭВМ

Вся история компьютера тесно переплетена с желанием человека облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Любые, даже не сложные арифметические операции с использованием больших чисел достаточно затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности человечество предпринимало попытки создать устройство, которое могло бы эти вычисления выполнять. Прошло немногим более 50 лет, как на свет появилась первая электронная вычислительная машина.

История развития средств электронной вычислительной техники уходит вглубь веков. По скорости развития этому процессу нет аналога, так как темпы, с которыми разрасталось количество электронных вычислительных машин (ЭВМ), просто колоссальны. С процессом появления компьютеров связано много великих имен, что вызывает неподдельный интерес к этой области. На сегодняшний день во многих странах мира созданы музеи, где хранятся образцы первых электронных вычислительных машин, выпускается много литературы, в которой отражены самые важные достижения в этой области, проводятся конференции.

За короткий промежуток времени сменилось несколько поколений электронно-вычислительных машин. Выделяют четыре поколения. Из истории развития компьютерной техники видно, что основной чертой является быстрота смены поколений. Уже успело смениться четыре, и мы сейчас работаем на компьютерах пятого поколения. Первым определяющим признаком, при котором мы относим ЭВМ к тому или иному поколению является, прежде всего, элементная база (из каких элементов они построены). Также для определения используются такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Несмотря на условность такого деления, поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

2. Первое поколение ЭВМ

К первому поколению ЭВМ принято относить период с 1945 по 1954 годы. Машины этого поколения – это ЭВМ на электронных лампах (наподобие тех ламп, которые стояли в старых телевизорах). Это было доисторическое время. Эту эпоху можно считать временем становления ЭВМ. Тогда такие машины строились как экспериментальные устройства для проверки какой-либо теоретической базы. Первые ЭВМ впечатляли своими габаритами, вес и размер которых требовал для себя отдельных зданий.

Ввод чисел в первые ЭВМ вводился с помощью перфокарт, а программное управление последовательностью выполнения арифметических операция выполнялся с помощью штекеров и наборных полей. Такой способ программирования требовал много времени для подготовки машины. ЭВМ первого поколения отличались невысокой надежностью, требовали системы охлаждения. Также требовалось очень много человеческих ресурсов. Известны факты, что для поддержания работы таких огромных машин к ним приписывали солдат. Они постоянно должны были следить за работой такой машины, менять электронные лампы. Если хотя бы одна лампа перегорала, то работа машины останавливалась. После нахождения и замены лампы работа продолжалась. Работа на таких машинах была очень затратной. Процесс программирования требовал от людей хорошего знания архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. Так как процесс программирования на таких машинах больше напоминал искусство, работать с ними мог только узкий круг людей: математики, физики и электроники.

Разработчиками Джоном Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert) была создана первая серийно выпускающаяся ЭВМ первого поколения UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Это был самый первый цифровой компьютер общего назначения 1.

Работа по созданию UNIVAC велась с 1946 года. Завершение произошло в 1951 году. UNIVAC имел время сложения 120 мкс, умножения -1800 мкс и деления - 3600 мкс. Этот компьютер мог сохранять 1000 слов, 12000 цифр со временем доступа до 400 мкс максимально. Магнитная лента несла 120000 слов и 1440000 цифр. Ввод/вывод осуществлялся с магнитной ленты, перфокарт и перфоратора. Первый экземпляр UNIVAC использовался для переписи населения в США.

Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.

К первому поколению относятся машины: « ENIAC », «МЭСМ», «БЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20» и др. Все эти машины имели внушительные размеры, состояли из огромного числа электронных ламп и использовали очень много электроэнергии.

Помимо UNIVAC серийно выпускавшимися ЭВМ были: Ferranti Mark 1,LEO1.

3. Второе поколение ЭВМ

Второе поколение ЭВМ является продолжением развития компьютеров первого поколения. В этот период происходит много качественных изменений, благодаря которым можно сделать вывод, что развитие компьютерной техники перешло на новый этап. Это время характеризуется рядом прогрессивных архитектурных решений и дальнейшим развитием технологии программирования.

В качестве элементной базы использовались уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы. Работа транзисторов была более стабильной, чего нельзя сказать про лампы. Транзисторы выделяли меньше тепла и потребляли меньше энергии. Каждый транзистор представлял собой отдельную деталь, которую нужно впаять в печатную плату. Этот процесс занимал очень много времени и сил. Магнитные сердечники и магнитные барабаны стали использовать в качестве устройств памяти. Магнитные барабаны являются далекими предками современных жестких дисков. Технология памяти на магнитных сердечниках состояла из маленьких магнитных колец, которые поляризовались в двух направлениях, представляя таким образом бит данных. Такая память была очень дорогой, потому что требовала ручной сборки. Компьютеры второго поколения имели до 32 Кбайт оперативной памяти, а скорость вычислений их была от 200000 до 300000 операций в секунду.

В развитии программного обеспечения также произошел ряд изменений. Были созданы развитые микроассемблеры, которые значительно повысили уровень общения с ЭВМ, но в своей основе это были языки низкого уровня. В конце 50-х годов появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки программирования высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти события позволили упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Программирование стало приобретать черты ремесла, оставаясь наукой. Все это позволило уменьшить габариты ЭВМ. Стоимость таких машин, естественно, снизилась настолько, что их впервые могли строить для продажи.

Ко второму поколению относятся машины: «РАЗДАН-2», «IВМ-7090», «Минск-22,-32», «Урал- 14,-16», «БЭСМ-3,-4,-6», «М-220, -222» и др.

Несмотря на многие достижения в развитии ЭВМ второго поколения, главным все-таки можно считать достижения в области программ. В этот период появилось то, что сегодня называют операционной системой. Расширилась сфера применения ЭВМ. Теперь уже не только ученые могли пользоваться такой техникой, но и простой народ. Некоторые крупные фирмы стали использовать ЭВМ в планировании и управлении

Третье поколение ЭВМ

Третье поколение ЭВМ связано, прежде всего, с разработкой интегральных схем - целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника. Первая интегральная схема была создана в январе 1959 года Д. Килби2. Она представляла собой тонкую германиевую пластинку длиной в 1см. В это же время появляется полупроводниковая память, которая до сегодняшнего дня используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем резко повысило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор мог параллельно работать и управлять периферийными устройствами. Это дало возможность ЭВМ одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). В результате реализации этого принципа появилась возможность работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Пользователи, которые были удалены от ЭВМ, могли оперативно взаимодействовать с машиной независимо друг от друга.

Годы развития ЭВМ третьего поколения отличительны тем, что именно в это время производство компьютеров приобретает промышленный размах. В эти годы усиленно пытается заявить о себе фирма IBM. Она первой реализовала семейство ЭВМ - серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM. Для ЭВМ третьего поколения традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Но, несмотря на то, что машины одной серии могли сильно отличаться по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы.

К третьему поколению относятся машины: «IВМ-370», «Электроника — 100/25», «Электроника — 79», «СМ-3», «СМ-4» и др.

Программное обеспечение для ЭВМ третьего поколения было сильно расширено (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы и т.д.).

Слабым местом у этих машин было невысокое качество комплектующих. Чтобы как-то компенсировать это, сьали разрабатывать спецпроцессоры, позволяющие строить высокопроизводительные системы для частных задач.

Начало 60-х годов обозначилось появлением первых миникомпьютеров. Это были небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Был сделан первый шаг к появлению персональных компьютеров. Пробные образцы были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера. В 1971 г. Это смогла сделать фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов.

Период развития ЭВМ третьего поколения оказался судьбоносным периодом. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть. Это сеть является прототипом того, что сейчас мы называем интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

Четвертое поколение ЭВМ

Элементной базой ЭВМ четвертого поколения является использование большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные в 70-80-х годах. При помощи БИС на одном кристалле можно создать устройства, содержащие тысячи и десятки тысяч транзисторов. Компактность узлов при использовании БИС позволяет строить ЭВМ с большим числом вычислительных устройств - процессоров (так называемые многопроцессорные вычислительные системы). При этом БИС - технология частично использовалась уже и в проектах предыдущего поколения (IBM/360, ЕС ЭВМ ряд-2 и др.). Быстродействие этих машин составляло десятки млн. операций в секунду, а оперативная память достигла сотен Мб. В 1971 году фирма Intel выпустила микропроцессор, появились микро-ЭВМ и персональные ЭВМ. На самом деле в этот период не было каких-то принципиально новых изменений. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, - прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Машины четвертого поколения можно условно разделить на пять классов: микро-ЭВМ, персональные компьютеры (ПК), мини-ЭВМ, специальные ЭВМ, ЭВМ общего назначения, супер-ЭВМ.

Машины четвертого поколения можно охарактеризовать следующими показателями: элементной базой (СБИС), персональным характером использования (ПК), нетрадиционной архитектурой (супер-ЭВМ).

yaneuch.ru

Реферат - Этапы развития ЭВМ

EXERCISE 1 Check that you remember all the phrases in this list.

*Port engine failed.	Левый двигатель отказал.
*Will attempt to land at your airport.	Попытаемся произвести посадку в вашем аэропорту.
Stop transmitting, Mayday.	Прекратите передачи, Бедствие.
*Cancel distress, engine restarted.	Отмените состояние бедствия, двигатель перезапущен.
Distress traffic ended.	Обмен бедствиями закончен.
*Emergency slides are released.	Аварийные трапы приготовлены.
*Request fire services and first-aid.	Просим пожарные службы и первую помощь.
Airport emergency assistance services will be notified.	Аварийные вспомогательные службы аэропорта будут оповещены.
*Making forced landing.	Производим вынужденную посадку.
*Cabin decompression, emergency descent.	Разгерметизация салона, аварийное снижение.
*We’re being hijacked, we are forced to divert to Tango.	На нас совершается нападение, нас вынуждают лететь в Tango.
*We have total electrical failure.	У нас полный отказ системы электропитания.
*Emergency descent due to depressurization.	Аварийное снижение из-за разгерметизации.
*Air conditioning system inoperative.	Не работает система кондиционирования воздуха.
*Cabin altitude rising fast.	Высота в кабине быстро поднимается.
*Fuel emergency.	Аварийный остаток топлива.

EXERCISE 2 Сheck that you understand all the words and phrases in this list. Look up any new words in an aviation dictionary or ask your teacher.

verify	sea ditching
hijacker	POB
hostages	emergency checklist procedure
emergency assistance	illuminated
pressure problem	no visible signs of fire
gear retraction	to threaten
imminent	insufficient fuel
airframe	incapacitated
precaution

²EXERCISE 3 Listen to the recorded dialogue.

P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY Hong Kong Approach CSN 303 port engine failed, will attempt to land at your airfield, %5 miles west of Charlie 8000 feet, heading 050.
C:	CSN 303 Hong Kong Approach roger MAYDAY, radar vectors to IGS runway 13, turn left heading 030 to CH and descend to 6000 feet. You’ll be number one.
P:	Left heading 030, descending to 6000 feet, IGS runway 13, CSN 303.
P:	Hong Kong Approach HAD 247.
C:	HAD 247 stop transmitting MAYDAY. Break break, all stations Hong Kong Approach stop transmitting MAYDAY.
P:	CSN 303 cancel distress, engine restarted.
C:	CSN 303 roger cancel MAYDAY, turn left heading 270 for IGS approach runway 13, report established.
P:	Left heading 270 IGS runway 13 CSN 303.
C:	All stations Hong Kong Approach distress traffic ended.
P:	Approach CSN 303 established localizer.
C:	CSN 303 contact Tower 118.7, good-day.
P:	118.7 CSN 303, good-day.
P:	Hong Kong Tower CSN 303 final.
C:	CSN 303 continue approach you are number one.
P:	CSN 303 outer marker.
C:	CSN 303 cleared to land.
P:	Cleared to land CSN 303.
P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY CSN 303 left engine on fire, emergency slides are released, request fire services and first-aid.
C:	CSN 303 roger MAYDAY, airport emergency assistance services will be notified.

EXERCISE 4 Make the back translation of the dialogue in EXERCISE 3 and read it in two.

²EXERCISE 5 Listen to the modal exchanges. Repeat the pilot’s words. Then practice the exchanges in two.

a	P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY G-ABCD engine on fire, making forced landing 20km south of Beijing, passing 3000m, heading 030.
	C:	G-ABCD Beijing Tower roger MAYDAY.

b	P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY Hong Kong Approach CSN 301 engine failed, will attempt to land at your field, 5 miles south of CH 6000 feet heading 360.
	C:	CSN 301 Hong Kong Approach roger MAYDAY, cleared IGS approach runway 13, you are number one.

c	P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY Beijing Control CCA 981 cabin decompression, emergency descent to 3000m heading 120.
	C:	CCA 981 roger MAYDAY. Break break. All stations, emergency descent between PSN and VMB, all aircraft below 9000m between PSN and VMB leave A593 to the east immediately.

d	P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY CSN 302 aborted take-off, engine on fire, request emergency assistance.
	C:	CSN 302 roger MAYDAY.

e	C:	All stations Hong Kong Tower, stop transmitting MAYDAY.

f	P:	Hong Kong Tower CSN 301 cancel distress, engine restarted runway in sight, request landing…
	C:	CSN 301 cleared to land.
	P:	Cleared to land CSN 301.
	C:	All stations, Hong Kong Tower distress traffic ended.

g	C:	CSN 303 verify squawking 7500.
	P:	Affirm, we’re being hijacked, we are forced to divert to Tango.
	C:	CSN 303 roger, any message we can pass on to Tango.
	P:	The hijacker wants a car waiting for him on the runway. He says he will keep two passengers as hostages.

²EXERCISE 6 Use the words or phrases below to replace the parts in italics in the sentences.

P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY JAL 396, we have a fire warning on the main gear, request emergency landing at your field, position 15 miles south of DAN, FL 180.

		Selection
		· we have fire in the hold · toilets on fire · wheel well fire warning is on · we have total electrical failure

P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY BAW 192, emergency descent due to depressurization, leaving FL 310 descending to FL 100. Position 40 miles east of LGD.
		Selection
		· rear cabin door opened · air conditioning system inoperative · cabin altitude rising fast · decompression

²EXERCISE 7 Complete the following pilot-controller exchanges. Then practice them in two.

P:	_______________________________________________________
	C:	GCD roger MAYDAY, direct to J descend to 5000 feet.
	P:	_______________________________________________________
	P:	_______________________________________________________
	C:	GCD roger cancel distress, continue approach, you are number one.

P:	_______________________________________________________
	C:	GCD roger. Break break. All stations, emergency descent between Alpha and Bravo, all aircraft below FL 330 between Alpha and Bravo

²EXERCISE 8 Fill in the blanks with what you hear from the recording.

P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY AFR 966 _________ distress call from DLH 124, DLH 124 has _________ emergency with 15 minutes _________, request _________ priority. The aircraft’s position _________ miles east at _________.
	C:	AFR 966 roger _________, break, break. DLH 124 cleared _________ runway 21 approach. You’ll be _________.

P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY UAL 248 number two engine on _________, we have to _________ to the nearest _________ for _________, advise which one is _________, position _________ west of _________ FL _________.

P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY TWA 216 wheel well on _________ during _________ retraction, we’re _________. Request emergency _________, position _________ north at _________.

P:	MAYDAY MAYDAY MAYDAY HAD 571 emergency _________ to FL _________ due cabin _________, heading _________.

P:	CCA 981 request _________ descent to _________ due to _________ problem.
	C:	CCA 981 _________ descent at _________ traffic at _________, QFE _________.
	P:	CCA 981 descending to _________ and maintain, request further _________ when available.

²EXERCISE 9 Listen to separate transmissions made by pilots of Eastern 2425and Transtar 391.What problem did each aircraft experience? Why did one declare a MAYDAY but the other a PAN?

EXERCISE 10 Match the words in the left column with the definitions in the right column.

	Word		Definition
a	condition	____	risk or hazard
b	imminent	____	help
c	assistance	____	state or situation
d	on board	____	about to happen
e	danger	____	right now
f	immediate	____	on the aircraft

EXERCISE 11 Complete the two ICAO definitions of distress and urgency below using an appropriate word from the box.

condition	imminent
does not require	requiring
safety	assistance

Distress:

A __________ of being threatened by serious and/or __________ danger and of __________ immediate __________.

Urgency:

A condition concerning the __________of an aircraft or other vehicle, or some person on board or within sight, which __________ immediate assistance.

EXERCISE 12 Complete the sentences below with the expressions PAN PAN or MAYDAY.

aIn situation of urgency, __________ shall be used in radiotelephony communications at the beginning of the urgency message.

bIn situations of distress, __________ shall be used in radiotelephony communications at the beginning of the distress message.

EXERCISE 13 Put the following distress call in the correct order by writing 1 to 6in the space provided. Then match each section of the transmission to the information in the right column.

	Order number	Distress Call		Information needed
a	______	Emergency descent, require immediate return for landing.	____	The nature of distress situation.
b	______	Present position, 45 miles north east of Honolulu, FL 230, heading 020 degrees, turning left for Honolulu.	____	Intentions of the person in command.
c	______	Ibisair 54, Airbus A330.	____	Name of station being addressed (if time allows).
d	______	MAYDAY MAYDAY MAYDAY	____	Position, level and heading.
e	______	Honolulu Tower.	____	Distress signal spoken three times clearly.
f	______	Fire in the cabin.	____	Indication of the aircraft.

²EXERCISE 14 Listen to transmissions a to f, and tick the box according to whether the pilot makes a distress or urgency call.

a	¨	Distress	¨	Urgency
b	¨	Distress	¨	Urgency
c	¨	Distress	¨	Urgency
d	¨	Distress	¨	Urgency
e	¨	Distress	¨	Urgency
f	¨	Distress	¨	Urgency

²EXERCISE 15 Listen to transmissions a to fin EXERCISE 14again and complete the table below.

Trans-mission	ATC station	Call sign	Problem	Inten-tions	Posi-tion	Level	Head-ing	Requests
a
b
c
d
e
f

²EXERCISE 16 Listen to the full exchanges between the pilots in EXERCISE 14, and ATC and answer the questions that follow.

a	What did the controller clear the pilot to do?
	What information did the controller give the pilot?
	What did the controller tell other aircraft in the area?

b	What did the controller clear the pilot to do?
	What information did the controller give the pilot?

c	What did the controller clear the pilot to do?
	What information did the controller give the pilot?
	What did the controller tell the pilot had been requested?

d	What TWO instructions did the controller give the pilot?
	What traffic information did the controller give the pilot?

e	What did the controller clear the pilot to do?
	What did the controller tell other aircraft in the area?

f	What information did the controller give the pilot?
	What TWO things did the controller want to confirm with the pilot?

EXERCISE 17 Match the definitions in the left column below to the other serious in-flight situations listed in the right column.

	Word		Definition
a	separation	____	Loss of cabin pressure in a pressurized aircraft.
b	incapacitated	____	The right hand side of an aircraft.
c	unsure of position	____	Sickness.
d	illness	____	Not working or out of order.
e	jammed	____	The left hand side of an aircraft or ship.
f	port	____	To describe somebody unable to function normally because of sickness or injury.
g	inoperative	____	Unable to move freely.
h	starboard	____	A phrase meaning ‘lost’.
i	depressurization	____	To describe an engine that breaks away from the airframe.

²EXERCISE 18 Listen to an exchange between Eastern 51 and Hong Kong Approach and answer the questions that follow.

a	What problem did Eastern 51 experience?
b	What expression did the controller use to tell other aircraft not to use the radio during the problem?
c	What expression did the pilot of Eastern 51 use to inform ATC that the problem was fixed?
d	What expression did the controller use to tell other aircraft they could use the radio again?

Этапы развития ЭВМ

Идея использования программного управления для построения устройств, автоматически выполняющих арифметические вычисления, была впервые высказана английским математиком Ч. Бэббиджем в 1833 г. Однако его попытки построить механическое вычислительное устройство с программным управлением не увенчались успехом.

Фактически эта идея была реализована спустя более чем 100 лет, когда в 1942 г. К. Цюзе в Германии и в 1944 г. Г. Айкен в США построили вычислительные машины на электромагнитных реле с управлением от перфоленты, на которую записывалась программа вычислений.

Идея программного управления вычислительным процессом была существенно развита американским математиком Джорджем фон Нейманом, который в 1945 г. сформулировал принцип хранимой в памяти программы. Первые ЭВМ с программным управлением и с хранимой в памяти программой появились практически одновременно в Англии, США и СССР.

На протяжении более шести десятилетий электронная вычислительная техника бурно развивается. Появились, сменяя друг друга, несколько поколений ЭВМ. Появление новых поколений ЭВМ вызывалось расширением областей и развитием методов их применения, требовавших более производительных, более дешевых и более надежных машин.

Поколение ЭВМ определяется совокупностью взаимосвязанных и взаимообусловленных существенных особенностей и характеристик, используемых при построении машин, конструктивно-технологической (в первую очередь элементной) базы и реализуемой в машине архитектуры.

Первое поколение образовали ламповые ЭВМ, промышленный выпуск которых начался в начале 50-х гг. В качестве компонентов логических элементов использовались электронные лампы. ЭВМ этого поколения характеризовались низкой надежностью и высокой стоимостью. Их быстродействие составляло всего 5 ¸ 8 тыс. опер/с.

Второе поколение ЭВМ появилось в конце 50-х годов. Элементной базой второго поколения ЭВМ были полупроводниковые приборы, благодаря чему повысилась их надежность, а производительность возросла до 30 тыс. опер/с. В рамках ЭВМ 2-го поколения академик Лебедев С.А. создал ЭВМ БЭСМ-6 с производительностью до 1 млн. опер/с.

С середины 60-х годов отсчитывается начало появления ЭВМ 3-го поколения. Их элементной базой стали интегральные микросхемы (ИМС). В рамках этого поколения фирма IBM создала систему машин IBM-360, в которых был использован ряд новых достижений в области вычислительной техники. Машины серии IBM-360, а затем и IBM-370, получили широкое распространение в мире. К этому времени в Пензенском научно- исследовательском институте математических машин (ныне АО “Рубин”) была разработана ЭВМ примерно такого же класса — Урал-16, однако заметное отставание СССР в области элементной базы не могло не сказаться на характеристиках отечественных ЭВМ. Поэтому правительством было принято решение о переходе на производство техники, разработанной фирмой IBM. В СССР она выпускалась под названием Единая Система ЭВМ (EC ЭВМ). Наиболее быстродействующая ЭВМ из этого ряда- ЕС 1065 выпускалась заводом ВЭМ (г. Пенза). Она выполняла до 5 млн. опер/ с.

Конструктивно-технологической основой ЭВМ четвертого поколения являются большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) ИМС.

К четвертому поколению относятся реализованные на СБИС такие новые средства вычислительной техники, как микропроцессоры и создаваемые на их основе микро-ЭВМ и микропроцессорные контроллеры. Микропроцессоры и микро-ЭВМ нашли широкое применение в устройствах и системах автоматизации измерений, обработки данных и управления технологическими процессами, при построении различных специализированных цифровых устройств и машин.

Вычислительные возможности микро-ЭВМ оказались достаточными для создания на их основе в рамках ЭВМ четвертого поколения, нового по ряду эксплуатационных характеристик и способу использования типа вычислительных устройств — персональных компьютеров (ПК), получивших в настоящее время широкое распространение.

К четвертому поколению относятся также многопроцессорные вычислительные системы, имеющие быстродействие в несколько сотен миллионов, или даже миллиард операций в секунду. К этому же поколению относятся управляющие комплексы на их основе с повышенной живучестью и надежностью, получаемых путем автоматической реконфигурации при выходе из строя одного или нескольких процессоров или других устройств.

Примером ранних отечественных вычислительных систем, которые следует отнести к четвертому поколению, является многопроцессорный комплекс «Эльбрус-2» с суммарным быстродействием до 100 млн. опер/с. В центральном процессоре комплекса была реализована нетрадиционная система команд, приближенная к языкам высокого уровня. Представление программ осуществлялось в виде обратной польской записи. Для обработки программ применялся магазинный (стековый) механизм организации вычислений и обращений к памяти программ и данных.

В 90-е годы прошлого века определились контуры нового, пятого поколения ЭВМ. В значительной степени этому способствовали публикации сведений о проекте ЭВМ пятого поколения ведущих японских фирм, поставившими перед собой цель захвата в 90-х годах японской промышленностью мирового лидерства в области вычислительной техники. Поэтому этот проект часто называют “японским вызовом”. Согласно этому проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения, помимо более высокой производительности и надежности при более низкой стоимости, должны обладать качественно новыми свойствами. В первую очередь к ним относятся возможность взаимодействия с ЭВМ при помощи человеческой речи и графических изображений, способность системы обучаться, производить ассоциативную обработку информации, делать логические суждения, вести “разумную” беседу с человеком в форме вопросов и ответов. Вычислительные системы пятого поколения должны также “понимать” содержимое базы данных, которая при этом превращается в “базу знаний”, и использовать эти “знания” при решении задач. В настоящее время исследования по подобным проблемам ведутся и в России.

www.ronl.ru

Основные этапы развития электронно-вычислительных машин - реферат

Описание.

Выдержка из работы.

Федеральная таможенная служба

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Российская таможенная академия»

Владивостокский филиал

Факультет таможенного дела

Реферат

По дисциплине: «Информационные технологии»

Студента Троицкого Алексея Евгеньевича

(Ф.И.О)

Группа 112 отделение заочное (на базе среднего образования)

На тему: «Этапы развития ЭВМ»

Преподаватель: Тарасова Ирина Михайловна

Владивосток

2009-2010 учебный год

Оглавление:

1.1 Рождение ЭВМ

История компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счетное устройство - абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчеты. В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 году француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял свое место на бухгалтерских столах.

Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 году английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты - листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты уже использовались в текстильной промышленности. Отверстия в них пробивались с помощью специальных устройств - перфораторов. Идеи Бэббиджа стали реально воплощаться в жизнь в конце 19 века.

В 1888 году американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 году изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Работа, которую пятьсот сотрудников выполняли в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 табуляторах за один месяц.

В 1896 году Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) - компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

Дальнейшие развития науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. Создателем первого действующего компьютера Z1 с программным управлением считают немецкого инженера Конрада Цузе.

В феврале 1944 года на одном из предприятий Ай-Би-Эм (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина "Mark 1". Это был монстр весом около 35 тонн. В "Mark 1" использовались механические элементы для представления чисел и электромеханические - для управления работой машины. Числа хранились в регистрах, состоящих из десятизубных счетных колес. Каждый регистр содержал 24 колеса, причем 23 из них использовались для представления числа (т.е. "Mark 1" мог "перемалывать" числа длинной до 23 разрядов), а одно - для представления его знака. Регистр имел механизм передачи десятков и поэтому использовался не только для хранения чисел; находящееся в одном регистре, число могло быть передано в другой регистр и добавлено к находящемуся там числу(или вычтено из него). Всего в "Mark 1" было 72 регистра и, кроме того, дополнительная память из 60 регистров, образованных механическими переключателями. В эту дополнительную память вручную вводились константы - числа, которые не изменялись в процессе вычислений.

Умножение и деление производилось в отдельном устройстве. Кроме того, машина имела встроенные блоки, для вычисления sin x, 10x и log x.

Скорость выполнения арифметических операций в среднем составляла: сложение и вычитание - 0,3 секунды, умножение - 5,7 секунды, деление - 15,3 секунды. Таким образом "Mark 1" был "эквивалентен" примерно 20 операторам, работающим с ручными счетными машинами.

Наконец, в 1946 в США была создана первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) - ENIAC (Electronic Numerical integrator and Computer - Электронный числовой интегратор и компьютер). Разработчики: Джон Мочи (John Маuchу) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert).

Он был произведен на свет в Школе электрической техники Moore (при университете в Пенсильвании).

Время сложения - 200 мкс, умножения - 2800 мкс и деления - 24000 мкс.

Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов.

Общая стоимость базовой машины - 750000 долларов. Стоимость включала дополнительное оборудование, магнитные модули памяти (по цене 29706,5 доллара) и аренду у IBM (по 82,5 доллара в месяц) устройства считывания перфокарт ( 125 карт в минуту). Она также включала и арендную плату (по 77 долларов в месяц) за IBM-перфоратор (100 карт в минуту).

Потребляемая мощность ENIAC - 174 кВт. Занимаемое пространство - около 300 кв. м.

В Советском Союзе первая электронная цифровая вычислительная машина была разработана в 1950 году под руководством академика С. А. Лебедева в Академии наук Украинской ССР. Она называлась «МЭСМ» (малая электронная счётная машина).

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон - создатель теории информации, Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер. Одно время слово "кибернетика" использовалось для обозначения вообще всей компьютерной науки, а в особенности тех ее направлений, которые в 60-е годы считались самыми перспективными: искусственного интеллекта и робототехники. Вот почему в научно-фантастических произведениях роботов нередко называют "киберами". А в 90-е годы это слово опять всплыло для обозначения новых понятий, связанных с глобальными компьютерными сетями - появились такие неологизмы, как "киберпространство", "кибермагазины" и даже "киберсекс".

1.2 Первое поколение ЭВМ

Развитие ЭВМ делится на несколько периодов. Поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от друга элементной базой и математическим обеспечением. Первое поколение (1945-1954) - ЭВМ на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой. Ввод чисел в первые машины производился с помощью перфокарт, а программное управление последовательностью выполнения операций осуществлялось, например в ENIAC, как в счетно-аналитических машинах, с помощью штеккеров и наборных полей. Хотя такой способ программирования и требовал много времени для подготовки машины, то есть для соединения на наборном поле (коммутационной доске) отдельных блоков машины, он позволял реализовывать счетные "способности" ENIAC'а и тем выгодно отличался от способа программной перфоленты, характерного для релейных машин. Солдаты, приписанные к этой огромной машине, постоянно носились вогруг нее, скрипя тележками, доверху набитыми электронными лампами. Стоило перегореть хотя бы одной лампе, как ENIAC тут же вставал, и начиналась суматоха: все спешно искали сгоревшую лампу. Одной из причин - возможно, и не слишком достоверной - столь частой замены ламп считалась такая: их тепло и свечение привлекали мотыльков, которые залетали внутрь машины и вызывали короткое замыкание. Если это правда, то термин "жучки" (bugs), под которым подразумевают ошибки в программных и аппаратных средствах компьютеров, приобретает новый смысл. Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключение 6 000 проводов. Все эти провода приходилось вновь переключать, когда вставала другая задача.

Первой серийно выпускавшейся ЭВМ 1-го поколения стал компьютер UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Разработчики: Джон Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert). Он был первым электронным цифровым компьютером общего назначения. UNIVAC, работа по созданию которого началась в 1946 году и завершилась в 1951-м, имел время сложения 120 мкс, умножения -1800 мкс и деления - 3600 мкс. UNIVAC мог сохранять 1000 слов, 12000 цифр со временем доступа до 400 мкс максимально. Магнитная лента несла 120000 слов и 1440000 цифр. Ввод/вывод осуществлялся с магнитной ленты, перфокарт и перфоратора. Его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.

Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.

Машины этого поколения: « ENIAC », «МЭСМ», «БЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20» и др. Эти машины занимали большую площадь, использовали много электроэнергии и состояли из очень большого числа электронных ламп. Например, машина «Стрела» состояла из 6400 электронных ламп и 60 тыс. штук полупроводниковых диодов. Их быстродействие не превышало 2—3 тыс. операций в секунду, оперативная память не превышала 2 Кб. Только у машины «М-2» (1958) оперативная память была 4 Кб, а быстродействие 20 тыс. операций в секунду.

1.3 Второе поколение ЭВМ

ЭВМ 2-го поколения были разработаны в 1950—60 гг. В качестве основного элемента были использованы уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Второе отличие этих машин — это то, что появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.

Машины этого поколения: «РАЗДАН-2», «IВМ-7090», «Минск-22,-32», «Урал- 14,-16», «БЭСМ-3,-4,-6», «М-220, -222» и др.

Применение полупроводников в электронных схемах ЭВМ привели к увеличению достоверности, производительности до 30 тыс. операций в секунду, и оперативной памяти до 32 Кб. Уменьшились габаритные размеры машин и потребление электроэнергии. Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже компьютеризовали свою бухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет.

1.4 Третье поколение ЭВМ

Разработка в 60-х годах интегральных схем - целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами) привело к созданию ЭВМ 3-го поколения. В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем намного увеличило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор получил возможность параллельно работать и управлять многочисленными периферийными устройствами. ЭВМ могли одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). В результате реализации принципа мультипрограммирования появилась возможность работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Удаленные от ЭВМ пользователи получили возможность, независимо друг от друга, оперативно взаимодействовать с машиной.

В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ - серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM.

Начиная с ЭВМ 3-го поколения, традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Хотя машины одной серии сильно отличались друг от друга по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы. Например, странами СЭВ были выпущены ЭВМ единой серии («ЕС ЭВМ») «ЕС-1022», «ЕС-1030», «ЕС-1033», «ЕС-1046», «ЕС-1061», «ЕС-1066» и др. Производительность этих машин достигала от 500 тыс. до 2 млн. операций в секунду, объём оперативной памяти достигал от 8 Мб до 192 Мб.

К ЭВМ этого поколения также относится «IВМ-370», «Электроника — 100/25», «Электроника — 79», «СМ-3», «СМ-4» и др.

Для серий ЭВМ было сильно расширено программное обеспечение (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы и т.д.).

Невысокое качество электронных комплектующих было слабым местом советских ЭВМ третьего поколения. Отсюда постоянное отставание от западных разработок по быстродействию, весу и габаритам, но, как настаивают разработчики СМ, не по функциональным возможностям. Для того, чтобы компенсировать это отставание, в разрабатывались спецпроцессоры, позволяющие строить высокопроизводительные системы для частных задач. Оснащенная спецпроцессором Фурье-преобразований СМ-4, например, использовалась для радиолокационного картографирования Венеры.

dipland.ru

Этапы развития электронно-вычислительных машин — реферат

Министерство Образования и Науки РФ

Федеральное Агентство Образования РФ

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Основы научных исследований»

Тема: «Этапы развития электронно-вычислительных машин»

Выполнила:

студентка гр. ИВТ-07-1

Парфенова В.А.

Проверил: д.т.н., профессор

Бездонный В.С.

г. Ангарск, 2011г.

Содержание

Введение 3

1. История появления первых вычислительных машин 5

2. Этапы развития вычислительной техники 14

2.1. Ручной этап развития вычислительной техники 14

2.2. Механический этап развития вычислительной техники 16

2.3. Электромеханический этап развития вычислительной техники 18

2.4. Электронный этап развития вычислительной техники 19

3. Четыре поколения развития ЭВМ 22

3.1 Первое поколение ЭВМ 23

3.2 Второе поколение ЭВМ 26

3.3 Третье поколение ЭВМ 29

4.4 Четвертое поколение ЭВМ 33

Заключение 37

Литература 40

Введение

Сегодня уже невозможно представить свою жизнь без персонального компьютера. Обычный системный блок, к которому мы все так давно привыкли, стал абсолютно обыденной вещью. Мы уже не обращаем на него внимания как на чудо техники и на гений человеческого прогресса. Сегодня каждый, сколько бы ему ни было лет, может зайти домой и свободно воспользоваться стандартным пакетом услуг, которые установлены на любом компьютере. Но мало кто помнит о том громадном пути, который проделали ЭВМ для того, чтобы стать сегодняшним компьютером. Мы пользуемся сегодняшними плодами прогресса как совершенно обыденными вещами: как водой или электричеством. В памяти многих из нас не сохранились картинки тех лет, когда компьютер представлялся чем-то особенным и таинственным. Когда профессия "программист" вызывала массу непонятных восклицаний и завистливых взглядов. Мало кто помнит про перфокарты, но, что самое удивительное, люди уже начали забывать про обычные дискеты, которые до недавнего времени были незаменимы в использовании персонального компьютера.

Особую актуальность вопросы компьютерной информатики получают в последние годы в связи с широким использованием глобальных информационно-вычислительных сетей, в качестве наиболее известной из которых является Internet. Сетевая инфотехнология обеспечивает доступ к весьма обширным, в первую очередь, информационным ресурсам, находящимся в ЭВМ различных классов и типов во всем мире, которые подключены к сети Влияние такого информационного «взрыва» можно только недооценить, ибо он не только резко изменяет информационную среду общества в целом, но и его мировоззрение, вплоть до отдельного индивидуума. В среднем человечество даже не совсем готово к такому развитию событий и последствия этого становятся все более заметными. В этом направлении должна проводиться интенсивная исследовательская работа, включающая специалистов самых различных специальностей, включая биологов, медиков, психологов, философов, юристов и др. Человечество пока не до конца осознает всю важность и, вместе с тем, опасность информации в полном смысле ее понимания. Непродуманное использование информации может иметь гораздо более опасные последствия, чем ядерная и термоядерная энергии, а также генная инженерия. Здесь как нигде уместен важный принцип - знание предполагает умение разумно им распорядиться.

Именно поэтому и необходимо знать историю развития вычислительной техники и информационных технологий.

История появления первых вычислительных машин

Стремительное развитие цифровой вычислительной техники (ВТ) и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40-х годах нашего века, когда технической базой ВТ стала электроника, затем микроэлектроника, а основой для развития архитектуры компьютеров (электронных вычислительных машин ЭВМ) - достижения в области искусственного интеллекта. До этого времени в течение почти 500 лет цифровая вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за 5 столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления. Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи. Он был сделан в одном из его дневников (ученый начал вести дневник еще до открытия Америки в 1492 г.). В 1623 г. через 100 с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи немецкий ученый Вильгельм Шиккард предложил свое решение той же задачи на базе шестиразрядного десятичного вычислителя, состоявшего также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления. Оба изобретения были обнаружены только в наше время и оба остались только на бумаге. Первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "паскалина" великого французского ученого Блеза Паскаля - 6-ти (или 8-ми) разрядное устройство, на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел (1642 г.). Через 30 лет после "Паскалины" в 1673 г. появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление, для чего, в дополнение к зубчатым колесам использовался ступенчатый валик. "Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно" - с гордостью писал Лейбниц своему другу. О машине Лейбница было известно в большинстве стран Европы. В цифровых электронных вычислительных машинах, появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим. Оно стало основным устройством современных компьютеров. Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники. Заслуги В.Лейбница, однако, не ограничиваются созданием "арифметического прибора". Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы счисления, ставшей в дальнейшем основной при создании компьютеров. Он придавал ей некий мистический смысл и считал, что на ее базе можно создать универсальный язык для объяснения явлений мира и использования во всех науках, в том числе в философии. Сохранилось изображение медали, нарисованное В.Лейбницем в 1697 г., поясняющее соотношение между двоичной и десятичной системами исчисления. Прошло еще более ста лет и лишь в конце XVIII века во Франции были осуществлены следующие шаги, имеющие принципиальное значение для дальнейшего развития цифровой вычислительной техники - "программное" с помощью перфокарт управление ткацким станком, созданным Жозефом Жакардом, и технология вычислений, при ручном счете, предложенная Гаспаром де Прони, разделившего численные вычисления на три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение собственно вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с составленной программой. Эти два новшества были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим качественно новый шаг в развитии средств цифровой вычислительной техники - переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе. Им был разработан проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением (1830-1846 гг.). Машина включала пять устройств - арифметическое (АУ), запоминающее (ЗУ), управления, ввода, вывода (как и первые ЭВМ появившиеся 100 лет спустя). АУ строилось на основе зубчатых колес, на них же предлагалось реализовать ЗУ (на 1000 50-разрядных чисел!). Для ввода данных и программы использовались перфокарты. Предполагаемая скорость вычислений - сложение и вычитание за 1 сек, умножение и деление - за 1 мин. Помимо арифметических операций имелась команда условного перехода. Программы для решения задач на машине Беббиджа, а также описание принципов ее работы, были составлены Адой Августой Лавлейс - дочерью Байрона. Были созданы отдельные узлы машины. Всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось. Только зубчатых колес для нее понадобилось бы более 50 000. Заставить такую махину работать можно было только с помощью паровой машины, что и намечал Беббидж. "...Летом 2001 года машина Бэббиджа была, наконец, построена стараниями Дорона Суода*, директора лондонского Музея науки. Эта машина не только явилась плодом гениального замысла, но и стала шедевром инженерной работы. Она состоит из восьми с лишним тысяч отдельных деталей, по большей части выточенных вручную - всего пять тонн точнейшей механики! Особенно впечатляет "принтер XIX века". Он оттискивает результаты вычислений на поверхности печатной формы и печатает их на бумаге. Так завтрашний день становится копией прошлого, а механическое мельтешение деталей - ожившей музыкой мысли, зримыми переливами логики. Поворот рукоятки, и все вещество машины приходит в движение. Она размышляет. Валы трещат; шпиндели фырчат; штанги стучат; колеса вращаются. В свое время Бэббидж надеялся, что задуманная им машина станет предсказывать стихийные бедствия и удары судьбы, сводя циферки многочисленных фактов воедино и превращая череду единичных событий в фатальную картину всеобщей связи вещей. Теперь его машине предстоит влачить скромное, призрачное существование. Время от времени Суод будет вручать гостям музея сувенир - листок, на котором распечатано решение любимого уравнения Бэббиджа: Y=X2+X+41..." Интересно отметить, что в 1870 г. (за год до смерти Беббиджа) английский математик Джевонс сконструировал (вероятно, первую в мире) "логическую машину", позволяющую механизировать простейшие логические выводы. В России о работе Джевонса стало известно в 1893 г., когда профессор университета в Одессе И.Слешинский опубликовал статью "Логическая машина Джевонса" ("Вестник опытной физики и элементарной математики", 1983 г., № 7).. "Строителями" логических машин в дореволюционной России стали Павел Дмитриевич Хрущев (1849-1909) и Александр Николаевич Щукарев (1884-1936), работавшие в учебных заведениях Украины. Первым воспроизвел машину Джевонса профессор Хрущев. Экземпляр машины, созданный им в Одессе, получил "в наследство" профессор Харьковского технологического института Щукарев, где он работал начиная с 1911 г. Он сконструировал машину заново, внеся в нее целый ряд усовершенствований, и неоднократно выступал с лекциями о машине и о ее возможных практических применениях. Одна из лекций была прочитана в 1914 г. в Политехническом музее в Москве. Присутствовавший на лекции проф. А.Н.Соков писал: "Если мы имеем арифмометры, складывающие, вычитающие, умножающие миллионные цифры поворотом рычага, то, очевидно, время требует иметь логическую машину, способную делать безошибочные выводы и умозаключения, одним нажатием соответствующих клавиш. Это сохранит массу времени, оставив человеку область творчества, гипотез, фантазии, вдохновения - душу жизни". Эти пророческие слова были сказаны в 1914 г.! (Журнал "Вокруг света", № 18, статья А.Н.Сокова "Мыслительная машина"). Следует отметить, что сам Джевонс, первосоздатель логической машины, не видел для нее каких-либо практических применений. К сожалению, машины Хрущева и Щукарева не сохранились. Однако, в статье "Механизация мышления" (логическая машина Джевонса), опубликованной профессором А.Н.Щукаревым в 1925 г.("Вестник знания", № 12), дается фотография машины сконструированной Щукаревым и ее достаточно подробное описание, а также, что очень важно - рекомендации по ее практическому применению. Таким образом, у Алана Тьюринга, опубликовавшего в 1950 г. статью "Может ли машина мыслить?" были предшественники в Украине, интересовавшиеся этим вопросом. Гениальную идею Беббиджа осуществил Говард Айкен, американский ученый, создавший в 1944 г. первый в США релейно-механический компьютер. Ее основные блоки - арифметики и памяти были исполнены на зубчатых колесах! Если Беббидж намного опередил свое время, то Айкен, использовав все те же зубчатые колеса, в техническом плане при реализации идеи Беббиджа использовал устаревшие решения. Еще десятью годами ранее, в 1934 г. немецкий студент Конрад Цузе, работавший над дипломным проектом, решил сделать (у себя дома), цифровую вычислительную машину с программным управлением и с использованием - впервые в мире! - двоичной системы счисления. В 1937 г. машина Z1 (Цузе 1) заработала! Она была двоичной, 22-х разрядной, с плавающей запятой, с памятью на 64 числа и все это на чисто механической (рычажной) основе! В том же 1937 г., когда заработала первая в мире двоичная машина Z1, Джон Атанасов (болгарин по происхождению, живший в США) начал разработку специализированный компьютер, впервые в мире применив электронные лампы (300 ламп). Пионерами электроники оказались и англичане - в 1942-43 годах в Англии была создана (с участием Алана Тьюринга) ВМ "Колоссус". В ней было 2000 электронных ламп! Машина предназначалась для расшифровки радиограмм германского вермахта. Работы Цузе и Тьюринга были секретными. О них в то время знали немногие. Они не вызвали какого-либо резонанса в мире. И только в 1946 г. когда появилась информация об ЭВМ "ЭНИАК" (электронный цифровой интегратор и компьютер), созданной в США Д.Мочли и П.Эккертом, перспективность электронной техники стала очевидной (В машине использовалось 18 тыс.электронных ламп и она выполняла около 3-х тыс. операций в сек). Однако машина оставалась десятичной, а ее память составляла лишь 20 слов. Программы хранились вне оперативной памяти. Завершающую точку в создании первых ЭВМ поставили, почти одновременно, в 1949-52 гг. ученые Англии, Советского Союза и США (Морис Уилкс, ЭДСАК, 1949 г.; Сергей Лебедев, МЭСМ, 1951 г.; Исаак Брук, М1, 1952 г.; Джон Мочли и Преспер Эккерт, Джон фон Нейман ЭДВАК, 1952 г.), создавшие ЭВМ с хранимой в памяти программой. В течение механического, релейного и в начале электронного периода развития цифровая вычислительная техника оставалась областью техники, научные основы которой только созревали. Первыми составляющими будущей науки, использованными, в дальнейшем, для создания основ теории ВМ, явились исследования двоичной системы счисления, проведенные Лейбницом (XYII век), алгебра логики, разработанная Джорджем Булем (XIХ век), абстрактная "машина Тьюринга", предложенная гениальным англичанином в 1936 г. для доказательства возможности механической реализации любого имеющего решение алгоритма, теоретические результаты Клода Шеннона, Шестакова, Гаврилова (30-е годы ХХ в.) соединившие электронику с логикой. Принципы построения компьютеров, высказанные П.Эккертом и Нейманом (США, 1946 г.) и, независимо, С.Лебедевым (СССР, 1948 г.) стали завершением первого этапа развития науки о компьютерах. Цифровая вычислительная техника в это время была еще несовершенна и во многом уступала аналоговой, имевшей в своем арсенале механические интеграторы, машины для решения дифференциальных уравнений и др. В СССР, в том числе в Украине, понятие "вычислительная техника" долгое время использовалось как для обозначения технических средств, так и науки о принципах их построения и проектирования. Однако, на следующем этапе цифровая техника сделала беспрецендентный рывок за счет интеллектуализации ЭВМ, в то время как аналоговая техника не вышла за рамки средств для автоматизации вычислений. Развитию цифровой техники способствовало развитие во второй половине ХХ в. науки о компьютерах. Научные основы цифровых ЭВМ в это время пополнились теорией цифровых автоматов, основами программирования, теорией искусственного интеллекта, теорией проектирования ЭВМ, компьютерными технологиями, обеспечившими становление новой науки, получившей название "Computer Science" (компьютерная наука) в США и "информатика" в Европе. Большой вклад в ее развитие внесли ученые Украины (В.М.Глушков, Е.Л.Ющенко, З.Л.Рабинович, Ю.В.Капитонова, А.А.Летичевский и др.). Термин "информатика", обозначал науку о получении, передаче, хранении и обработке информации. В свою очередь, ее разделяkb на теоретическую и прикладную. Теоретическая информатика включала математическое моделирование информационных процессов. Прикладная охватывала вопросы построения и проектирования ЭВМ, сетей, мультимедиа, компьютерные технологии информационных процессов и др. Главной научной базой прикладной информатики были электроника (микроэлектроника) и теория искусственного интеллекта. Следует отметить, что в области искусственного интеллекта, несмотря на многие достижения, мы стоим лишь в самом начале развития этого важного научного направления, и здесь открываются огромные перспективы сближения ЭВМ с "информационными" возможностями человека. Лучше всего об "интеллектуальных" возможностях машины сказал В.М.Глушков: "Вряд ли можно сомневаться, что в будущем все более и более значительная часть закономерностей окружающего нас мира будет познаваться, и использоваться автоматическими помощниками человека. Но столь же, несомненно, и то, что все наиболее важное в процессах мышления и познания всегда будет уделом человека. Справедливость этого вывода обусловлена исторически. ...Человечество не представляет собой простую сумму людей. Интеллектуальная и физическая мощь человечества определяется не только суммой человеческих мускулов и мозга, но и всеми созданными им материальными и духовными ценностями. В этом смысле никакая машина и никакая совокупность машин, являясь, в конечном счете продуктом коллективной деятельности людей, не могут быть "умнее" человечества в целом, ибо при таком сравнении на одну чашу весов кладется машина, а на другую - все человечество вместе с созданной им техникой, включающей, разумеется, и рассматриваемую машину. Следует отметить также, что человеку исторически всегда будет принадлежать окончательная оценка интеллектуальных, равно как и материальных ценностей, в том числе и тех ценностей, которые создаются машинами, так что и в этом смысле машина никогда не сможет превзойти человека. Таким образом, можно сделать вывод, что в чисто информационном плане кибернетические машины не только могут, но и обязательно должны превзойти человека, а в ряде пока еще относительно узких областей они делают это уже сегодня. Но в плане социально-историческом эти машины есть и всегда останутся не более чем помощниками и орудиями человека". (В.М.Глушков. Мышление и кибернетика//Вопр. философии. - 1963. № 1). В настоящее время термин "информатика" все чаще заменяется более содержательным термином "информационные технологии" (ИТ), обозначающим с одной стороны, разработку, проектирование и производство компьютеров, периферии и элементной базы для них, сетевого оборудования, алгоритмического и системного программного обеспечения, а с другой - их применение в системах самого различного назначения. Основоположником ИТ в Украине и в бывшем Советском Союзе стал В.М.Глушков, основатель всемирно известного Института кибернетики НАН Украины, носящего сейчас его имя. Что касается элементной базы, во многом определяющей развитие компьютеров, то следует сказать, что размеры электронных компонентов уже приближаются к пределу - 0,05 микрона. Тем не менее, существенно новых и эффективных элементов еще не появилось. Хотя в этой области ведутся многочисленные исследования. Наиболее активное развитие цифровой ВТ в настоящее время идет, в первую очередь, по пути наращивания встраиваемого искусственного интеллекта. Компьютеры, получившие свое название от первоначального назначения - выполнения вычислений, получили второе, очень важное назначение. Они стали незаменимыми помощниками человека в его интеллектуальной деятельности и основным техническим средством информационных технологий.

Этапы развития вычислительной техники

2.1. Ручной этап развития вычислительной техники

Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации и базировался нa использовании частей тела, в первую очередь пальцев рук и ног. Даже ряд известных средневековых математиков рекомендовали в качестве вспомогательного средства именно пальцевый счет, допускающий довольно эффективные системы счета 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. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке - наиболее развитом счетном приборе древности, сохранившимся до наших дней в виде различного типа счетов.

Абак явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов вычислений было выполнение вычислений по разрядам. Таким образом, использование абака уже предполагает наличие некоторой позиционной системы счисления, например, десятичной, троичной, пятеричной и др.

Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался недостаточно эффективным прибором для выполнения, операций умножения и деления. Поэтому открытие логарифмов и логарифмических таблиц Дж. Непером, в начале 17 в., позволивших заменять умножение и деление соответственно сложением и вычитанием, явилось следующим крупным шагом в развитии вычислительных систем ручного этапа. Впоследствии появляется целый ряд модификаций логарифмических таблиц. Однако, в практической работе использование логарифмических таблиц имеет ряд неудобств, поэтому Дж.Непер в качестве альтернативного метода предложил специальные счетные палочки (названные впоследствии палочками Непера), позволявшие производить операции умножения и деления непосредственно над исходными числами. В основу данного метода Непер положил способ умножения решеткой [5, c. 66].

Введенные Дж. Непером логарифмы оказали революционизирующее влияние на все последующее развитие счета, чему в значительной степени способствовало появление целого ряда логарифмических таблиц вычисленных как самим Непером, так и рядом (других известных в то время вычислителей (X. Бриггс, И. Кепплер, Э. Вингайт, А. Влах). Сама идея логарифмов в алгебраической интерпретации базируется на сопоставлении двух типов последовательностей: арифметической и геометрической. Известно, что любое число в арифметической последовательности является логарифмом соответствующего числа в геометрической последовательности по некоторому основанию.

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 У. Отредом и 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. Позволяя производить вычисления с 2-4 точными десятичными цифрами, логарифмическая линейка и счеты еще исправно служат человеку в различного рода расчетах, являясь венцом вычислительных инструментов ручного этапа развития вычислительной техники.

2.2. Механический этап развития вычислительной техники

Развитие механики в 17 в. стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений. Такие устройства строились на механических элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда. Первая механическая машина была описана в 1623 г. В. Шиккардом, реализована в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения четырех арифметических операций над 6-разрядными числами Машина Шиккарда состояла из трех независимых устройств: суммирующего, множительного и записи чисел Сложение производилось последовательным вводом слагаемых посредством наборных дисков, а вычитание - последовательным вводом уменьшаемого и вычитаемого. Вводимые числа и результат сложения / вычитания отображались в окошках считывания. Для выполнения операции умножения использовалась идея умножения решеткой, рассмотренная выше. Третья часть машины использовалась для записи числа длиною более 6 разрядов [4, c. 173].

В машине Б. Паскаля использовалась более сложная схема переноса старших разрядов, в дальнейшем редко используемая; но построенная в 1642 г. первая действующая модель машины, а затем серия из 50 машин способствовали достаточно широкой известности изобретения и формированию общественного мнения о возможности автоматизации умственного труда. До нашего времени дошло только 8 машин Паскаля, из которых одна является 10-разрядной. Именно машина Паскаля положила начало механического этапа развития вычислительной техники. В 17-18 веках предлагался целый ряд различного типа и конструкции суммирующих устройств и арифмометров, пока в 19 в; растущий объем вычислительных работ не определил устойчивого спроса на механические счетные устройства и не способствовал их серийному производству на коммерческой основе.

В начале 1836 г. Бэбидж уже четко представлял себе основную конструкцию машины, а в 1837 г. он достаточно подробно описывает свой проект. Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных частей: (1) блок хранения исходных, промежуточных данных и результатов вычислений. Он состоял из набора зубчатых колес, идентифицирующих цифры подобно арифмометру. Колеса объединялись в регистры для хранения многоразрядных десятичных чисел. Этот блок Бэбидж называл складом [в современной терминологии - это оперативная память ЭВМ] и определял его емкость в 1000 50-разрядных десятичных чисел; (2) блок обработки чисел из склада, названный мельницей [в современной терминологии - это арифметическое устройство (АУ)]. Быстродействие данного блока Бэбидж оценивал как; сложение/вычитание - 1 с.; умножение (двух 50-разрядных чисел) и деление (100-разредное число на 50-разрядное) - 1 мин.; организация блока была аналогична первому блоку; (3) блок управления последовательностью вычислений [в современной терминологии - это устройство управления (УУ)]; проектировалось на основе двух: жаккардовых механизмов» описанных ниже; (4) блок ввода исходных данных и печати результатов (в современной терминологии - это устройство ввода/вывода (УВВ)].

Для функционирования аналитической машины была необходима программа, первый пример которой был написан Адой Лавлейс (1843 г.). В 1842 г. на итальянском языке была опубликована статья Л.Ф. Менабреа по аналитической машине Бэбиджа, переводом которой на английский язык и занялась А. Лавлейс. В августе 1843 г. вышел перевод статьи Менебреа, но с примечаниями переводчика, которые не только в 2.5 раза превзошли по объему оригинал, но и, по сути дела, заложили основы программирования на ЭВМ за столетие до начала действительного развитая этого базового раздела информатики.

2.3. Электромеханический этап развития вычислительной техники

Электромеханический этап развития вычислительной техники явился наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет - от первого табулятора Г. Холлерита (1887 г ) до первой ЭВМ ENIAC (1945 г.) Предпосылками создания проектов данного этапа явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление и планирование, и др.), так и развитие прикладной электротехники (электропривод и электромеханические реле),позволившие создавать электромеханические вычислительные устройства. Если вернуться к предыдущим этапам развития вычислительной техники, то можно заметить, что каждый этап характеризуется созданием технических средств нового типа обладающих более высокой производительностью и более широкой сферой применения, чем предыдущие этапы. Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях [1, c. 184].

yaneuch.ru

Курсовая работа - Этапы развития ЭВМ