Transcript История развития вычислительной техники

История развития
вычислительной техники
Работу выполняли:
Ученики 10 класса
Мизонова Диана
Бочкарёв Леонид
Определение ВТ
• Согласно общепринятому определению,
Вычислительная техника, совокупность
технических и математических средств,
методов и приёмов, используемых для
облегчения и ускорения решения трудоёмких
задач, связанных с обработкой информации,
в частности числовой, путём частичной или
полной автоматизации вычислительного
процесса; отрасль техники, занимающаяся
разработкой, изготовлением и эксплуатацией
вычислительных машин.
Этапы Развития
• Выделяют четыре этапа развития
вычислительной техники:
• Домеханический — с 40—30-го
тысячелетия до н. э.
• Механический — с середины XVII в.
• Электромеханический — с 90-х годов
XIX в.
• Электронный — со второй половины 40х годов XX в.
Домеханический этап
Ручной период автоматизации вычислений начался на заре
человеческой цивилизации и базировался на использовании частей
тела, в первую очередь пальцев рук и ног. Пальцевый счет уходит
корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех
народов и в наши дни. Конечно, счёт был примитивным, а уровень
абстракции очень низким. Понятие числа максимально конкретно, оно
неразрывно связано с предметом (т.е. это, например, не число «два»,
а «две рыбы», «два коня» и т.д.). Диапазон счёта невелик. Можно
выделить три типа таких счётных приспособлений. Искусственные
приспособления: зарубки (насечки) на различных предметах, в Южной
Америке получают широкое распространение узелки на верёвках.
Предметный счёт, когда используются предметы типа камешков,
палочек, зёрен и т.д. Часто этот тип счёта использовался вместе с
пальцевым. Счёт с помощью предметов был предшественником счёта
на абаке - наиболее развитом счётном приборе древности,
сохранившем некоторое значение в настоящее время (в виде русских
счётов, китайского суань-паня и др.). Под абаком понимается счётный
прибор, на котором отмечены места (колонки или строчки) для
отдельных разрядов чисел.
.
Механический этап
Под механическим вычислительным устройством понимается устройство, построенное на
механических элементах и обеспечивающее автоматическую передачу из низшего разряда в
высший. Один из первых арифмометров, точнее «суммирующая машина», был изобретен
Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci, 1452–1519) около 1500 года. Правда, о его идеях никто
не знал на протяжении почти четырех столетий. Рисунок этого устройства был обнаружен
только в 1967 году, и по нему фирма IBM воссоздала вполне работоспособную 13-разрядную
суммирующую машину, в которой использован принцип 10-зубых колес.
Блез Паскаль (Blaise Pascal, 1623–1662), который первым не только сконструировал, но и
построил работоспособный арифмометр, начинал, как говорится, с нуля. Первый образец
постоянно ломался, и через два года Паскаль сделал более совершенную модель. Это была
чисто финансовая машина: она имела шесть десятичных раз-рядов и два дополнительных:
один поделенный на 20 частей, другой на 12, что соответствовало соотношению тогдашних
денежных единиц (1 су = 1/20 ливра, 1 денье = 1/12 су). Каждому разряду соответствовало
колесо с конкретным количеством зубцов.
Однако предшественником современных ЭВМ является аналитическая машина Чарльза
Бэббиджа. Проект аналитической машины, представляющей собой цифровую вычислительную
машину с программным управлением, был предложен Бэббиджем в 30-е годы XIX века. А в
1843 г. для этой машины была создана первая достаточно сложная машинная программа:
программа вычислений чисел Бернулли, составленная Адой Лав-лейс. Оба эти достижения
были феноменальными. Они более чем на столетие опередили своё время. Только в 1943 г.
американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века —
электромеханических реле — смог построить такую машину под названием «Марк-1».
Электромеханический этап
•
•
Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает
всего около 60 лет — от первого табулятора Германа Холлерита (1887 г.) до первой ЭВМ
ЕNIАС (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 ВТ, 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 счетноаналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных
носителях.
Первый счетно-аналитический комплекс был создан в США Г. Холлеритом в 1887 г. и
состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Значение работ Г.
Холлерита для развития ВТ определяется двумя основными факторами. Во-первых, он стал
основоположником нового направления в ВТ — счетно-перфорационного (счетноаналитического), состоящего в применении табуляторов и сопутствующего им
оборудования для выполнения широкого круга экономических и научно-технических
расчетов. На основе этой ВТ создаются машинно-счетные станции для механизированной
обработки информации, послужившие прообразом современных вычислительных центров
(ВЦ). В 20—30-е годы 20 века применение счетно-перфорационной техники становится
ведущим фактором развития ВТ; только появление ЭВМ ограничило ее применение.
Электромеханический этап
•
•
Во-вторых, даже после прекращения использования табуляторов основным
носителем информации (ввод/вывод) для ЭВМ остается перфокарта, а в
качестве периферийных используются перфокарточные устройства (например
перфораторы), предложенные Холлеритом. Даже в наше время использование
большого числа разнообразных устройств ввода/вывода информации не
отменило полностью использования перфокарточной технологии. Прежде всего,
это относится к большим и супер ЭВМ. Таким образом, перфокарточная
технология обработки информации с использованием ВТ, впервые
предложенная Бэбиджем и реализованная Холлеритом, до сих пор не сдана в
музей истории вычислительной техники.
Последним же крупным проектом следует считать построенную в 1957 г. в СССР
релейную вычислительную машину (РВМ-1) и эксплуатирующуюся до конца
1964 г. в основном для решения экономических задач. Например, на ней
производился перерасчет цен на товары в связи с денежной реформой 1961 г.
Создание модели РВМ-1 хоть и было весьма запоздалым, но проект ее был
чрезвычайно удачным и представляется нам венцом развития релейной ВТ;
РВМ-1 на целом ряде задач была вполне конкурентоспособна с ЭВМ того
времени, весьма надежна и ее быстродействие было на уровне первых малых
ЭВМ
Электронный этап
•
•
•
•
ЭВМ 1-го поколения
ЭВМ 2-го поколения
ЭВМ 3-го поколения
ЭВМ 4-го поколения
ЭВМ 1-го поколения
•
•
После создания в 1949 г. в Англии модели EDSAC был дан мощный
импульс развитию универсальных ЭВМ, стимулировавший появление в
ряде стран моделей ЭВМ, составивших первое поколение. На
протяжении более 40 лет развития вычислительной техники(ВТ)
появилось, сменяя друг друга, несколько поколений ЭВМ.
ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали
электронные лампы и реле; оперативная память выполнялась на
триггерах, позднее на ферритовых сердечниках; быстродействие было,
как правило, в пределах 5—30 тыс. арифметических оп/с; они
отличались невысокой надежностью, требовали систем охлаждения и
имели значительные габариты. Процесс программирования требовал
значительного искусства, хорошего знания архитектуры ЭВМ и ее
программных возможностей. На первых порах данного этапа
использовалось программирование в кодах ЭВМ (машинный код),
затем появились автокоды и ассемблеры. Как правило, ЭВМ первого
поколения использовались для научно-технических расчетов, а сам
процесс программирования больше напоминал искусство, которым
занимался весьма узкий круг математиков, инженеров-электриков и
физиков.
ЭВМ 2-го поколения
•
•
Создание в США 1 июля 1948 г. первого транзистора не предвещало нового
этапа в развитии ВТ и ассоциировалось, прежде всего, с радиотехникой. На
первых порах это был скорее опытный образец нового электронного прибора,
требующий серьезного исследования и доработки. И уже в 1951 г. Уильям
Шокли продемонстрировал первый надежный транзистор. Однако стоимость их
была достаточно велика (до 8 долларов за штуку), и только после разработки
кремниевой технологии цена их резко снизилась, способствовав ускорению
процесса миниатюризации в электронике, захватившего и ВТ.
Общепринято, что второе поколение начинается с ЭВМ RCA-501, появившейся
в 1959 г. в США и созданной на полупроводниковой элементной базе. Между
тем, еще в 1955 г. была создана бортовая транзисторная ЭВМ для
межконтинентальной баллистической ракеты ATLAS. Новая элементная
технология позволила резко повысить надежность ВТ, снизить ее габариты и
потребляемую мощность, а также значительно повысить производительность.
Это позволило создавать ЭВМ с большими логическими возможностями и
производительностью, что способствовало распространению сферы
применения ЭВМ на решение задач планово-экономических, управления
производственными процессами и др. В рамках второго поколения все более
четко проявляется дифференциация ЭВМ на малые, средние и большие. Конец
50-х годов характеризуется началом этапа автоматизации программирования,
приведшим к появлению языков программирования Fortran (1957 г.), Algol-60 и
др.
ЭВМ 3-го поколения
•
•
Третье поколение связывается с появлением ЭВМ с элементной базой
на интегральных схемах (ИС). В январе 1959 г. Джеком Килби была
создана первая ИС, представляющая собой тонкую германиевую
пластинку длиной в 1 см. Для демонстрации возможностей
интегральной технологии фирма Texas Instruments создала для ВВС
США бортовой компьютер, содержащий 587 ИС, и объемом (40см3) в
150 раз меньшим, чем у аналогичной ЭВМ старого образца. Но у ИС
Килби был ряд существенных недостатков, которые были устранены с
появлением в том же году планарных ИС Роберт Нойса. С этого
момента ИС-технология начала свое триумфальное шествие,
захватывая все новые разделы современной электроники и, в первую
очередь, вычислительную технику.
Значительно более мощным становится программное обеспечение,
обеспечивающее функционирование ЭВМ в различных режимах
эксплуатации. Появляются развитые системы управления базами
данных (СУБД), системы автоматизирования проектных работ (САПР);
большое внимание уделяется созданию пакетов прикладных программ
(ППП) различного назначения. По-прежнему появляются новые и
развиваются существующие языки и системы программирования.
ЭВМ 4-го поколения
•
•
Конструктивно-технологической основой ВТ 4-го поколения становятся большие (БИС) и
сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные соответственно в 70—80-х гг. Такие
ИС содержат уже десятки, сотни тысяч и миллионы транзисторов на одном кристалле
(чипе). При этом БИС-технология частично использовалась уже и в проектах предыдущего
поколения (IВМ/360, ЕС ЭВМ ряд-2 и др.). Наиболее важный в концептуальном плане
критерий, по которому ЭВМ 4-го поколения можно отделить от ЭВМ 3-го поколения, состоит
в том, что первые проектировались уже в расчете на эффективное использование
современных ЯВУ и упрощения процесса программирования для проблемного
программиста. В аппаратном отношении для них характерно широкое использование ИСтехнологии и быстродействующих запоминающих устройств. Наиболее известной серией
ЭВМ четвертого поколения можно считать IВМ/370, которая в отличие от не менее
известной серии IВМ/360 3-го поколения, располагает более развитой системой команд и
более широким использованием микропрограммирования. В старших моделях 370-й серии
был реализован аппарат виртуальной памяти, позволяющий создавать для пользователя
видимость неограниченных ресурсов оперативной памяти.
Феномен персонального компьютера (ПК) восходит к созданию в 1965 г, первой мини-ЭВМ
PDP-8, которая появилась в результате универсализации специализированного
микропроцессора для управления ядерным реактором. Машина быстро завоевала
популярность и стала первым массовым компьютером этого класса; в начале 70-х годов
число машин превысило 100 тысяч шт. Дальнейшим важным шагом был переход от мини- к
микро-ЭВМ; этот новый структурный уровень ВТ начал формироваться на рубеже 70-х
годов, когда появление БИС дало возможность создать универсальный процессор на одном
кристалле. Первый микропроцессор Intel-4004 был создан в 1971 г. и содержал 2250
элементов, а первый универсальный микропроцессор Intel-8080, явившийся стандартом
микрокомпьютерной технологии и созданный в 1974 г., содержал уже 4500 элементов и
послужил основой для создания первых ПК. В 1979 г. выпускается один из самых мощных и
универсальных 16-битный микропроцессор Motorolla-68000 с 70 000 элементами, а в 1981 г.
— первый 32-битный микропроцессор Hewlett Packard с 450 тыс. элементами.
Последние разработки
•
•
•
•
В 1985—1987 годах сотрудниками Института ядерной физики Московского государственного
университета Николаем Роем, Александром Скурихиным и Олегом Щербаковым был
разработан 8-разрядный персональный компьютер «Корвет», который с 1988 года
выпускался серийно на заводах Министерства Радиопромышленности СССР: на Бакинском
производственном объединении «Радиостроение», на Брестском ПО СВТ, в Московском
экспериментально-вычислительном центре ЭЛЕКС ГКВТИ и в кооперативе ЭНЛИН, на
Каменск-Уральском ПО «Октябрь» (в том числе под названием «Нейва»); Фрунзенском
заводе «ЭВМ» (Киргизская ССР); Ленинградским ЛНПО «Электроавтоматика» вслед за
ранее освоенным игровым устройством «Интеллект» выпускалась модификация
«Корвета» — ПК 8015 «Орбита».
В конце 80-х — начале 90-х годов прошлого века в СССР завоевали широкую популярность
компьютеры ZX Spectrum, которые впоследствии с успехом тиражировали многочисленные
кооперативы и военные предприятия «вставшие на рельсы конверсии». Уаналогов ZX
Spectrum было очень много разных названий, некоторые из них: «Хобби», «Львов»,
«Москва», «Ленинград», «Пентагон», «Скорпион», «Дельта», «Композит», «Согдиана».
В 1990—1991 годах выпущен лэп-топ ПК-300, портативный персональный компьютер
(совместимый IBM PC/XT), умещающийся в портфель, с полноформатной клавиатурой,
жидкокристаллическим экраном (640x200 точек), оперативной памятью на 640кБайт, двумя
дисководами для дискет 3½" ёмкостью 720 Кбайт. Устанавливаемая операционная
система — MS DOS 3.3. Автономностью работы 4 часа.
К концу 80х — началу 90х годов в СССР, кроме вышеперечисленных, выпускалось много
различных типов любительских, бытовых и персональных ЭВМ таких как: «МК-88» (16разрядная, 1 млн оп/сек), «ПОИСК», «Квант-4С» (16-разрядная, 1 млн оп/сек) и других. Они
представляли собой либо клоны IBM PC/XT, либо развитие серии ДВК («Квант-4С»). По
сравнению с характеристиками зарубежных ЭВМ, например, Compaq Deskpro 386 (32разрядная, 5 млн оп/сек), представленной в 1986 году, видно, что отечественные разработки
заметно уступали западным персональным компьютерам того времени.
Последние разработки
•
•
•
•
•
•
•
•
1992 год
Появилась первая бесплатная операционная система с большими возможностями — Linux.
Автор этой системы, финский студент Линус Торвальдс решил поэкспериментировать с
командами процессора Intel 80386 и то, что получилось, выложил в Internet. Сотни
программистов из разных стран мира стали дописывать и переделывать программу. Она
превратилась в полнофункциональную работающую операционную систему. История
умалчивает о том, кто решил назвать ее Linux, но как появилось это название — вполне
понятно. «Linu» или «Lin» от имени создателя и «х» или «ux» — от UNIX, так как новая ОС
была очень на нее похожа, только работала теперь и на компьютерах с архитектурой х86.
DEC представил первый 64-битный процессор RISC Alpha.
1993 год
Фирма Intel выпустила 32-разрядный микропроцессор Pentium, который состоял из 3,1 млн
транзисторов и мог выполнять 112 млн операций в секунду.
Появился формат сжатия видео MPEG.
1994 год
Начало выпуска фирмой Power Mac серии фирмы Apple Computers — Power PC.
Последние разработки
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1995 год
Фирма DEC объявила о выпуске пяти новых моделей персональных компьютеров Celebris
XL.
Компания NEC объявила о завершении разработок первого в мире кристалла с объемом
памяти 1 Гбайт.
Появилась операционная система Windows 95.
SUN представила язык программирования Java.
Появился формат RealAudio — альтернатива MPEG.
1996 год
Фирма Microsoft выпустила Internet Explorer 3.0 — достаточно серьезный конкурент
для Netscape Navigator.
1997 год
Фирма Apple выпустила операционную систему Macintosh OS 8
Современный персональный
компьютер
Спасибо за внимание