Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

История развития средств вычислительной техники ( Характеристика поколений ЭВМ)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Понятие «компьютер» подразумевает под собой слово «вычислитель», другими словами это устройство для вычислений. Такая потребность в автоматизации обработки данных, а также и вычислений, появилась очень давно. Больше чем 1500 лет назад использовались счетные палочки для счета, камешки и другие предметы. В наше современное время трудно себе представить, что можно обойтись без компьютеров. А ведь совсем не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны очень ограниченному кругу специалистов, а их использование, как правило, оставалось под завесой секретности и малоизвестным широкой публике. Но в 1971 году произошло событие, изменившее в корне ситуацию и с феноменальной скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий и нужный инструмент миллионов людей. В том самом знаменательном году еще тогда почти никому не известная компания Intel, выпустила свой первый микропроцессор. Как раз именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем – персональных компьютеров, которыми сейчас пользуются, по сути, все, от учеников начальных классов и бухгалтеров до инженеров и ученых.

В наше время невозможно представить как можно жить без персонального компьютера. Он прочно вошел в нашу жизнь и стал главным помощником человека. На сегодняшний момент в мире есть множество компьютеров разных фирм, разных групп сложности, поколения и назначения. Актуальность темы данной курсовой работы обусловлена тем, что автоматизированные системы являются неотъемлемой частью любого бизнеса и производства. Почти все управленческие и технологические процессы в какой либо степени используют средства вычислительной техники. Всего лишь один компьютер может заметно повысить эффективность управления компанией, при этом не создавая никаких дополнительных проблем. на сегодняшний день персональные компьютеры устанавливают на всех рабочих местах и уже, как правило, никто не сомневается в их нужности. Большие объемы средств вычислительной техники и их особая роль в функционировании каждого предприятия ставят перед руководством целый ряд новых задач.

Объектом данной курсовой работы является вычислительная техника и история ее развития.

Предметом курсовой работы является роль вычислительной техники в жизни человека.

Целью данной курсовой работы является анализ роли вычислительной техники в жизни человека.

Из цели курсовой работы формируются следующие задачи:

1. Изучить историю развития вычислительной техники.

2. Проанализировать роль вычислительной техники в современной жизни человека.

При написании данной работы были использованы научная и учебно-методическая литература, статьи в периодических изданиях Российской Федерации.

Основными источниками, раскрывающими теоретические основы развития вычислительной техники, явились работы таких авторов, как В.Э. Фигурнов, А.Н. Саптовский, Ю.А. Первин, А.Г. Кушниренко, Г.В. Лебедев, Р.А. Сворень, А.П. Пятибратов, А.С. Касаткин, Р.В. Можаров, А. Ю. Королев, В.С. Фигурная, В.Э. Фигурнов.

В данных источниках подробно рассмотрено понятие вычислительной техники и история ее развития.

Источники литературы данной курсовой работы являются надежными, т.к. были опубликованы серьезным издателем. Авторы источников литературы, используемые в данной курсовой работе, имеют научные степени, множество научных трудов и авторитет в научной сфере.

Глава 1. История развития средств вычислительной техники

1.1. Этапы развития средств вычислительной техники

Существует несколько этапов развития средств вычислительной техники, которыми люди пользуются и в настоящее время.

Ручной период начался на заре человеческой цивилизации (период от 50 тысячелетия до н.э. и до XVII века) и основывался на использовании разных частей тела, в основном, пальцев рук и ног. [11]

Древние египтяне предполагали, что в загробном мире душу умершего подвергают экзамену по счету на пальцах. Они смогли научиться даже умножать на пальцах числа от 6 до 9. В последствии пальцевой счет был усовершенствован, и с помощью пальцев научились даже показывать числа до 10 000. Интересеный факт, что китайские купцы торговались, взяв друг друга за руки и указывали цену, нажимая на определенные суставы пальцев. [9]

Североевропейский пальцевой счет позволял показывать пальцами одной руки все числа от 1 до 100. Причем большим и указательным пальцами изображались десятки, другими тремя - единицы. [3]

Счет парами аж до середины XVIII века занимал главное место в жизни россиян, поскольку имел качественное происхождение - пара рук, ног, глаз и прочее. [1]

Счет восьмерками тоже основан на пальцевом счете и, по факту, он является сочетанием двоичной и четверичной систем. Элементы восьмеричной системы существовали на Руси уже в начале XX столетия. [5]

Пальцевой счет девятками является одним из самых распространенных русским народным способом умножения на пальцах с помощью девятериц - своеобразной таблицы умножения, которая обозначает девятилетние сроки человеческой жизни. [16]

В Древней Руси был широко распространен счет, который основан на счислении числа фаланг на руке "счетовода". [10]

Счет сороками имел широкое распространение в Древней Руси. Число 40 (четыре десятка) долгое время называли "четыредцать" или "четыредесят". Число 40 на Руси когда-то играло особую роль при пальцевом счете, об этом говорят некоторые поверья. [2]

Фиксация результатов счета осуществлялась разными способами: нанесение насечек, счетные палочки, узелки и другие. К примеру, у народов доколумбовой Америки был очень развит узелковый счет. Более этого, система узелков выполняла также роль хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако использование ее требовало хорошей тренировки памяти. [16]

На смену древнему счету на пальцах пришёл счёт на абаке. Доска абака была разделена на полоски. Каждая из полосок назначалась для откладывания тех или иных разрядов чисел.

Так как у римлян камешек называли калькулюс, то счет на абаке получил название калькуляция. Даже сейчас подсчет расходов называют калькуляцией, а человека, который выполняет этот подсчет – калькулятором. Но после того как два десятка лет тому назад были сделаны маленькие приборы, которые выполняют за считанные секунды сложные расчеты, название "калькулятор" перешло к ним. Один и тот же камешек на абаке может означать и единицы, и десятки, и сотни, и тысячи – все дело лишь в том, на какой полоске он лежал. Чаще всего абаком пользовались для денежных расчетов. [13]

Наши счеты также представляют собой абак, который состоит из рамки с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны сливовые или вишневые косточки (по 10 штук).

Долгий путь усовершенствования абака привел к созданию счетного прибора законченной классической формы, который использавался вплоть до эпохи расцвета клавишных настольных ЭВМ. Счёты представляют собой раму с нанизанными на спицы костяшками. В совсем недавнем прошлом в СССР их использовали достаточно часто. Хотя еще и сегодня временами их можно встретить. И только появление карманных электронных калькуляторов смогло создать реальную угрозу для дальнейшего использования русских, китайских и японских счетов - трех основных классических форм абака, которые сохранились до наших дней. [7]

Использование абака уже предполагает наличие некоторой позиционной системы счисления, к примеру, десятичной, троичной, пятеричной и др. Однако изобрели ее только в IX веке н.э. индийские ученые. При записи числа, в котором отсутствует какой-либо разряд, индийцы вместо названия цифры говорили слово "пусто". При записи на его месте ставили точку, а потом начали рисовали кружок. Этот кружок назывался "сунья" - на языке хинди это значило"пустое место". Арабские математики перевели данное слово по смыслу на свой язык - они говорили "сифр". Современное слово "нуль" родилось относительно недавно - позднее, чем "цифра". Оно происходит от латинского слова "nihil" - "никакая". [11]

Современная десятичная позиционная система возникла на основе нумерации, которая зародилась в Индии. До этого в Индии имелись системы, в которых применялся не только принцип сложения, но и принцип умножения. Аналогично строились старокитайская системы и некоторые другие. Если, например, условно обозначить число 3 символом III, а число 10 символом X, то число 30 запишется как IIIX. Данные системы могли служить подходом к созданию десятичной позиционной нумерации. Десятичная позиционная система дает принципиальную возможность записывать любые большие числа. Запись чисел в ней компактна и удобна для производства арифметических операций. Поэтому вскоре после возникновения десятичная позиционная система начинает распространяться из Индии на Запад и Восток. Арабский ученый, математик Мухаммед бен Муса ал-Хорезми (из города Хорезма на реке Аму-Дарья) в своей книге подробно описал индийскую арифметику. Триста лет спустя (в 1120 году) данную книгу перевели на латинский язык, и она стала первым учебником "индийской" арифметики для всех европейских городов. Относительно в это же время индийские цифры начали применять и другие арабские учёные. Кроме того ал-Хорезми примерно в 850 году н.э. написал книгу об общих правилах решения арифметических задач при помощи уравнений. Она называлась "Китаб ал-Джебр". Данная книга дала имя науке алгебре. Мухаммеду бен Муса ал-Хорезми мы обязаны появлению понятия "алгоритм". В первой половине XII века книга ал-Хорезми в латинском переводе проникла в Европу. Переводчик, имя которого, к сожалению, до нас не дошло, дал ей название «Алгоритми о счёте индийском». [15]

В 9 в. появляются рукописи на арабском языке, в которых излагается эта система, в 10 в. десятичная позиционная нумерация приходит в Испании, в начале 12 в. она приходит и в другие страны Европы. Новая система получила название арабской, т.к. в Европе с ней познакомились впервые по латинским переводам с арабского. Только в 16 в. новая нумерация получила широкое распространение в науке и в житейском обиходе. В России она начинала распространяться в 17 в. С введением десятичных дробей десятинная позиционная система стала универсальным средством для записи всех чисел. [3]

В десятичной системе используются цифры от 0 до 10. Причем, т.к. система позиционная, положение цифр имеет важное значение: справа налево разряд увеличивается. Десятичная система во многом наиболее удобна для людей, т.к. у нас по десять пальцев на руках и ногах. [7]

Развитие механики в XVII в. стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, которые используют механический принцип вычислений. Данные 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. Данное устройство что-то вроде счетной машинки в основе которой находятся стержни, с одной стороны меньшее с другой большее, все стержни (всего 13) располагались 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. [1]

Первая механическая машина была описана в 1623 г. профессором математики Тюбингенского университета Вильгельмом Шиккардом, реализована в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения четырех арифметических операций над 6-разрядными числами. [12]

Машина Шиккарда содержала суммирующее и множительное устройства, а еще механизм для записи промежуточных результатов. Первый блок — шестиразрядная суммирующая машина — представляла собой соединение зубчатых передач. На каждой оси имелась шестерня с десятью зубцами и вспомогательное однозубое колесо — палец. Этот палец служил для того, чтобы передавать единицу в следующий разряд. При вычитании шестеренки нужно было вращать в обратную сторону. Контроль хода вычислений нужно было вести при помощи специальных окошек, в которых появлялись цифры. Для перемножения использовалось устройств главную часть, которой составляли шесть осей с «навернутыми» на них таблицами умножения. Использованная принципиальная схема машины Шиккарда являлась классической - она использовалась в большинстве последующих механических счетных машин вплоть до замены механических деталей электромагнитными. Однако из-за недостаточной известности машина Шиккарда и принципы ее работы не оказали существенного влияния на дальнейшее развитие вычислительной техники, но она по праву открывает эру механической вычислительной техники. [16]

Первая действующая модель счетной суммирующей машины была создана в 1642 г. знаменитым французским ученым Блезом Паскалем. Для выполнения арифметических операций Паскаль заменил поступательное перемещение костяшек в абаковидных инструментах на вращательное движение оси, так что в его машине сложению чисел соответствовало сложение пропорциональных им углов. Принцип действия счетчиков в машине Паскаля очень прост. В основе его лежит идея зубчатой пары - двух зубчатых колес, которые сцеплены между собой. Для каждого разряда имелось колесо с десятью зубцами. При этом каждый из этих зубцов представлял одну из цифр от 0 до 9. Это колесо получило название "десятичное счетное колесо". С прибавлением в данном разряде каждой единицы счетное колесо поворачивается на один зубец, другими словами на одну десятую оборота. Нужную цифру можно установить, поворачивая колесо до тех пор, пока зубец, представляющий эту цифру, не встанет против указателя или окошка. Задача состояла в том, чтобы осуществить перенос десятков. Это одна из главных проблем, которую пришлось решать Паскалю. Наличие этого механизма позволило бы вычислителю не тратить внимание на запоминание переноса из младшего разряда в старший. Машина, в которой сложение выполняется механически, должна сама определять, когда нужно производить перенос. К примеру, мы ввели в разряд девять единиц. Счетное колесо повернется на 9/10 оборота. А если теперь прибавить еще одну единицу, колесо "накопит" уже десять единиц. Их нужно передать в следующий разряд. Это и есть передача десятков. В машине Паскаля ее осуществляет удлиненный зуб. Он сцепляется с колесом десятков и поворачивает его на 1/10 оборота. В окошке счетчика десятков появится единица - один десяток, а в окошке счетчика единиц снова покажется нуль. [6]

Механизм переноса действует только в одном направлении вращения колес и не допускает выполнения операции вычитания вращением колес в обратную сторону. Поэтому Паскаль заменил операцию вычитания операцией сложения с десятичным дополнением. Машина Паскаля стала практически первым суммирующим механизмом, который был построен на совершенно новом принципе, при котором считают колеса. Она производила на современников огромное впечатление. Все чаще с именем Паскаля появлялась характеристика "французский Архимед". До нашего времени, к сожалению, дошло только 8 машин Паскаля, из которых одна является 10-разрядной. [11]

Универсальная автоматическая машина, в структуру которой уже входили почти все основные части современных ЭВМ, была изобретена еще в тридцатых годах XIX века. И сейчас мы можем лишь поражаться, что такая гигантская работа, могла быть совершена практически одним человеком. Имя этого человека, которому суждено было открыть новую и, пожалуй, наиболее важную страницу в истории вычислительной техники - Чарльз Бэббидж. За свою жизнь (1792-1871) кембриджский профессор сделал немало открытий и изобретений, которые значительно опередили его время. Круг интересов Бэббиджа был очень широк, и все же самым важным делом его жизни, по его же словам, были вычислительные машины, над созданием которых он работал около 50 лет. Аналитическая машина Бэббиджа представляла собой единый комплекс специализированных блоков. По задумке она включала следующие устройства. Первое - это устройство для хранения исходных данных и промежуточных результатов. Бэббидж называл его "складом"; в современных вычислительных машинах такое устройство называется памятью или запоминающим устройством. [2]

Для хранения чисел Бэббидж предложил использовать набор десятичных счетных колес. Каждое из этих колес могло останавливаться в одном из десяти положений и таким способом запоминать один десятичный знак. Колеса собирались в регистры для хранения многоразрядных десятичных чисел. По замыслу автора запоминающее устройство должно было иметь емкость в 1000 чисел по 50 десятичных знаков. Для сравнения скажу, что запоминающее устройство одной из первых ЭВМ имело объем 250 десятиразрядных чисел. [8]

Для создания памяти, где хранилась вся информация, Бэббидж использовал не только колесные регистры, но и большие металлические диски с отверстиями. В памяти на дисках хранились таблицы значений специальных функций, которые использовались в процессе вычислений.

Второе устройство машины - это устройство, в котором осуществлялись нужные операции над числами, взятыми из памяти. Бэббидж назвал его "фабрикой", а сейчас подобное устройство называется арифметическим. Время на производство арифметических операций оценивалось автором: сложение и вычитание - 1с; умножение 50-разрядных чисел - 1 мин; деление 100-разрядного числа на 50-разрядное - 1 мин. [13]

И наконец, третье устройство машины – это устройство, которое управляет последовательностью операций, выполняемых над числами. Бэббидж назвал его "конторой"; сейчас это - устройство управления.

Управление вычислительным процессом осуществлялось с помощью перфокарт - набором картонных карточек с разным расположением пробитых отверстий. Эти карты проходили под щупами, а они попадая в отверстия, приводили в движение механизмы, с помощью которых числа передавались из памяти в управляющее устройство. Результат машина отправляла обратно в память. С помощью таких перфокарт предполагалось также осуществить операции ввода числовой информации и вывода полученных результатов. По факту, таким способом решалась проблема создания автоматической вычислительной машины с программным управлением. [6]

Только после смерти Бэббиджа его сын Генри сумел построить по чертежам отца центральный узел "Аналитической машины" - арифметическое устройство, которое в 1888 году вычислило произведения числа "пи" на числа натурального ряда от одного до 32 с точностью до 29 знаков! Машина Бэббиджа оказалась работоспособной, но Чарльз этого, к сожалению, уже не увидел. [9]

А машина, созданная Лейбницем в 1694 г., давала возможность механического выполнения операции умножения без последовательного сложения и вычитания. Главной ее частью был так называемый ступенчатый валик - цилиндр с зубцами разной длины, которые взаимодействовали со счетным колесом. Передвигая колесо вдоль валика, можно было его ввести в зацепление с необходимым числом зубцов и обеспечить установку определенной цифры. [12]

Арифметическая машина Лейбница была по существу первым в мире арифмометром. Машиной, которая предназначена для выполнения четырех арифметических действий, позволяющей использовать 8-разрядное множимое и 9-разрядный множитель с получением 16-разрядного произведения. По сравнению с машиной Паскаля было создано принципиально новое вычислительное устройство, которое существенно ускоряло выполнение операций умножения и деления. Но несмотря на остроумие его изобретателя, арифмометр Лейбница не получил распространения по двум основным причинам: отсутствие на него устойчивого спроса и конструкционной неточности, которые сказывались при перемножении чисел.

Но основная идея Лейбница - идея ступенчатого валика оказалась очень плодотворной. Аж до конца XIX века конструкция валика совершенствовалась и развивалась разными изобретателями механических машин. [16]

Как ни блестящ был век механических арифмометров, но и он, к сожалению, исчерпал свои возможности. Людям нужны были более быстрые помощники. Этот факт заставил изобретателей искать пути совершенствования вычислительной техники, но уже не на механической, а на электромеханической основе.

Небольшой моторчик освободил пользователя от необходимости крутить ручку, плюс и скорость счета увеличилась. Сам механизм счетного устройства, который поначалу оставался неизменным, стал также постепенно усовершенствоваться. Рычажный набор, который осуществлял медленную установку чисел и приводил к значительному проценту ошибок, заменили более удобным - клавишным. Появились машины, которые записывают результат на бумажной ленте, а также другие комбинации счетных и пишущих устройств. Это был уже совсем новый шаг в механизации вычислений, но пока не их автоматизация. Все же управление процессом счета еще ложилось на плечи человека. [5]

Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, который был предназначен для обработки информации на перфокарточных носителях. [11]

Первый комплекс был создан в США Г. Холлеритом в 1887 г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Он должен был быть предназначен для обработки результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России. Управление механическими счетчиками и сортировкой осуществлялось электрическими импульсами, которые возникали при замыкании электрической цепи при наличии отверстия в перфокарте. Импульсы использовались и для ввода чисел, и для управления работой машины. Поэтому машина Г. Холлерита была признана первой электромеханической счетной машиной с программным управлением. Хоть счетная машина задумывалась Г. Холлеритом как машина для переписи, она по праву считается "первой статистической". [10]

Также была предложена Аланом Тьюрингом в 1936 году для формализации понятия алгоритма машина Тьюринга.

Машина Тьюринга является расширением конечного автомата и способна имитировать все другие исполнители, каким-либо образом реализующие процесс пошагового вычисления, в котором каждый шаг вычисления достаточно элементарен.

Машина Тьюринга имеет бесконечную в обе стороны ленту, которая разделена на квадратики. В каждой такой ячейке может быть записан некоторый символ из фиксированного конечного множества, который назывался алфавитом этой машины. Один из символов алфавита выделен и называется "пробелом", предполагалось, что изначально вся лента пуста, то есть, заполнена пробелами. [8]

Машина Тьюринга умеет менять содержимое ленты с помощью специальной читающей и пишущей головки, которая движется вдоль ленты. В каждый момент головка находится в одной из этих ячеек. Машина Тьюринга получает от головки информацию о том, какой символ там есть, и в зависимости от этой информации решает, что делать, то есть какой символ записать в текущей ячейке и куда сдвинуться после этого.[5]

Таким образом Тьюринг показал, что не существует "чудесной машины", которая способна решать все математические задачи. Но смог продемонстрировать ограниченность возможностей. Он на бумаге построил то, что позволяет решать очень многие задачи и что мы теперь называем словом "компьютер".

Наконец, на электромеханическом этапе была реализована идея Бэббиджа создания универсальной вычислительной машины с программным управлением, по сложности соизмеримая с наиболее сложными техническими системами того времени. Уже на данном этапе выявляется зависимость возможностей вычислительной техники от ее системной сложности; многие наработки данного этапа стали основой развития современного этапа развития вычислительной техники.[1]

1.2. Характеристика поколений ЭВМ

По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

1. Первое поколение ЭВМ основано на электронных вакуумных лампах (50-е годы);

2. Второе поколение ЭВМ создано на дискретных полупроводниковых приборах (60-е годы);

3. В третьем поколении ЭВМ использовались полупроводниковые интегральные схемы с малой и средней степенью интеграции (70-е годы);

4. Четвертое поколение ЭВМ основывалось на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах (80-е годы);

5. Пятое поколение ЭВМ с многочисленными десятками микропроцессоров, которые работают параллельно и позволяют строить эффективные системы обработки знаний (90-е годы);

6. Шестое поколение это оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой. Машины с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, которые моделируют архитектуру нейтронных биологических систем. [16]

Каждое последующее поколение ЭВМ получало по сравнению со своими предшественниками существенно более лучшие характеристики. Таким образом, производительность ЭВМ и емкость запоминающих устройств существенно увеличивается.

ЭВМ первого поколения создавались в 1946 году. Они были разработаны на основе электронных ламп, а лампы сделали их ненадежными - лампы часто ломались. Для ввода-вывода информации использовались перфоленты и перфокарты,а также магнитные ленты и печатающие устройства. Оперативные запоминающие устройства были сделаны на базе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок. [11]

Компьютеры этого поколения смогли зарекомендовать себя в прогнозировании погоды, энергетических задач, задач военного характера и других сложных задачах, но они были слишком большими, неудобными и очень дорогими машинами. Плюс ко всему для каждой машины использовался свой язык программирования. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия машин были слишком низкими. [4]

В 1946 году в городе Филадельфии в университете штата Пенсильвания была сделана электронная цифровая вычислительная машина ENIAC. Она была на электронных лампах. Построили ее американские электроинженеры Дж.П. Эккертом и Дж. Мокли. Она использовала в качестве переключающих элементов 18 тысяч электронных ламп и 1500 реле. Машина с памятью на 20 слов, способная за полсекунды перемножать одно на другое 5000 пятизначных чисел. Машина занимала площадь около 200 квадратных м. и весила 50 т. ENIAC должен был проведит артиллерийские расчеты. Но пока его делали, война кончилась, военные задачи отпали, поэтому первой работой стали расчеты по сверхсекретному Манхэттенскому проекту. Далее ЭВМ перевезли на один из военных полигонов, где она работала до 1955 года. [13]

В 1948г. году академик С.А. Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ- Малой электронной счетно-решающей машины (МЭСМ). В 1951г. МЭСМ официально ввелась в эксплуатацию, на ней постоянно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20 разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах. Она имеет около 6000 электровакуумных ламп. Она занимает площадь 60 мІ и потребляет мощность около 25 кВт. [8]

В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, который были изобретены в 1948 г. Уильямом Шокли. Транзисторы были более надёжные, долговечные, более маленькие и могли выполнить наиболее сложные вычисления. Они обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить приблизительно 40 электронных ламп и работал с большей скоростью. [10]

Эти дискретные транзисторные логические элементы постепенно вытеснили электронные лампы. В роли носителей информации стали использоваться магнитные ленты ("БЭСМ-6", "Минск-2","Урал-14") и сердечники. Также появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. В качестве программного обеспечения использовались языки программирования высокого уровня. Еще были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в данных машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей. [7]

Появился разнообразный набор библиотечных программ для решения разнличных математических задач. Также появились мониторные системы, которые управляли режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем со временем выросли современные операционные системы. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе. [5]

Машины третьего поколения - это семейства машин с единой архитектурой, т.е. они были программно совместимые, основанные на интегральных схемах. [10]

В 1960 г. появились первые интегральные схемы (микросхемы), получившие широкое распространение в связи с малыми размерами, но огромными возможностями. Интегральная схема - это кремниевый кристалл, площадь его примерно 10 ммІ. Одна такая маленькая схема способна заменить десятки тысяч транзисторов, один кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный "Эниак". А компьютер с такими интегральными схемами достигает производительности в 10 млн. операций в секунду. Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, другими словами, одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления устройствами, памятью и ресурсами стала брать на себя операционная система или же сама машина. [13]

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360) на микросхемах, которые стали первыми компьютерами третьего поколения. [15]

Со временем были выпущены и другие машины на интегральных микросхемах - семейство IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и другие. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

В 70-е годы 20-го века образовались три новых технологии: микропроцессорная, космическая и генная. Каждая из этих трех технологий сильно поменяло мировоззрение и психологию людей. Появление микропроцессора означало, что миниатюрный логический автомат может быть встроен в любое, какое угодно малое устройство. И при этом устройство приобретает новое качество -интеллектуальность. Микропроцессорная технология имеет множество направлений - это и создание персональных электронных средств разного назначения, интеллектуализация всей техносферы, защита человеческого организма, помощь в выполнении нужных свойств при помощи медико-кибернетических устройств, в том числе, которые вживляются в организм. Высокая степень интеграции БИС, высокое быстродействие, высокая степень надежности, низкая стоимость, все это позволяло значительно уменьшить размеры компьютеров. Они смогли достигнуть быстродействия порядка сотен миллионов операций в секунду, объем основной памяти достиг десятков Мбайт. [6]

Появился новый класс компьютеров — микрокомпьютеры. Процессор микрокомпьютера создавался теперь на основе одной или нескольких микропроцессорных БИС. Для построения микрокомпьютера дополнительно подключались микросхемы памяти и микросхемы, которые обеспечивали обмен информацией между процессором и внешними устройствами. Компьютеры стали доступны по цене некоторым пользователям, что привело к массовому производству персональных компьютеров. В США их выпуск возрос с 1974 по 1978 год с 73 тыс. штук до 3 млн. штук. Характеристики микрокомпьютеров быстро догоняли характеристики миникомпьютеров.В это же время наблюдались две тенденции - распределение вычислительных ресурсов и оснащение персональными компьютерами рабочих мест с одной стороны и объединение вычислительных ресурсов для решения общих задач большого объема. Это привело к сетевому буму. Стали бурно развиваться сетевые технологии, стали создаваться специальные компьютеры для организации сетей, которые получили название серверы и рабочие станции. В качестве рабочих станций компьютерных сетей стали использовать персональные компьютеры, а обслуживающие группы компьютеров серверы становились все более мощными и сравнялись по своим возможностям с универсальными компьютерами большой мощности (мэйнфреймами). И в это время появляется новый вид компьютеров — суперсерверы. [14]

В 1986 году Дэниел Хиллис сделал прорыв в создании искуственного интеллекта, он создал концепцию массового параллелизма. Машина использовала 16000 процессоров и была способна совершать несколько миллиардов операций в секунду. Плюс каждый процессор имел небольщую собственную память, и был связан с остальными процессорами через гибкую сеть, которую пользователи могли изменять, перепрограммируя структуру компьютера. Процессоры могли передавать информацию и запрашивать помощь других процессоров благодаря системе связей , как в модели мозга. Машина могла работать быстрее чем любой другой компьютер при решении задач, которые можно распределить для параллельного решения на многих процессорах благодаря системе связей. [7]

Примером отечественных компьютеров четвертого поколения может служить многопроцессорный вычислительный комплекс "Эльбрус". Эльбрус-1 имел быстродействие до 5,5 млн. операций с плавающей точкой в секунду, а объем оперативной памяти до 64Мб. Пропускная способность каналов ввода-вывода достигала 120 Мб/с. В 1978 году в СССР было начато производство универсальных многопроцессорных комплексов четвертого поколения Эльбрус-2. Он имел производительность до 120 млн. операций в секунду, емкость его оперативной памяти до 144 Мб или 16 Мегаслов (слово 72 разряда). В 1979 году было завершено создание вычислительной системы ПС-2000. Но поиск путей к рекордной производительности требует нестандартных решений. В 70-е годы архитектура вычислительных машин строилась с использованием разных принципов параллелизма, позволяющие сделать очередной рывок производительности. От миллиона операций в секунду к десяткам и сотне миллионов. Главными пользователями советских супер-ЭВМ были компании, решающие секретные задачи обороны, реализовывающие атомную и ядерную программы. Но в 1979 году в стенах Института проблем управления АН СССР (ИПУ) завершается создание высокопроизводительной вычислительной системы ПС-2000, которая предназначалась только для мирных нужд. Аббревиатура ПС означает «перестраиваемые структуры». Так называемыми однородными решающими полями — структурами из однотипных процессорных элементов, которые способны параллельно обрабатывать данные, — в ИПУ начали заниматься в конце 60-х. Лидером этого направления был академик Ивери Варламович Прангишвили. [13]

Через два года в активе молодых ученых были теоретически обоснованные принципы построения однородных решающих полей, авторское свидетельство, микроэлектронная реализация однородных структур, публикации в научных журналах и доклад на международном конгрессе. С 1975 года началось создание вычислительной системы ПС-2000 только собственными силами. В работе приняло участие Северодонецкое научно - промыщленное объединение «Импульс». Интересно то, что найденные специалистами из ИПУ принципы однородных решающих полей не требовали сверхмощной элементной базы для создания высокопроизводительной параллельной машины. Для ПС-2000 и последовавшей за ней системы ПС-3000 электронная промышленность не выпустила ни одной заказной микросхемы. При этом вычислительные комплексы ПС-2000 обгоняли дорогостоящие «Эльбрусы», т.к. обеспечивали быстродействие до 200 млн. операций в секунду. Проходившие испытания восемь опытных образцов машин смогли продемонстрировать на геофизических задачах суммарную производительность порядка 1 млрд. операций в секунду. [15]

Геофизика была основной областью применения ПС-2000. Данная мощная машина позволила просчитать залежи данных сейсморазведки, которые в огромных объемах накапливались ежегодно. Доступные вычислительные мощности, в силу ограниченной производительности, просто не успевали их обрабатывать — для этого необходимо было быстродействие раз в сто больше того, что имелось в совокупности. Поскольку такие задачи прекрасно поддавались распараллеливанию, их удалось с большой эффективностью решить на многопроцессорных комплексах ПС-2000. Были сделаны специальные экспедиционные вычислительные комплексы ЭГВК ПС-2000, они были отлично приспособлены к работе в условиях геофизических экспедиций. Машины не занимали большой площади, они потребляли мало энергии и не требовали больших расходов на эксплуатацию. В ПС-2000 реализована архитектура с одним потоком команд и многими потоками данных (SIMD). Центральным компонентом системы является мультипроцессор, которые включают от 8 до 64 одинаковых процессорных элементов. Процессорные элементы могли обрабатывать различные потоков данных по программе из общего модуля управления (один модуль на каждые восемь элементов). [1]

К началу 80-х годов производительность персональных компьютеров составляла сотни тысяч операций в секунду. Мировой парк компьютеров превысил 100 млн. Развитие вычислительной техники привело к массовому использованию ее во всех сферах человеческой деятельности. Для автоматизации управления технологическими процессами в промыщленности стали часто применяться специальные промышленные компьютеры. Они управляли технологическими установками, работали в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в неотапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п. [9]

Четвертое поколение компьютеров стало мостом на пути к компьютерам следующего поколения. Компьютеры пятого поколения построены на новой элементной базе, которая позволяет реализовать интеллектуальные способности человека. В 1982 году в Японии был учрежден комитет по разработке компьютеров новых поколений. Этот комитет разработал план создания компьютера пятого поколения. Он определил следующие основные требования к компьютерам 5-го поколения:

развитый человеко-машинного интерфейс (распознавание речи, образов);

логическое программирование для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта;

новые технологии в производстве СБИС;

новые архитектуры компьютеров и вычислительных комплексов. [12]

Прогнозировалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, которые ориентированы на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось плотно подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки знаний. Простым языком, для компьютеров "пятого поколения" не нужно было бы писать программ, а нужно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них необходимо. Вначале это казалось достаточно просто, но задача оказалась более трудной, так как человеческое понимание воспринимает контекст, который никак не передать при простом переводе слов.

К сожалению, этот проект ЭВМ повторил трагическую судьбу ранних исследований в сфере искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены просто так, проект закрыт, а созданные устройства по производительности оказались такими же, как массовые системы того времени. Но проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт по методам представления знаний и параллельного логического вывода сильно помогли прогрессу в сфере систем искусственного интеллекта в целом. [15]

Вывод: в данной главе мы рассмотрели этапы развития вычислительной техники. Всего их было четыре: ручной, механический, электромеханический и электронный этапы. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации и основывался на использовании разных частей тела, таких как, пальцев рук и ног. Развитие механики в XVII веке оказалось предпосылкой развития вычислительных устройств и приборов, которые использующю механический принцип вычислений. Такие устройства строились на механических элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда. Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, который предназначен для обработки информации на перфокарточных носителях. Компьютер EDSAC положил начало новому этапу развития вычислительной техники - первому поколению универсальных ЭВМ.

Также в данной главе мы рассмотрели шесть поколений ЭВМ. Благодаря этому мы смогли более глубоко изучить историю развития вычислительной техники и понять ее основы.

Глава 2. Современная вычислительная техника и ее роль в современной жизни человека

2.1. Современная вычислительная техника

В современном мире компьютеры способны воспринимать информацию с печатного или рукописного текста, с бланков, с человеческого голоса. Они могут узнавать пользователя по голосу, также они способны осуществлять перевод с одного языка на другой. Это дает возмодность пользоваться компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой сфере. Прогресс, который достиг искусственный интеллект, используют в деловом мире и промышленности. Экспертные системы и нейронные сети удачно используются для задач классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и т.д.). Служат человеку генетические алгоритмы (используются, к примеру, для оптимизации портфелей в инвестиционной деятельности), робототехника (промышленность, быт, производство – везде она приложила свою кибернетическую руку), а также многоагентные системы. [9]

В 1993 году на рынок поступило достаточно перспективное устройство – карманный компьютер Newton. Изначально проект Newton не был предназначен для создания карманного компьютера. Похожего устройства на КПК, в 1992 году не было. Данное устройство было настоящим прорывом. Его пользователи получили возможность работать в любом удобным для них месте. Но, хотя Apple Newton производился шесть лет, он так и не добился грандиозного успеха. Причин для этого было несколько, во-первых, слишком завышенная стоимость устройства. Во-вторых, данное устройство не было таким уж карманным, по размерам Newton больше того же Iphone примерно в 2 раза. Одним из главных новшеств, которое позже стало применятся повсеместно, явилось распознавание рукописного текста. Данная функция работала далеко не всегда стабильно. В результате Newton от Apple так и остался нишевым продуктом. Производился Newton влоть до 1998 года. [4]

В 2004 году был создан новейший планшетный ПК, компания Fujitsu. Они опирались на свой многолетний опыт на рынках систем с перьевым вводом и ноутбуков.

Эта модель, котрая оснащенна 12,1-дюйм экраном, напоминала тонкие и легкие переносные ПК серии S-Series. Она оснащена 1,4-МГц процессором Pentium M с 400-МГц шиной и памятью от 256 Мбайт до 2 Гбайт. В обычной версии предусмотрен адаптер беспроводной связи по стандарту 802.11b. По оценке производителя, этой батареи хватает на 4,5 ч работы, а заменить ее можно, не выключая компьютер. T3000 можно было легко использовать и как ноутбук, и как устройство с перьевым вводом данных. Правда, масса Т3000, 1,9 кг, была достаточно тяжелой для планшетного ПК. [11]

Впервые iPhone был представлен на конференции MacWorld Expo в 2007 году. Он быстро завоевал основную часть рынка смартфонов. Корни возникновения iPhone восходят к популярности iPod.

В период с 2002 по 2004 годы Apple решили создать устройство, объединившее бы в себе мобильный телефон, коммуникатор и плеер. Первое поколение iPhone было с некоторыми недостатками. Наиболее существенным, который вызвал наибольшую критику, было отсутствие поддержки сетей 3G. Из-за чего пользователи были вынуждены использовать гораздо более медленный протокол EDGE.[13]

Уникальная портативность Ноутбук Apple MacAir не жертвует размерами экрана и клавиатуры. Благодаря использованию современного видеочипа и центрального процессора, помимо уникальной портативности этот продукт от Apple обладает еще и высокой функциональностью.

Еще одним уникальным продуктом 2008 года стал MacPro. Восьмиядерная вычислительная мощность еще недавно (в 2007 году) была вершиной возможного на тот момент. Сегодня она доступна уже в стандартной конфигурации. Производительность стала просто феноменальной: в два раза выше, чем у предыдущей модели Mac Pro. Новый Mac Pro основан на новейшей технологии Intel - четырехъядерные процессоры Intel Xeon «Harpertown». Процессоры работают на скорости до 3,2 ГГц, построены по технологии 45 нм, благодаря этому обеспечивают низкое энергопотребление. Помимо уникального процессора MacPro имеет на борту до 32 Гб оперативной памяти и общую дисковую ёмкость до 4 Тб.

С 1970 года начинается период персональных компьютеров. Появление микропроцессоров в семидесятые годы смогло привести к созданию множества персональных компьютеров от первых 8-ми разрядных до 64.

Первые персональные компьютеры не имели монитора и жесткого диска и операционная система компьютера загружалась в оперативную память с дискет.[9]

В 1972 году Hewlett-Packard объявил о выпуске микрокалькулятора HP-35 как "быстрого, чрезвычайно точного варианта электронной логарифмической линейки " с твердотельной памятью, подобной памяти компьютера. HP-35 отличался от конкурентов способностью выполнять широкий набор логарифмических и тригонометрических функций, хранить большее количество промежуточных результатов, вводить и выводить информацию в экспоненциальном формате. Небольшая компания Micro Instrumentation Telemetry Systems (MITS), которая занималась электроникой в городе Альбукерке в 1974 году объявила о создании небольшого компьютера для индивидуального пользования. Эд Робертс и двое его партнеров разраотали небольшой сборный компьютер. Его название было Altair. [15]

Он был оснащен новейшим для того времени процессором 8080 компании Intel, имел 256 байт памяти и панель с переключателями, на которой мигали многочисленные лампочки.

Важность самого события полностью перекрывала множественные технические неувязки, из-за которых было сложно заставить аппаратуру работать. Загрузка данных была долгой утомительной процедурой щелкания бесконечными переключателями ради совсем небольшого объема информации. Altair стал первым коммерческим массовым "персональным компьютером". В марте 1974 года Scelbi Computer Consulting представила машину на основе более раннего процессора Intel —8008. Она имела 1 кбайт программируемой памяти и была предназначена в основном для научного применения. В июле того же года журнал Radio Electronics опубликовал статью о другом сборном домашнем компьютере Mark-8 на базе процессоров 8008. Однако и Scelbi 8H, и Mark-8 продавались все равно плохо. Фирма Scelbi прекратила производство 8H в декабре того же года. В 1975 году был выпущен первый текстово-графический дисплей, в этом же году выпустила первый персональный компьютер (IBM 5100) фирма IBM. В 1976 году был выпущен первый персональный компьютер Apple, позже данная компаниястала выпускать широко известные компьютеры - Macintosh. [13]

С 1977 года начинается широкое производство персональных компьютеров Apple-2, TRS-80 и PET. Персональный компьютер Apple-2 представлял собой достаточно дорогостоящий компьютер. Он был выполнен на невиданном по тем временам техническом уровне. Компьютер был построен на минимально возможном количестве микросхем (расположенных наодной печатной плате), имел зашитое в ПЗУ программное обеспечение - операционную систему и Basic, 4 Кбайт ОЗУ, два игровых электронных пульта,интерфейс для подсоединения к касетному магнитофону и систему цветной графики для работы с цветным монитором или обычным телевизором. Персональный компьютер TRS-80, с процессором Z-80, состоял из четырех модулей - 12-дюймового монитора, системного блока с интегрированной клавиатурой, блока питания и касетного магнитофона. Компьютер поставлялся с зашитым в ПЗУ программным обеспечением Basic Level и двумя касетами, одна из которых содержала игровые программы. [5]

Персональный компьютер PET фирмы Commodore принадлежал к немногочисленным компьютерам, который объединил в одном модуле системный блок, монитор, накопители и клавиатуру. РЕТ содержал процессор, 14 Кбайт ПЗУ с Basic и операционной системой, 4 Кбайт ОЗУ, 9-дюймовый монитор и касетный магнитофон. идеальным Данный компьютер для считался идеальным и решением для разработка преподавателей и персональных учеников. Разработка фирмой первых персональных  компьютеров фирмой IBM успеха не имела в грандиозного успеха. появился Лишь в 1981  году появился  первый успешно фирмы продаваемый персональный  компьютер фирмы IBM - IBM PC, привел успех этого тому компьютера привел к тому,  что торговая  марка PC стала компьютеров нарицательным именем это персональных компьютеров. В это были время большинство компьютер компьютеров были 8- разрядными. Компьютер  фирмы IBM был процессоре создан на 16- разрядном процессоре Intel 8088. концепция Впервые была архитектуры применена концепция персональных открытой архитектуры в персональных пользователям компьютерах, что новые позволило пользователям расширять добавлять новые возможности компоненты, расширять замены его возможности устройства без замены году всего устройства. В 1983 году  фирма IBM выпустила  компьютер PC/XT, он диском был укомплектован мбайт жестким диском оперативную на 10 Мбайт, до имел оперативную и памятью до 640 систему Кбайт и  операционную систему MS-DOS.  Начиная с PC/XT  произошел взрыв в индустрии успешно персональных компьютеров.  Первый, успешно выпущенный продаваемый персональный году компьютер, выпущенный в 1977 году  фирмой Apple назывался Apple-II позже по имени и фирмы, позже  появился и Apple3. В 1983 году  корпорация Apple Computers построила  персональный компьютер "Lisa" — который первый офисный манипулятором компьютер, который  управлялся манипулятором " мышь". [12]

И был только в 1984 прославивший году был персональный выпущен прославивший  фирму персональный  компьютер Apple Macintosh. Он дюймовый имел графический работал интерфейс, 9- дюймовый частоте экран, работал  на частоте 8Mпостроен Гц и битном был построен  на 32-битном  микропроцессоре Motorola 68000. С в его появлением мышка вводятся в иконки обиход "мышка" и иконки", компьютером облегчающие работу с компьютером. В 1988 году  соучредитель Apple Стив  Джобс оставил  компанию Apple, чтобы и сформировать собственную обнародовал компанию и  вскоре обнародовал  следующий, созданный потерпел им компьютер, но который потерпел признаны неудачу, но новшества были признаны в важные новшества, компьютер примененные в создан нем. Компьютер микропроцессоре был создан  на микропроцессоре Motorola 68030, с 256 мегабайтами оптической памяти на диске для чтения - записи. [11]

Это был первый персональный компьютер, включавший:

-дисковод для оптического диска;

-встроенный цифровой сигнальный процессор, который позволял распознавать голос;

-использовались объектно-ориентированные языки, упрощающие программирование.

Первые среди суперкомпьютеры появились второго уже среди они компьютеров второго предназначены поколения, они решения были предназначены задач для решения высокой сложных задач, вычислений требовавших высокой  скорости вычислений.  Это LARC фирмы UNIVAC, Stretch  фирмы IBM и "CDC-6600"( семейство CYBER) фирмы Control Data Corporation, в них параллельной были применены увеличивающие методы параллельной операций обработки (увеличивающие в число операций, времени выполняемых в команд единицу времени), во конвейеризация команд (выполнения когда во команды время выполнения считывается одной команды памяти вторая считывается готовится из памяти и готовится к выполнению) и параллельная процессора обработка при структуры помощи процессора из сложной структуры, процессоров состоящего из данных матрицы процессоров  обработки данных и специального распределяет управляющего процессора, и который распределяет потоком задачи и в управляет потоком компьютеры данных в параллельно системе. Компьютеры, программ выполняющие параллельно помощи несколько программ микропроцессоров при помощи название нескольких микропроцессоров, систем получили название  мультипроцессорных систем. [2]

являлись Отличительной особенностью процессоры суперкомпьютеров являлись аппаратурой векторные процессоры, параллельного оснащенные аппаратурой операций для параллельного многомерными выполнения операций с многомерными и цифровыми объектами — в векторами и были матрицами. В векторные них были и встроены векторные конвейерный регистры и обработки параллельный конвейерный на механизм обработки. процессоре Если на выполнял обычном процессоре над программист выполнял компонентом операции над по каждым компонентом то вектора по векторном очереди, то сразу на векторном —  выдавал сразу  векторые команды.

 Компьютеры фирмы Cray Research области были классикой в области  векторноконвейерных суперкомпьютеров. первый Существует легенда,  что первый  суперкомпьютер Cray был однако собран в гараж гараже, однако размером этот гараж  был размером 20 х 20 метров, а платы заказывались для нового лучших компьютера заказывались сша на лучших  заводах США. [16]

В 1964 году был создан компьютер CDC6600, а в 1969 году - CDC7600, вошедшие в семейство CYBER. Для повышения быстродействия в суперкомпьютерах семейства CYBER использовались методы конвейерной и параллельной обработки при помощи процессора сложной структуры, состоящего из матрицы процессоров обработки данных и специального управляющего процессора, который распределял задачи и управлял потоком данᡃнᡃых в системе. [3]

В 1972 году был созданᡃ сверᡃхпрᡃоизводительнᡃый компьютерᡃ ILIAC4 (США) с конᡃвейерᡃнᡃой арᡃхитектурᡃой, включавшей 64 прᡃоцессорᡃа. Это был нᡃаиболее крᡃупнᡃый прᡃоект срᡃеди компьютерᡃов трᡃетьего поколенᡃия. Рᡃазрᡃабатывали компьютерᡃ сотрᡃуднᡃики Илинᡃойского унᡃиверᡃситета во главе с Д.Слотнᡃиком. Компьютерᡃ был прᡃеднᡃазнᡃаченᡃ для рᡃешенᡃия системы урᡃавнᡃенᡃий в частнᡃых прᡃоизводнᡃых прᡃи помощи итерᡃационᡃнᡃых рᡃазнᡃостнᡃых схем. Рᡃешенᡃие такой задачи могло быть ускорᡃенᡃо в 64 рᡃаза по срᡃавнᡃенᡃию с последовательнᡃым вычисленᡃием нᡃа однᡃопрᡃоцессорᡃнᡃом компьютерᡃе. Максимальнᡃое быстрᡃодействие компьютерᡃа составляло 200Млнᡃ.оперᡃаций в секунᡃду. [5]

Прᡃиведем парᡃаметрᡃы суперᡃкомпьютерᡃа CONVEX C-3440. Суперᡃкомпьютерᡃ включал в себя 4 векторᡃнᡃых прᡃоцессорᡃа, 1 прᡃоцессорᡃ ввода-вывода, объем физической памяти составлял 512 Мб, объем вирᡃтуальнᡃой памяти до 4 Гб, объем памяти нᡃа жестких дисках 4,5 Гб, 9-дорᡃожечнᡃый нᡃакопитель нᡃа магнᡃитнᡃой ленᡃте, инᡃтерᡃфейс Ethernet (10 Мбит/сек), 16-канᡃальнᡃый мультиплексорᡃ. Пиковая прᡃоизводительнᡃость суперᡃкомпьютерᡃа составляла 800 Мфлоп/сек. В 1989 году была пущенᡃа в опытнᡃую эксплуатацию векторᡃнᡃоконᡃвейерᡃнᡃая суперᡃ ЭВМ “Электрᡃонᡃика ССБИС” рᡃазрᡃаботки Инᡃститута прᡃоблем киберᡃнᡃетики РᡃАНᡃ и прᡃедпрᡃиятий электрᡃонᡃнᡃой прᡃомышленᡃнᡃости. Прᡃоизводительнᡃость в однᡃопрᡃоцессорᡃнᡃом варᡃианᡃте составляла 250 MFLOPS, перᡃедача данᡃнᡃых между массовой инᡃтегрᡃальнᡃой памятью и оперᡃативнᡃой памятью осуществлялась под упрᡃавленᡃием специализирᡃованᡃнᡃого прᡃоцессорᡃа, рᡃеализующего прᡃоизвольнᡃые методы доступа. Рᡃазрᡃаботку суперᡃ-ЭВМ вели В.А. Мельнᡃиков, Ю.И. Митрᡃопольский, В.З. Шнᡃитманᡃ, В.П. Иванᡃнᡃиков. В 1990 году в Советском Союзе была введенᡃа в эксплуатацию векторᡃнᡃо- конᡃвейерᡃнᡃая суперᡃ-ЭВМ "Эльбрᡃус 3.1" нᡃа базе модульнᡃых конᡃвейерᡃнᡃых прᡃцессорᡃов (МКП), рᡃазрᡃаботанᡃнᡃая в ИТМ и ВТ именᡃи С.А. Лебедева грᡃуппой конᡃстрᡃукторᡃов, в которᡃую входили Г.Г. Рᡃябов, А.А. Соколов, А.Ю. Бяков. [13]

Прᡃоизводительнᡃость суперᡃкомпьютерᡃа в однᡃопрᡃоцессорᡃнᡃом варианте составляла 400 MFLOPS. В 1996 году японская компания Fujitsu пополнила класс суперкомпьютеров новой машиной VPP700, позволяющей подключать до 256 рабочих мест, имеющую производительность 500 миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Этот векторный компьютер был предназначен для научных и технических расчетов. Размер дисковой памяти мог варьироваться от 4 до 512 Гбайт. [15]

Фирмой IBM был разработан суперкомпьютер Deep Blue, как система массового параллелизма. Это, был первый компьютер, победивший чемпиона мира по шахматам. Компьютер Deep Blue разрабатывался первоначально в университете Carnegie Mellon студентами Фенг-хсиунгом Хсу и Марри Кампбеллом на чипсете, использовавшемся в компьютере Sun 3/160. Проект был принят к исполнению фирмой IBM в 1989, когда Кампбелл пришел работать в фирму. В этом году впервые против чемпиона мира Гарри Каспарова играл компьютер Deep Though. Каспаров легко обыграл компьютер в двух партиях. [3]

Следующее состязание Каспарова состоялось в феврале 1996 с компьютером Deep Blue. Компьютер был собран на 32-х восьмипроцессорных кластерах RS/6000. Каспаров выиграл снова.

К февралю 1997 года была разработана новая шахматная программа и значительно увеличена скорость вычислений компьютера, и тогда "Голубому гиганту" удалось победить Каспарова со счетом 3.5:2.5. [14]

В 1997 году 16 из 20 самых быстpых суперкомпьютеров были произведены в Соединенных Штатах, 4 – в Японии. Ни один из суперкомпьютеров, которые были введены в строй в 1997 году, не был создан в европейской стране. Российский Институт Высокопроизводительных Вычислений и Баз Данных является одним из крупнейших суперкомпьютерных центров в Восточной Европе. [8]

1 апреля 1998 года проект компьютера класса Beowulf "Паритет" был одобрен Министерством Науки и Технологий РФ. "Паритет" включал в себя 4 узла, состоящих из 2x процессоров Intel Pentium II (450МГц), жесткого диска емкостью 9,1 Гбайт, быстрой памяти RAM (512 Мб). [3]

Суперкомпьютеры 21 века. В 2008 пиковая производительность суперкомпьютера Jaguar, установленного в лаборатории министерства энергетики США, составляла 1,64 петафлоп, сообщает InformationWeek. Ранее самым мощным считался суперкомпьютер IBM Roadrunner, с производительностью 1,026 петафлоп. В основе суперкомпьютера лежало 45 тысяч процессоров AMD Opteron и 362 терабайта оперативной памяти. Ученые использовали (и используют) Jaguar, например, для моделирования климатических изменений. Также суперкомпьютер задействован в такой области, как возобновляемые источники энергии. До начала 2009 Jaguar находился в стадии тестирования. Он был использован для проведения тестовых расчетов, которые требуют производительность свыше 1,3 петафлоп. [15]

2010 год. Китайская система Tianhe-1A официально возглавила рейтинг 500 мощнейших суперкомпьютеров мира. Tianhe-1A- суперкомпьютер, установивший рекорд производительности в 2,507 петафлоп в бенчмарке LINPACK, став самой быстрой системой в Китае и во всем мире. [7]

В основе Tianhe-1A лежат современные гетерогенные вычисления на основе параллельной работы графических процессоров и многоядерных центральных процессоров, которые обеспечили значительный прирост в производительности и позволили уменьшить размеры системы и сократить энергопотребление. Система построена на 7168 графических процессорах NVIDIA Tesla M2050 и 14336 CPU; идентичную производительность можно достичь только при использовании более 50 000 CPU на гораздо большей площади. [11]

Более того, система в 2,507 петафлопс, построенная исключительно на CPU, потребляла бы свыше 12 мегаватт. Благодаря графическим процессорам и гетерогенной среде вычислений, Tianhe-1A потребляет всего 4,04 мегаватта, т.е. в три раза меньше - такая разница в энергопотреблении достаточна для подачи электричества в более чем 5000 домов в течение года.

Универсальный персональный суперкомпьютер с Linux. В рамках президентской программы «Развитие суперкомпьютеров и ГРИД-технологий» федеральный ядерный центр в Сарове (РФЯЦ–ВНИИЭФ), входящий в госкорпорацию «Росатом», разработал две модели персональных суперкомпьютеров – универсального и специального назначения, а также программные пакеты для математического моделирования, работающие под управлением ОС Linux. На протяжении 2011 года атомщики расширяют ассортимент и значительно увеличивают поставки таких систем. Универсальный суперкомпьютер предназначен для широкого спектра инженерных расчетов и может устанавливаться непосредственно на рабочем месте сотрудника. Его пиковая производительность составляет 1 Тфлопс. Он построен на базе двенадцатиядерных процессоров AMD и включает три четырехсокетные материнских платы. Всего система содержит 144 процессорных ядра.

2.2. Роль вычислительной техники в современной жизни человека

Персональный компьютер очень быстро вошел в жизнь человека. Еще недавно было редкостью увидеть персональный компьютер – они конечно были, но были очень дорогостоящие, и даже не каждая компания могла иметь у себя в организации компьютер. Сейчас же почтив каждом доме есть компьютер, который уже прочно вошел в нашу жизнь.

Современные вычислительные машины представляют собой одно из самых значительных достижений человечской цивилизации, его влияние на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Сфера применения ЭВМ огромна и непрерывно расширяется.

Не так давно было только около 2000 различных областей применения микропроцессорной техники. Это управление производством (16%), транспорт и связь (17%), информационно-вычислительная техника (12%), военная техника (9%), бытовая техника (3%), обучение (2%), авиация и космос (15%), медицина (4%), научное исследование, коммунальное и городское хозяйство, банковский учёт, метрология, и другие сферы. [5]

Компьютеры находят применение при выполнении широкого круга производственных целей. К примеру, диспетчер на крупном заводе имеет в своём распоряжении автоматизированную систему контроля, которая обеспечивает бесперебойную работу разных агрегатов. Компьютеры сейчас используются также для контроля за температурой и давлением при осуществлении разных производственных процессов. Плюс к этому управляются компьютером роботы на заводах, скажем, на линиях сборки автомобилей, которые включают многократно повторяющиеся операции, к нпримеру затягивание болтов или окраску деталей кузова.

Проекты конструирования самолета, здания или моста требуют затрат большого количества усилий и времени. Они представляют собой один из самых трудоёмких видов работ. Сейчас, в век компьютера, конструкторы обладают возможностью посвятить своё время целиком процессу конструирования, т.к. расчёты и подготовку чертежей компьютер «берёт на себя». Например: конструктор автомобилей анализирует с помощью компьютера, как форма кузова влияет на рабочие характеристики автомобиля. С помощь устройств, как электронное перо и планшет, конструктор может легко и быстро вносить любые изменения в проект и сразу же наблюдать результат на экране дисплея.

Можете себе представить, что идёт 1979 год и вы работаете неполный рабочий день в качестве кассира в большом магазине. Когда покупатели выкладывают свои покупки на прилавок, вы должны узнать цену каждой покупки и внести её в кассовый аппарат. А теперь вернёмся в совеременное время. Вы такжеработаете кассиром и в том же самом магазине. Но сейчас здесь изменилось. Когда теперь покупатели выкладывают покупки на прилавок, вы пропускаете каждую из них через оптическое сканирующее устройство, считывающее универсальный код, который нанесён на покупку, по которому компьютер может определить, цену этого товара, которая хранится в памяти компьютера, и высвечивает ее на экране, чтобы покупатель мог видеть стоимость своей покупки. Как только все товары прошли через оптическое сканирующее устройство, компьютер немедленно выдаёт всю стоимость товаров.

К примеру, выполнение финансовых расчётов с помощью домашнего компьютера стало всего лишь одной из его возможных применений в банковском деле. Мощные вычислительные системы дают возможность выполнять огромное количество операций, включая обработку чеков, регистрацию изменения каждого вклада, приём и выдачу вкладов, оформление ссуды и перевод вкладов с одного счёта на другой или из банка в банк. Кроме того, самые крупные банки имеют автоматические устройства, которые расположены за пределами банка. А банковские автоматы позволяют клиентам не выстаивать бесконечных очередей в банке, взять деньги со счета, когда банк закрыт. Для этого всего лишь требуется вставить пластмассовую банковскую карточку в автоматическое устройство. Как только вы это сделаете, будут выполнены нужные операции.

Вы часто болеете? Скорее всего у вас была простуда, ветрянка или может быть болел живот? Если в этих случаях вы обращались ко врачу, скорее всего он проводил осмотр быстро и достаточно эффективно. Но все знают, что медицина – это сложная наука. Есть множество болезней, каждая из которых имеет только ей свойственные симптомы. Кроме этого, есть десятки болезней с одинаковыми и даже совсем похожими симптомами. В таких случаях врачу бывает трудно поставить точный и правильный диагноз. И тут ему на помощь приходит компьютер. Сейчас многие врачи используют компьютер в качестве своего помощника при постановке диагноза, другими словами. для уточнения того, что именно болит у пациента. Для этого пациент тщательно обследуется, результаты обследований вносятся в компьютер. И уже через несколько минут компьютер показывает, какой из всех анализов дал аномальный результат. При том он может даже назвать возможный диагноз.

На сегодняшний день многие учебные заведения не могут нормально сущестовать без компьютеров. Достаточно только упомянуть, что с помощью компьютеров:

- трехлетние дети учатся различать предметы по их форме;

- шести- и семилетние дети учатся читать и писать;

- выпускники школ готовятся к вступительным экзаменам в высшие учебные заведения;

- студенты исследуют, что произойдёт, если температура атомного реактора превысит допустимый предел.

«Машинное обучение» – понятие, обозначающие процесс обучения при помощи компьютера. Компьютер же в этом случае выступает в роли так называемого «учителя». В данном качестве может использоваться микрокомпьютер или терминал, который является частью электронной сети передачи данных. Процесс получения учебного материала поэтапно контролируется учителем, но если учебный материал преподносится в виде пакета соответствующих программ, то его усвоение контролируется самим учеником.

Высокая «интеллектуальная» мощь и быстродействие компьютера, его возможности обрабатывать огромнейшее количество информации, поставлены на службу правоохранительных органов для повышения эффективности работы. Способность компьютеров хранить огромное количество информации используется правоохранительными органами для создания картотеки преступной деятельности. Электронные банки данных с информацией легко доступны государственным и региональным следственным учреждениям всей страны. Компьютеры используются правоохранительными органами не только в информационных сетях ЭВМ, но и в процессе розыскной работы. К примеру, в лабораториях компьютеры помогают проводить анализ веществ, которые обнаружены на месте преступления. И более того, заключения компьютера-эксперта часто оказываются решающими в доказательствах по рассматриваемому делу.

Если на компьютере работают хотя бы два человека, у них уже может возникнуть желание использовать этот компьютер для обмена информацией между друг другом. На больших машинах, которыми пользуются одновременно десятки, а может и сотни человек, для этого предусмотрены специальные программы, которые позволяют пользователям передавать сообщения друг другу. Стоит ли говорить о том, что только появилась возможность объединять несколько машин в сеть, пользователи сразу ухватились за эту возможность не только для того, чтобы использовать ресурсы удаленных машин, но и чтобы расширить круг своего общения. Создаются программы, которые предназначены для обмена сообщениями пользователей, находящихся на разных машинах. Самое универсальное средство компьютерного общения – это электронная почта. Электронная почта - самая распространенная услуга сети Internet. Отправка письма по электронной почте обходится дешевле его отправки по обычной почте. Кроме этого, сообщение, посланное по электронной почте дойдет до адресата мгновенно, в то время как обычное письмо может добираться до адресата неделю, а то и больше.

Сейчас общество живет в период огромного роста объемов информационных потоков во всех областях своей деятельности. Требования к своевременности, достоверности и полноте информации постоянно повышаются. Сейчас только на основе своевременного пополнения, накопления, переработки информации есть возможность рационального управления и обоснованное принятие решений. С созданием Электронно-Вычислительных Машин есть реальная возможность переложить на них трудоемкие операции, что коренным образом изменило технологию производства, повысило производительность и условия труда. Сейчас невозможно представить какую-либо сферу, где не использовался бы компьютер.

Вывод: в данной главе мы рассмотрели становление современной вычислительной техники и ее роль в жизни человека. Из данной главы можно сделать вывод, что вычислительная техника плотно взаимосвязана с жизнью человека. И современное общество уже не сможет полноценно существовать без нее, т.к. она внедрена в различные сферы его жизни (бытовая, медицина, продажи, образование и т.д.)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение данной курсовой работы можно сделать вывод, что история вычислительной техники достаточно долгая и интересная. Она прошла четыре этапа развития. Начиная с ручного периода автоматизации вычислений, который базировался на использовании различных частей тела, в первую очередь, пальцев рук и ног. Далее развитие механики стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений. В период электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях. А на последнем этапе своего развития компьютер EDSAC положил начало новому этапу развития вычислительной техники - первому поколению универсальных ЭВМ.

С помощью изучения истории развития средств вычислительной техники можно познать все строение и значение ЭВМ в жизни человека. Это поможет лучше в них разбираться и с легкостью воспринимать новые прогрессирующие технологии, ведь не нужно забывать о том, что компьютерные технологии прогрессируют, почти, каждый день и если не разобраться в строении машин, которые были много лет назад, трудно будет преодолеть нынешнее поколение.

Также мы рассмотрели шесть поколений ЭВМ, что дало нам возможность более глубоко изучить историю развития вычислительной техники и понять ее основы.

Во второй главе мной было изучено становление современной техники. Также мы остановились на наиболее важных прорывах в ее становлении.

Исходя из второй главы я также смог сделать вывод, что вычислительная техника плотно взаимосвязана с современной жизнью человека, т.к. она внедрена в различные сферы его жизни. Вычислительная техника окружает нас повсюду. Она активно используется в медицине, образовании, офисах, на производстве, дома, в продажах. Сейчас уже сложно представить наше существование без вычислительной техники и ее отсутствие негативно скажется на развитие общества.

Таким образом поставленная цель и задачи данной курсовой работы выполнены и доказаны.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Богатырев Р.В. На заре компьютеров.// Мир ПК. 2004. - №4

2. Ершов А.П. Информатика: предмет и понятие - Информатика и научно-технический прогресс. М., 2008, с. 30.

3. Зуев К.А. Компьютер и общество. - Москва.: Издательство политической литературы, 1990.

4. Информатика / Под ред. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статистика, 2008.

5. Колесов А.Н. Этапы развития компьютерной индустрии // Модус, 2008. № 22.

6. Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В., Сворень Р.А. Основы информатики и вычислительной техники./М. Просвещение 2011.

7. Компьютерные системы и сети / Под ред. Косарева В.П. и Еремина Л.В.. М.: Финансы и статистика, 2009.

8. Пакеты программ офисного назначения: Учебное пособие / Под ред. Назарова С.В.. М.: Финансы и статистика, 2007.

9. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия. - Москва.: Издательство «Советская энциклопедия», 2011.

10. Пятибратов А.П., Касаткин А.С., Можаров Р.В. «Электронно-вычислительные машины в управлении». - СПб: «Питер», 2017.

11. Пятибратов А.П., Касаткин А.С., Можаров Р.В. «ЭВМ, МИНИ - ЭВМ и микропроцессорная техника в учебном процессе». - М: Изд-во МГУ, 2017.

12. Саптовский А.Н., Первин Ю.А.. Как работает ЭВМ: серия Мир знаний. / М. Просвещение 2016.

13. Самарский А.А. Вычислительный эксперимент и научно-технический прогресс - Информатика и научно-технический прогресс. М., 2009.

14. Семененко В.А. и др. Электронные вычислительные машины. - М.: Высшая школа, 2009.

15. Фигурная В.С.. Из истории компьютеров.// Мир ПК. 2005. - №1

16. Фигурнов В.Э.. IBM PC для пользователя. / Издание 7-е. М. ИНФРА 2017.